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【摘要】 针对从美国进口的两台不同型号的压缩机工况恶化现象，分析冷却器冷却效果差的原因，对冷却器芯子进行了国产化改造，改造后压缩机运行情况与性能良好。
【关键词】 压缩机 冷却器芯子 改造
【分类号】：TG333.2
一、设备简介
侯马北铜铜业有限公司现有两台从美国Atlas copoc公司进口的离心压缩机，一台为1998年引进的24000m3/h空分HL9-080-6型压缩机，三级压缩，压力P=0.58Mpa，转速=16178～18776r/min，功率2237KW；另一台为2004年引进的28800m3/h冶炼HR10-050-1型压缩机，二级压缩，压力P=0.44Mpa，转速=16178r/min，功率2237KW。
二、问题与处理
两台压缩机从2008年6月下旬相继开始出现工况恶化现象，主要表现为：①中间冷却器的冷却效果变差，与以往同期相比，冷却水流量增加20%左右，冷却后的气体温度却高出4℃左右；②压缩机的产气量在同等工况下降低了2000～4000m3/h；③压缩机一级出现喘振现象，二级与三级轴振动波动较大；④一级排气压力增高。针对这些现象，对可能引起的因素进行了如下的相应检查和处理。
（1）检查压缩机进口滤筒式过滤器。检查了过滤器滤筒及反吹系统和反吹脉冲阀，发现有两组喷吹管软连接及脉冲阀膜片损坏，经过修复后对滤筒进行了反吹。处理后的阻力从处理前的1.03Kpa降到0.85Kpa，压缩机流量得到了提高。压缩机工况恶化的趋势得到一定程度上的缓解，但问题没有得到根本解决。
（2）对压缩机叶轮进行清理冲洗。经冲洗后短时间内产气量有所提高，一二级振动值也得到缓解，趋于平稳，但持续时间都不会很长，很快就又出现振动值波动，冷却器冷却效果进一步恶化。
（3）利用大修时间，对冷却器芯子进行了清洗。采用5%盐酸加缓蚀剂液体加热浸泡与泵打循环的方式进行冲洗，然后用大量清水再次进行冲洗，经开车运行后，冷却效果得到明显改善，由清洗前的35℃下降为27℃，但运行两个月后又出现了逐渐恶化的趋势，问题还是没有得到彻底解决。
通过以上一系列的分析处理后，压缩机工况恶化的问题始终不能得到有效解决。经过相关技术人员的分析认为，问题主要出在冷却器上面，在2009年的大修期间必须解决这一问题。一是买进口的原厂备件。但原厂备件价格昂贵，供货周期长。二是选择国内制造替代，这样价格方面相对比较便宜，供货周期能够保证，但装上后的效果如何，属于未知数，存在风险。针对具体情况，最后决定对冷却器芯子进行国产化改造。
三、分析与改造
1、原因分析
从厂区环境来说，两台压缩机的进气过滤室都处于含有酸性粉尘和气体流通的媒介中，当这些含酸性媒介被压缩机吸入后经过压缩必将产生高温，而受压后的高温气体通过冷却器冷却时就会有大量酸性的冷凝水析出，这些酸性的冷凝水和铝翅片受到氧化，表面势必形成一层氧化层，一旦氧化层形成，就会减少翅片间的气体流道容积，大大降低换热器的传热效率，进而会导致一二级级间压力增高处于喘振区，造成最终出口的气体压力和流量不断下降的不良现象，无法满足生产需要。为了证明这一点，就组织技术人员对冷却器中排出的冷凝水进行了持续三周时间的取样分析，结果显示，PH值多数在4～6之间，根据记录统计，PH值在6以上的只有2天，占9.5%；在5以下的天数占到95.2%。经过采样分析证实了压缩机的确处于酸性环境下运行。随后又通过对压缩机冷却器芯子进行抽芯检查的情况来看，腐蚀是非常明显的，用手轻擦散热铝翅片表面，冷却器芯子的铝翅片就会大量脱落。这个现象和通过冷凝水PH值参数分析得出来的结果是非常吻合的。
2、材料比较分析
（1）铜和铝的性质比较：纯铜的化学稳定性好，在大气和海水中具有良好的耐腐蚀性，并且有很好的导电性和导热性。而铝在大气中与氧的亲和力很强，容易在其表面形成一层致密的Al2O3薄膜，虽然能有效地防止金属的连续氧化，在大气中具有良好的耐腐蚀性，但是也正是因为铝的这种特性，造成用铝材制造的冷却器芯子铝翅片在高温和水气以及酸性环境并存的运行环境下使用时，由于受到氧化，使其翅片表面的厚度增加，导致翅片间的有效流通面积减小，降低了传热效率，从而造成冷却器的阻力增加，还容易引起堵塞，最终导致压缩机无法正常工作。
