摘要：本文首先对空压机的叶轮结垢形成过程进行分析，并探寻其结垢的来源，得知导致空压机叶轮结构的原因主要在于机组进口过滤器过滤效果不佳、空压机级间管道与冷却壁锈蚀等。从而以此为基础探讨其有效的应对策略，希望能对广大同行有所助益。
关键词：空压机；叶轮；结垢；对策
某石化企业供风装置空气压缩机频繁出现三级轴振动高，叶轮、扩压器结垢，严重影响机组稳定运行。该装置担负着全厂仪表用净化风的供给，正常情况下空压机组为2开2备运行，该压缩机组是供风装置的核心设备，一旦出现问题，直接影响该石化企业全部装置的平稳运行，该机组多发故障原因为机组振动高，经过多次检修发现叶轮、扩压器结垢是引发机组振动增高的主要原因，因此对空压机结垢问题的研究是解决装置稳定运行的重要课题。
1 叶轮结垢形成的过程分析
细小固体颗粒杂质经过空气过滤器过滤后会跟着气流进入到一级叶轮当中。相较于高温高压的二、三级叶轮来说，此时进气较为干燥，且机械杂质含水量较少，黏度小，所以能够在一级导叶与叶轮表面较为均匀的附着，不易产生垢块，在检修过程中能够容易清洁干净，同时不会过多的影响到一级叶轮的动平衡，因此，一级振动值不会过多增加，同时不会产生较大的波动幅度。而通过一级压缩空气后，其温度与压力都有所上升，经过一级中间冷却器冷区后，温度下降，并且会析出微量水分，空气中灰尘含水量增加，黏度上升。而在气流不断运动环节，冷却器中脱落下来的锈蚀物、水分含量大的灰尘等小颗粒物会出现互相碰撞，且相互粘结，从而产生较大颗粒，并跟着气流进入至二、三级叶轮。随着温度与压力的逐步加大，含有较多水分的颗粒在此环境下与二、三级叶轮相接触后就会非常容易在叶轮表面附着，且水分含量减小，并形成坚硬的垢块。相较于导叶与叶轮表面来说，垢块要粗糙得多，所以在垢块表面极易积聚灰尘颗粒，进而导致垢块体积逐步加大，久而久之，垢块就会变得更厚、更硬，由于其不均匀分布在叶轮表面，且质量分布也不规律，所以会使得转子动平衡遭到破坏，不断加大其振动值。在实际振动过程中，一些没有粘结牢固的垢块会掉落，从而破坏到了二、三级叶轮动平衡，逐步加大其振动值，如此反复循环，因为存在垢块，会使得气体的流动通道发生变化，扰动气流，导致二、三级振动值逐步增大。在设备中粒径在2μm以下的小颗粒粉尘会形成坚硬的结垢，使得气流运动受阻，导致整体设备运行效率下降，使“喘振曲线”漂移，使得叶轮动平衡受到影响，导致转子轴振动变大，情况严重的还会导致报警、联锁停机，使得机组运行无法正常进行。
2 叶轮结垢的来源分析
如若单单是固体颗粒是不会结垢的，只有在空压机叶轮压缩形成的高温环境中，固体颗粒与水相接触才会结垢，所以说，产生结垢的两个要素就是水与固体颗粒。
（一）固体来源
第一，空气中的灰尘与杂质。即便通过空气过滤器能够过滤到空气中大多数大颗粒灰尘，不过仍是存在极小颗粒会进入至空压机内部，最终会在叶轮表面附着。第二，空压机各级叶轮外壳、级间管内壁以及冷却器锈蚀物。在气流作用下，各级管内壁锈蚀物会被气流带到空压机的叶轮上。第三，空气中的小颗粒物料。在空压机叶轮空气压缩时，温度会急剧升高，从而空气中的物料小颗粒会形成垢块并在叶轮上附着。
（二）水分来源
第一，空压机厂房临近循环水场，空气中含有许多水分。第二，级间冷却器发生泄漏。第三，各级疏水器故障、疏水器多年运行自动脱水功能基本丧失，现场基本以侧线长期排水代替自动脱水，但是环境湿度不同压缩空气的含水量也不同，常开侧线阀门排水不能及时调节，致使水汽存在，导致结垢。第四，气液分离器分离质量偏低，在检修机组过程中，检查气液分离器，其存在较为严重的结垢，其内部存在较多颗粒状物体，使得其分离效果降低。不过分离器上存在结垢非叶轮结垢的根本原因。第五，压缩空气后产生的凝结水。
