1、孙孙 武武英格索兰离心式空压机系统英格索兰离心式空压机系统 美国英格索兰公司，美国500家最大型企业之一，是世界上一家制造非电器产品的跨国公司，其总部设在美国的新泽西洲，成立至今已有一百多年历史。自1871年开始生产蒸气凿岩机以来，公司的业务就迈向国际化，向世界上各发达和发展中国家提供各种先进的设备和产品，如钻机及各种类型的空气压缩机及其辅助设备、透平驱动的压缩机和其他矿山机械、路面工程机械，自动化装配线，气动工具等等。在世界上近20个国家设有40多个工厂，雇员约5万6千多人，年销售额约为90多亿美元左右。美国英格索兰公司自1974年开始对中国大陆进行了直接销售业务并于1979年在北京设立了办
2、事处，到目前为止，在中国已有10多个技术转让项目和7个合资企业的合作，并继续与各界保持更密切的业务联系。并争取创造更多,更好的新产品，以满足用户的需要。英格索兰CENTAC离心式空压机是一种可靠高效的离心式压缩机，设计用来提供无油压缩空气或压缩氮气。每台压缩机均为整体组装，安装在一个钢制底板上。并且配备有独立工作的润滑油系统和先进的控制面板。以下是一些其主要的突出特点和益处：标准特点标准特点 带来的益处带来的益处 较小的坚固底板 不需要特制的地基 控制阀组装在机组上 机组安装 安装好的中间冷却器与后冷却器 紧凑高效的设计 安装在底板上的控制面板 在生产厂已接好联线并经过检测 将电器联接部分减到
3、最少 减少安装时间和费用 六单元空压站CENTAC离心式空气压缩机 型号：3CII90MX3EXT 额定流量：248 Nm3/min 进气压力：0.98 Bar(a)排气压力：8.5 Bar(g)相对湿度：72%冷却水温度：标准温度 冷却水温升：13.98摄氏度 总计水流量：2040 LPM（升/分钟）CENTAC压缩机是一种速度型离心式压缩机。如图2.1所示，空气通过安装在机组上的进气调节阀进入压缩机并流进第一级压缩。在那里叶轮(1)将速度加给气体，然后气体进入静止的扩压器部分(2)，在那里将速度转化成压力。内置于机组中的中间冷却器(3)去掉压缩过程中所产生的热量，从而提高压缩效率。然后气体
4、在流动的低速区通过不锈钢水气分离器(4)除去冷凝水。当气体被强制通过不锈钢水气分离器后，气体所带的水分降低了。这样的过程在每一个接续的阶段重复，直到压缩机达到的了所要求的工作压力。CENTAC机组工作原理 CENTAC压缩机是一种由电动机驱动的离心式空气压缩机。压缩机与驱动机直接耦合在一起，并且整个机组，包括润滑系统，控制系统和附助部件，安装在一个公共的底板上，整个压缩机组包括：1、主电机直接驱动一个各级共用的大齿轮。2、每一压缩级包括一个工作叶轮，直接安装在小齿轮轴上，外面是铸铁壳体。3、转子包括一个整体小齿轮，由大齿轮按其最佳速度驱动。4、在每一压缩级之后安装一个中间冷却器。5、每个冷却器
5、之后安装有 一个水气分离器及一套 水气分离系统以分离冷 凝水份。CENTAC机组基础结构描述 转子组转子组件件 每级转子组件包括一个高效率的高质量不锈钢叶轮和一个可拆卸的推力盘，这些部件都安装在一个斜齿小齿轮轴上。叶轮和推力环由于使用精密的三角圆弧联接（桃形连接），从而就不需要键槽了。所有的转动部件作为一个整体是动平衡的。一、二、三级转子组件轴向推力间隙一样，为0.25-0.35mm。CENTAC机组转子组件 轴承轴承 每个小齿轮的推力负载由液压动力推力轴承吸收。推力轴承按照最大工况能力和最小功耗损失设计。有一些CENTAC型号的压缩机的大齿轮轴承是滚动轴承，另有一些是液压动力设计。用来支撑轴
6、径向负载的平面止推轴承，是巴氏合金衬管轴承。按照最大稳定性安装固定。大齿轮轴承采用动液压设计。CENTAC机组推力轴承 密封密封 在压缩机每级叶轮后面，有一个单级浮环 密封环安装叶轮背面机体压盖上。每一套密封 由2个单片式全浮动非接触式石墨环组成，该气 封中间不通密封气。在压缩机每级靠叶轮端滑 动轴承前端有一个凹槽，里面装有浮环密封，密封中间通有密封气，其作用是保证润滑油不 泄露出齿轮箱，及润滑油不会通过转子轴向叶 轮端渗漏，从而保证压缩机里面无油的压缩空 气。CENTAC机组浮环（石墨）密封 扩压器扩压器 扩压器位于中间冷却器和叶轮之间。它把速度动能转化为压力势能。扩压器按照以最小的物理尺寸
