空压机循环冷却体系革新探讨分析

　　空压机要求*终排气温度控制在 160 以下，在夏季， 由于空气温度升高， 室内用空压机的温度显著升高； 尤其在*炎热的时候， 排气温度高达 170的时候也存在， 这对空压机运行和操作人员的安全构成了一定的威胁。

　　本着延长空压机使用寿命、减少维修次数、保证动能安全、可靠供应的前提， 有效地降低空压机的排气温度而进行此次循环冷却水系统技术改造是十分必要的。

　　2 改造原则

　　充分利用原有的循环系统的模式， 加大进水、排水管的管径， 增大流量， 提高循环速率实现降低压缩机自身温度的效果。

　　3 技术改造措施及效果评价

　　3. 1 空气压缩机冷却系统简介

　　空气压缩机的冷却系统包括了一级压缩空气冷却、二级压缩空气冷却、后冷却器冷却、油压系统冷却及中间冷却系统。

　　对空压机的工艺流程进行分析： 空气经一级缸压缩后， 通过中间冷却器进入二级缸进行压缩， *后经过后冷却器进入储气罐。其中一级压缩冷却系统即对一级压缩空气进行冷却， 中间冷却系统即对流经中冷器的空气进行冷却， 二级冷却系统即是对二级压缩空气的冷却， 后冷却器系统冷却即是对流经后冷却器的空气进行*后的冷却。

　　经空气压缩机压缩的空气压力达到 0 7 0 8 M Pa， 压缩空气温度可达 140 以上， 只有通过每个冷却环节的有效冷却， 才能令*终排气温度控制在有效范围内， 不至于损坏机器， 甚至危害操作人员的安全。

　　3. 2 改造前冷却循环水系统管道数据计算

　　此次技术改造涉及到二压风站冷却循环水的主管路及每台空压机的 5大冷却系统管道的改造。

　　3. 2 .1 主管路管道

　　原有主管道分总进水管道和总排水管道所示。

　　进出水循环系统示意图进水管直径采用 DN 80； 出水管采用分段设计。

　　在 2机与 3机中间段采用变径处理， 直径由 DN80变为 DN150.

　　依流量计算公式： 流量 （Q ） = 管道截面积 （S ）1水流速 （V）其中， 水的流速一般采用 1 3 m /s， 考虑到空压机用水经加压水泵供水， 水压达到 0 2 M Pa， 取水流速为 2 m /s计算。

　　DN80的管道流量Q = （D /2）2 1V= 36 m 3 /h即： DN80管道流量约为 36 m 3 /h DN150的管道流量Q = （D /2）2 1V1 127 m 3 /h即 DN150管道流量约为 127 m 3 /h.

　　根据理论数据， 20 m 3空压机耗水量为 4 8 m 3 / h， 后冷却器耗水 4 8 m 3 /h， 共计耗水 9 6 m 3 /h； 10 m 3空压机耗水量 （包括空压机和后冷器 ） 共计 4 8 m 3 /h.

　　二压风站现有空压机 4台， 其中 3台为 20 m 3，一台为 10 m 3， 容量共计 70 m 3。由此可知二压风站耗水总量为 9 6 m 3 /h 1 3+ 4 8 m 3 /h= 33 6 m 3 /h，考虑再增加一台 40 m 3空压机余量， 已知 40 m 3空压机耗水量为 21 m 3 /h ， 则二压共需要水量为 55 m 3 /h； 现有 DN80的进水管流量仅为 36 m 3 /h ， 远不能满足需要。

　　3. 2 .2 空压机机身冷却系统

　　空压机机身原有管道示意图。

　　以 20 m 3空压机为例， 空压机实际进水截面积为 S = S中冷器+ S一级缸+ S二级缸+ S油冷+ S后冷却器即： S = （ 40 mm /2）2 +（ 20 mm /2）2 +（ 20 mm /2）2 + （ 15 mm /2）2 + （ 40 mm /2）2 = 1 （ 20 2 + 10 2 + 10 2 + 7 5 2 + 20 2） = 3315 mm 2现有空压机进水管直径为 DN 50， 其截面积为 S = （ 50 /2）2 = 19625 mm 2。即进水管截面积小于空压机实际进水截面积。

　　3. 3 总体设计方案

　　根据以上计算数据， 提出加大进出水主水管的技术要求， 且考虑到减少因排水管阻力引起流速降低， 尤其在末端排水的空压机因前端排水空压机排水压力引起的阻力会更大， 从而设计主排水管道直径大于主进水管道的直径的方案。

　　3. 3. 1 主进水、排水管道改造

　　在原有 DN80的管道基础考虑加大到 DN125和DN150两种管道， 计算如下DN125管道水流量 Q = S 1 V=（ 125 mm /2）2 1 2 m /s= 24 5 1 10 6 mm 3 /s即流量为 88 m 3 /h.

　　DN150管道水流量 Q = S 1 V=（ 150 mm /2）2 1 2 m /s= 35 1 10 6 mm 3 /s即流量为 12710 6 mm 3 / s.

　　故选择 DN125管道为主进水管道， DN150的管道为主排水管道， 进水采用加压水泵进水， 此次改造涉及到加大水泵上水管管径由原来的 DN80 变为DN150， 以增大进水量满足进水需求。

　　3. 3. 2 对 5大冷却系统总进水、排水采用。

　　DN65管道截面积为 S1 3316 mm 2 5大冷却系统进水截面积 S = S中冷器+ S一级缸+ S二级缸+ S油冷+ S后冷却器1 3315 mm 2， 所以 DN 65进出水总管满足 5大冷却系统需求。

　　3. 4 运行效果

　　通过此次改造后， 对一周的运行结果进行检测，以二压风站 3空气压缩机为例， 原来空气压缩机二级压缩后温度高达 140 146 ， 在炎热的夏季更有超过 150 的情况， 水管加大后， 二级排气温度控制在 130 137 之间， 下降了 7 10 .

　　在循环水池中， 原有水温在 30 左右， 改造后，温度在 36 左右， 可见由于水管管径加大， 空气压缩产生的热量大量被循环冷却水带走进入冷却水塔， 其效果显而易见。

　　4 结论与建议

　　由以上理论数据和实际监测的结果得出的结论为此次改造基本达到了预期的理想效果。

　　基于设备能够更加安全、可靠的运行， 提出几点建议：

　　（ 1）考虑到冷却水池中冷却塔冷却后水温依然较高的特点， 可采用加大水池的容量， 使冷却水表面与空气接触面积增大而扩大自然冷却的效果； 或是改造冷却塔以提高冷却水的效率。

　　（ 2）夏季太阳直射冷却水池表面， 必然引起池内水温升高， 且经常有树叶、杂物进入池内， 有可能引起管道堵塞， 可考虑在水池上方加适当高度遮阳板。

　　（ 3）运行操作人员在操作循环水系统进出水阀门时， 特别是进水阀门必须完全打开， 还应时刻观察循环水系统压力， 以免因水压低引起供水不足， 从而影响冷却效果。