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3 空压机叶轮结垢的解决对策
（一）排查机组结垢问题
1.叶轮与扩压器表面光洁度差而导致表面吸附
因为三级振动高，解体并检修机组，将叶轮与扩压器上的结垢清除干净后，需检查其表面，并未存在较大的腐蚀痕迹，需要对其采取喷砂处理，以确保其表面光洁，同时还需重新对叶轮做动平衡。
2.级间冷却器疏水效果差
在检查压缩机的一到三级疏水器时得知，疏水器为浮球式结构，多年运行已腐蚀严重不能有效排水，为了确保能够彻底排出空气凝结水，机组在检修过程中已对该疏水器进行更新。
3.级间冷却器内气液分离器分离效果
因为有大量垢块存在于分离器上，且存在较多的颗粒状物体在其内部，使得其分离效果降低，所以，在检修过程中需要采取酸洗的方式进行处理，并在机组检修项目中增加酸洗分离器该项内容。
（二）提高滤筒精度
根据分析机组叶轮结垢的原因可以发现，主要是因为进气水分含量过大以及入口过滤器精度不高而导致的。所以可以通过增加二级过滤器来将进气的水分和杂质再次过滤，并且在过滤器的每一级安装压差表，根据每一级过滤器的压差及滤筒表面附着灰尘情况定期将过滤器滤筒和滤板进行更新，保证过滤效果，减少灰尘进入。
（三）提升检修质量
针对疏水效果低、滤筒安装不佳、冷却器护板与门形垫受损等情况，则要求能够深入检查并确认相关工序。
（四）将滤筒与围挡进行定期更换
结合滤筒压差，在保证其自洁功能的前提下，需要定期对其实施检查，以便于能够及时发现其中存在的问题并进行维修，并对滤筒和滤板进行定期更换。
（五）增设叶轮冲洗装置
虽然空气通过进口过滤器处理后才会进入压缩机，不过在运行压缩机环节，叶轮蜗壳同样会受到污染，从而使得其振动值增加、效率下降。所以，根据其他炼厂经验可以使用喷水除垢技术来进行解决，增加叶轮冲洗装置到一至三级叶轮，并将脱盐水储存在储水罐中，引入高压氮气系统，利用高压氮气将储水罐中的脱盐水雾化喷出，从而对叶轮进行冲洗。其原理在于运用喷嘴将完全脱盐水喷出来对压缩机的叶片、叶轮以及蜗壳等部位进行冲洗，以将其附着物与沉积物清除。在运行压缩机过程中，能够将洁净的除盐水直接喷到叶轮入口流道内。因为原料空气中含有水分，能够将叶轮流道内的附着物冲掉。水分由喷嘴处喷出可以将整个叶轮覆盖，并充满整个流道。叶轮高速旋转撞击水滴、雾滴起到了清洗的效果。在清洗过程中，把中间冷却器排污管打开，如若排出的水比较浑浊，则表明冲刷下了附着物，直到其排出清水为止。采取定期喷水冲洗的方式能够有效冲刷下叶轮与蜗壳上溶于水的沉积物，从而维持压缩机具有良好的平衡状态以及较好的效率。
4 结束语
总而言之，要想确保空压机叶轮结垢情况得到有效解决，则要求工作人员能够正确认识到叶轮结垢形成的过程以及其结垢的来源，并在此基础上有针对性的采取有效的应对策略，才能起到事半功倍的效果。
参考文献：
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[3] 侯峰, 徐宏, 关凯书,等. 空压机叶轮破裂原因分析[J]. 流体机械, 2005, 33(12):36-39.
论文作者:孙绪
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：叶轮论文; 空压机论文; 机组论文; 颗粒论文; 水分论文; 冷却器论文; 疏水器论文; 《电力设备》2019年第4期论文;