摘要：水电厂中压空压机的主要作用是向中压气系统储气罐提供压缩空气，以供给调速器、筒阀压力罐供气，维持机组运行。某大型水电厂#3中压空压机运行加载后三级安全阀频繁动作，为避免出现供气中断、机组停机等恶劣影响，在逐步分析空压机本体部件及供气管路等因素后，确定了安全阀动作的主要原因，并通过管路改造、加装气水分离器，解决了问题，为后期空压机稳定运行提供了借鉴和宝贵经验。
关键词：空压机；安全阀；气水分离器
0概述
某大型水电厂空压机为武汉格瑞拓动力设备有限公司提供的德国全进口活塞式中压空压机，其主要结构和参数如图一所示。
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图一 中压空压机结构
中压空压机分三级活塞压缩空气，每一级的出口都设置有排气压力表、温度计和安全阀。第一级两个活塞缸，额定工作压力＜0.4MPa，安全阀动作设定压力0.4MP。第二级一个活塞缸，额定工作压力1.4MPa，安全阀动作设定值1.7MPa。第三级一个活塞缸，额定工作压力7.0MPa，安全阀动作设定值8.4MPa。第一级和第三级为膜片阀，第二级为同心阀。
中压空压机的主要作用是向中压气系统储气罐提供压缩空气，使储气罐压力保持在6.6MPa-6.9MPa。
1. 问题描述
2018年7月15日前后，某大型水电厂#3中压空压机在工作过程中出现三级安全阀频繁动作现象，导致空压机不能加载，无法向储气罐补气。
2. 现场检查试验情况
为分析故障原因，现场依次进行了下述检查及试验：
1)当储气罐压力低于6.7MPa，手动启动#3中压空压机。未加载时，空压机三级压力表示数4.5MPa左右。加载后，三级压力表示数持续上升至8.4MPa以上，三级安全阀动作。
2)为检查是否为空压机三级安全阀动作值漂移，将三级安全阀拆卸后在西昌特检所进行校验，三级安全阀动作值为8.4MPa左右，说明三级安全阀整定值无异常。
3)为检查是否为空压机三级过滤器或空压机出口管路存在堵塞物，将空压机三级过滤器及空压机出口管路进行拆卸、分解及检查，检查发现三级过滤器及空压机出口管路无堵塞物或其他异常，排除了三级过滤器及出口管路的问题。
4)为检查空压机出口逆止阀是否压损过大，将空压机出口管路与主管路法兰脱开，将空压机出口管路固定牢固，手动启动空压机，排污、加载状态下，三级压力表示数均小于0.1MPa，且管路出口出气量充足无异常。此现象说明空压机出口逆止阀压损微小，不存在故障打不开导致憋压的问题。
5)为检查空压机出口阀门是否损坏未开启或开度不足，将空压机出口阀门隔离后，将阀门进行拆卸检查，检查发现阀门阀芯动作灵活，且阀芯与阀门本体开度指示一致，此现象说明空压机出口阀门无异常。
6)检查#3中压空压机出口管路及出口阀门时，发现出口逆止阀至出口阀门之间DN25管路内及出口阀门至主管路竖直段DN50管路内存在积水。将积水清理干净后，回装空压机各部件，手动启动空压机。未加载时，空压机三级压力表示数4.5MPa左右。加载后，三级压力表示数持续上升至7MPa左右，逆止阀打开，空压机稳定向储气罐供压。
7)现场打开储气罐手动排气阀将压力降至6.7MPa以下，手动启动#1、#2中压空压机。未加载时，空压机三级压力表示数3.0MPa左右。加载后，三级压力表示数持续上升至8.1MPa左右，逆止阀打开，三级压力表示数降回至7.0MPa左右，空压机稳定向储气罐供压。
8)将#1、#2中压空压机出口管路拆卸检查时，发现与#3中压空压机相同位置处也存在少量积水，将积水清理干净后，手动启动空压机。未加载时，空压机三级压力表示数3.0MPa左右。加载后，三级压力表示数持续上升至7.0MPa左右，逆止阀打开，空压机稳定向储气罐供压。
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图二 #3中压空压机及出口管路布置
3. 原因分析
分析空压机管路内的积水来自两方面：1）空压机压缩气体时，内部压力升高，空气中的水蒸汽相互碰撞、凝聚形成水滴，聚集在管路
内；2）压缩后的气体是高温气体，在管路内冷却后凝结成水滴聚集在管路内。
如图二所示，由于空压机出口管路存在1m的竖直段，且管径由DN25变成DN50，管径增大，导致空压机加载时压缩气无法将管路内产生的水完全带到储罐内，冷凝水长期在在管路内堆积，增大了空压机加载时打开出口逆止阀的压力，当聚集的水压力与储气罐背压之和大于空压机三级安全阀动作值时，就会在加载后导致三级安全阀动作。
同时，#3中压空压机位置最靠近储气罐，#1、#2中压空压机产生的水跟随压缩气流动，增加了#3中压空压机出口管路内水的聚集，因此#1、#2中压空压机运行加载现象同属于异常现象。
因此，空压机出口管路内堆积的水为空压机三级安全阀动作的直接原因，#3中压空压机出口管路布置不合理是三级安全阀动作的间接原因。
4. 检查及处理措施
根据以上分析，对空压机出口管路进行改造。把原来DN25的高压管直接变径为DN40的高压无缝钢管，管路水平布置不走底部安装，空压机出口高压软管管路顺时针旋转90度，直接与主管路进行平直对接，减少中间环节的弯头、焊接点、U型连接等不利因素环节，积水问题增加一台高压气水分离器（根据实际情况选配）进行定时排放。改造完成后，启动#3中压空压机，空载运行正常，加载后，三级压力表示数持续上升至7MPa左右，逆止阀打开，空压机稳定向储气罐供压，逆止阀无动作现象。
5. 结论
电厂中#3中压空压机长时间启动打压过程中，反复出现三级安全阀动作的故障。经过对相应问题的详细分析和处理，最终确定造成空压机故障的原因为由于管路走向问题，导致空压机工作过程中的水堆积在出口逆止阀之后，造成逆止阀开启过程中背压增大，达到三级安全阀动作值，处理中对管路走向进行了改造，同时加装高压气水分离器，空压机得以恢复正常运行，处理效果显著，确保了中压空压机系统的可靠、稳定，保证了机组的安全稳定运行。
参考文献
[1]成伟平.亭子口1号中压空压机故障分析及处理[J].四川水利2015（06）
[2]张思雨. 空气压缩机入口过滤器系统的改造设计[J].炼油与化工2018（04）
论文作者:郑蕾,贾康,李文祥
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：空压机论文; 管路论文; 安全阀论文; 中压论文; 压力论文; 动作论文; 加载论文; 《电力设备》2018年第21期论文;