（2）铜和铝的热导率比较：铜的热导率[398W/（m.k）]比铝的热导率[247W/（m.k）]高，所以铜的传热效果要比铝好。为此将冷却器芯子翅片改用铜材可以有效增加换热效果，同时如对冷却器芯子的结构再进行改进，增大其管束之间和翅片之间的间隙的话，将会使新的冷却器芯子不容易被堵塞，即便有些堵塞也更容易清洗。
通过以上比较可以看出，铜的化学稳定性、耐腐蚀性、耐酸性以及热导率等方面都比铝要好；为此将新的冷却器芯子的翅片改用铜材，能更好地适应厂区的酸性环境。
3、改造实施
通过比较、分析和计算，最终对两台压缩机的中间冷却器芯子改造如下：
（1）将冷却器芯子的翅片由铝材改为铜材，以此提高冷却器芯子换热效果和耐腐蚀性。
（2）用0.15mm的铜片取代0.22mm的铝片，提高其换热系数。
（3）为了利于管片间的冲洗，翅片采用平板结构形式（原来是波纹结构形式）；
（4）为了满足生产发展需要，增加管束、板间间隙，使新管束预留有20%的换热余量。
经过多方考察、分析和论证，最终选择了由开封科奥空分设备厂为中间冷却器芯子的承接制造厂，并在2009年大修期间对其进行了整体更换。
四、改造后运行情况与效果
五、总结
经过对两台压缩机中间冷却器芯子进行更新改造后，从实际运行情况看，压缩机中间冷却器芯子长期处于酸性环境运行是导致压缩机不能正常运行的根本原因。通过实施改造，使压缩机得以稳定运行，同时也取得了很好的经济效益。如果是换用进口冷却器芯子，每个需65万元，三个则需195万元；而选用国产的冷却器芯子，三个合计为75万元，就这一项就为公司节约120万元。对进口设备的重要零部件实现了国产化改造并取得成功，这对公司更多设备实施国产化改造积累了宝贵而丰富的实践经验。
通过对冷却器芯子国产化改造这一实施过程，给了我们一个十分重要的启示，那就是在设备特别是大型设备的选型订货过程中，除了要考虑工艺参数外，设备运行的周边环境以及未来周边环境的变化趋势，也是必须认真分析考虑的一个重要因素。因环境与环境的变化对设备的正常运行影响巨大。
参考文献：1、机械设计手册.机械工业出版社.2000年版
2、黄德彬.有色金属材料手册.冶金工业出版社.2005年5月
3、张文志.《进口空压机一二级中间冷却器芯子改造》设备管理与维修.2008年4月
【关键词】 压缩机 冷却器芯子 改造
【分类号】：TG333.2
一、设备简介
侯马北铜铜业有限公司现有两台从美国Atlas copoc公司进口的离心压缩机，一台为1998年引进的24000m3/h空分HL9-080-6型压缩机，三级压缩，压力P=0.58Mpa，转速=16178～18776r/min，功率2237KW；另一台为2004年引进的28800m3/h冶炼HR10-050-1型压缩机，二级压缩，压力P=0.44Mpa，转速=16178r/min，功率2237KW。
二、问题与处理
两台压缩机从2008年6月下旬相继开始出现工况恶化现象，主要表现为：①中间冷却器的冷却效果变差，与以往同期相比，冷却水流量增加20%左右，冷却后的气体温度却高出4℃左右；②压缩机的产气量在同等工况下降低了2000～4000m3/h；③压缩机一级出现喘振现象，二级与三级轴振动波动较大；④一级排气压力增高。针对这些现象，对可能引起的因素进行了如下的相应检查和处理。
（1）检查压缩机进口滤筒式过滤器。检查了过滤器滤筒及反吹系统和反吹脉冲阀，发现有两组喷吹管软连接及脉冲阀膜片损坏，经过修复后对滤筒进行了反吹。处理后的阻力从处理前的1.03Kpa降到0.85Kpa，压缩机流量得到了提高。压缩机工况恶化的趋势得到一定程度上的缓解，但问题没有得到根本解决。
（2）对压缩机叶轮进行清理冲洗。经冲洗后短时间内产气量有所提高，一二级振动值也得到缓解，趋于平稳，但持续时间都不会很长，很快就又出现振动值波动，冷却器冷却效果进一步恶化。
（3）利用大修时间，对冷却器芯子进行了清洗。采用5%盐酸加缓蚀剂液体加热浸泡与泵打循环的方式进行冲洗，然后用大量清水再次进行冲洗，经开车运行后，冷却效果得到明显改善，由清洗前的35℃下降为27℃，但运行两个月后又出现了逐渐恶化的趋势，问题还是没有得到彻底解决。
通过以上一系列的分析处理后，压缩机工况恶化的问题始终不能得到有效解决。经过相关技术人员的分析认为，问题主要出在冷却器上面，在2009年的大修期间必须解决这一问题。一是买进口的原厂备件。但原厂备件价格昂贵，供货周期长。二是选择国内制造替代，这样价格方面相对比较便宜，供货周期能够保证，但装上后的效果如何，属于未知数，存在风险。针对具体情况，最后决定对冷却器芯子进行国产化改造。
三、分析与改造
1、原因分析
从厂区环境来说，两台压缩机的进气过滤室都处于含有酸性粉尘和气体流通的媒介中，当这些含酸性媒介被压缩机吸入后经过压缩必将产生高温，而受压后的高温气体通过冷却器冷却时就会有大量酸性的冷凝水析出，这些酸性的冷凝水和铝翅片受到氧化，表面势必形成一层氧化层，一旦氧化层形成，就会减少翅片间的气体流道容积，大大降低换热器的传热效率，进而会导致一二级级间压力增高处于喘振区，造成最终出口的气体压力和流量不断下降的不良现象，无法满足生产需要。为了证明这一点，就组织技术人员对冷却器中排出的冷凝水进行了持续三周时间的取样分析，结果显示，PH值多数在4～6之间，根据记录统计，PH值在6以上的只有2天，占9.5%；在5以下的天数占到95.2%。经过采样分析证实了压缩机的确处于酸性环境下运行。随后又通过对压缩机冷却器芯子进行抽芯检查的情况来看，腐蚀是非常明显的，用手轻擦散热铝翅片表面，冷却器芯子的铝翅片就会大量脱落。这个现象和通过冷凝水PH值参数分析得出来的结果是非常吻合的。
2、材料比较分析
（1）铜和铝的性质比较：纯铜的化学稳定性好，在大气和海水中具有良好的耐腐蚀性，并且有很好的导电性和导热性。而铝在大气中与氧的亲和力很强，容易在其表面形成一层致密的Al2O3薄膜，虽然能有效地防止金属的连续氧化，在大气中具有良好的耐腐蚀性，但是也正是因为铝的这种特性，造成用铝材制造的冷却器芯子铝翅片在高温和水气以及酸性环境并存的运行环境下使用时，由于受到氧化，使其翅片表面的厚度增加，导致翅片间的有效流通面积减小，降低了传热效率，从而造成冷却器的阻力增加，还容易引起堵塞，最终导致压缩机无法正常工作。
（2）铜和铝的热导率比较：铜的热导率[398W/（m.k）]比铝的热导率[247W/（m.k）]高，所以铜的传热效果要比铝好。为此将冷却器芯子翅片改用铜材可以有效增加换热效果，同时如对冷却器芯子的结构再进行改进，增大其管束之间和翅片之间的间隙的话，将会使新的冷却器芯子不容易被堵塞，即便有些堵塞也更容易清洗。
通过以上比较可以看出，铜的化学稳定性、耐腐蚀性、耐酸性以及热导率等方面都比铝要好；为此将新的冷却器芯子的翅片改用铜材，能更好地适应厂区的酸性环境。
3、改造实施
通过比较、分析和计算，最终对两台压缩机的中间冷却器芯子改造如下：
（1）将冷却器芯子的翅片由铝材改为铜材，以此提高冷却器芯子换热效果和耐腐蚀性。
（2）用0.15mm的铜片取代0.22mm的铝片，提高其换热系数。
（3）为了利于管片间的冲洗，翅片采用平板结构形式（原来是波纹结构形式）；
（4）为了满足生产发展需要，增加管束、板间间隙，使新管束预留有20%的换热余量。
经过多方考察、分析和论证，最终选择了由开封科奥空分设备厂为中间冷却器芯子的承接制造厂，并在2009年大修期间对其进行了整体更换。
四、改造后运行情况与效果
五、总结
经过对两台压缩机中间冷却器芯子进行更新改造后，从实际运行情况看，压缩机中间冷却器芯子长期处于酸性环境运行是导致压缩机不能正常运行的根本原因。通过实施改造，使压缩机得以稳定运行，同时也取得了很好的经济效益。如果是换用进口冷却器芯子，每个需65万元，三个则需195万元；而选用国产的冷却器芯子，三个合计为75万元，就这一项就为公司节约120万元。对进口设备的重要零部件实现了国产化改造并取得成功，这对公司更多设备实施国产化改造积累了宝贵而丰富的实践经验。
通过对冷却器芯子国产化改造这一实施过程，给了我们一个十分重要的启示，那就是在设备特别是大型设备的选型订货过程中，除了要考虑工艺参数外，设备运行的周边环境以及未来周边环境的变化趋势，也是必须认真分析考虑的一个重要因素。因环境与环境的变化对设备的正常运行影响巨大。
参考文献：1、机械设计手册.机械工业出版社.2000年版
2、黄德彬.有色金属材料手册.冶金工业出版社.2005年5月
3、张文志.《进口空压机一二级中间冷却器芯子改造》设备管理与维修.2008年4月