7、，同时又具有最高 的效率，从而保证压缩机有最紧凑的设计。叶轮与扩压器径向间隙：一级：0.50mm，二级：0.46mm，三级：0.38mm。CENTAC机组扩压器 中间冷却器中间冷却器：CENTAC压缩机筒状冷却器位于各压缩 级中间。冷却器是筒形的，水走壳程，气走 管程。管内是有翅片，空气通过管道，冷却 水在管外同时反向流动。这样的结构具有非 常高的热交换效率。冷却器设计特点：冷却器设计特点：1、无铅冷却器设计与制造 2、直管设计 3、端固定柱状管 4、方便清洁的大直径管 5、按照TEMA标准结构制造的无泄漏黄铜端 头 6、梅花形管芯设计，最大程度提高换热面积 CENTAC机组中间冷却器 CEN
8、TAC机组冷却器冷却管束结构 水气分离器水气分离器 水气分离器是不锈钢网状结构。其厚度按最小压降时达到最大分离能力设计。分离器位于压缩机中空气速度相对较低的位置，从而允许有效的水气分离。压缩机水气分离器实际上是一个直径为0.6m，厚度为0.3m的一个圆柱形（中间空心）的钢丝网，材质为不锈钢。在压缩风与凝结水一起通过的时候，液体水挡住，通过疏水器将凝结水排除机体外，而压缩风经过脱水后进入下一级继续做功。振动探头振动探头 在每一级的平面轴承旁边，按装有非接触 式的振动探头。振动探头测量每一个转子组件 的径向振动情况。每一个振动探头联接有一个 振动传感器。作为标准配置，每台压缩机都提 供实时振动保护
9、。CENTAC机组转子密封气与振动探头 压缩机的润滑系统是完整而独立的，并安装在机组的底盘上。这一系统被设计用来为机组的齿轮和轴承工作提供清洁的润滑油。参阅技术图纸中的润滑油路图。油从位于底盘上的油箱中流出，并流入泵中。油泵是一个超尺寸的容积泵，由一台电机驱动。油泵的泵出油压由一个位于油冷却器下游的压力释放阀控制。油泵装有入口过滤器以防外界杂质进入。如果主电机故障或者发生掉电事故，高位备用油箱将会在速度下降过程中继续供油。润滑油路如下：1、润滑油通过油泵到油冷却器，在那里油被 冷却到105华氏度（41摄氏度）到115华氏 度（46摄氏度）之间。2、从冷却器出来的油与油温控制阀中的热油 混合。3
10、、然后油流向油过滤器。油过滤器是10微米级的纸质过滤器。4、油通过油过滤器到大齿轮，小齿轮轴承，最后再到油箱。通过调节油冷却器后的油压释放阀，可以控制流入压缩机内的油压的高低。5、剩余的润滑油通过压缩机排到油箱。压缩机在停机时由辅助油泵供油，当压缩机开起来后，润滑油就由电机驱动的轴头螺杆油泵供油，使润滑油处于稳定状态。主油泵 润滑油系统包括所有必须的仪表和安全装置以保护压缩机。这些装置包括：1 1、油压传感器指示油压并监测是否油压过低。2 2、油温传感器（RTD）会在非正常油温时报警。同一装置还可以用作一个自锁装置，如果油温低于最低值，机组将不能启动。3 3、以350C冷却水设计的油冷却器，加
11、大热交换面积。性能优于其它厂家按270C冷却水设计的油冷却器。4 4、压缩机组带一个湿型油箱加热器，以保证有足够的油温来启动压缩机。5 5、润滑油油箱带一个带有堵头的排放口。用户可在联接处安装一个阀门以方便更换润滑油。6 6、配备油温自动控制装置，自动控制油温，避免用户因气温变化而频繁调节冷却水量，使机组能长期稳定可靠的运行。六单元空压站有5台英格索兰离心式压缩机，以前压缩机运行模式为开3备2（现为开4备2，增加1台三星离心式空压机）。投产初期压缩机运行正常，压缩机运行3年以后，设备出现了一系列问题，5台英格索兰离心式压缩机工作一直不能实现长周期运行，每台压缩机运行时间间隔太短，最短周期时一台
12、压缩机运行3个月左右时间后，压缩机3级振动值就会达到报警值，必须停下来进行检修，给生产装置的稳定、连续化作业带来很大风险。最严重的时候两台备用压缩机，一台在检修，运行的3台压缩机中有1台运行参数超标，必须停机检修，相当于没有备用压缩机的状态。空压站为全场提供压缩用风，可谓六单元的关键机组，针对这种情况，机动部与单元主任提出了相应的改进措施，从根本上彻底的解决压缩机问题，增加机组的运行周期，减小维修工作量，降低生产风险。六单元空压站有5台英格索兰离心式空压机，运行情况一直不太稳定，主要问题有两个，一个是叶轮结垢，动平衡破坏，二是冷却器效果不好，排气温度高。现将主要原因分析如下：1、空压机叶轮结垢
13、，三级转子振动高 压缩机振动高主要体现在三级转子，80压缩机振动检修都是三级转子造成的。通过拆卸检修分析，三级叶轮上有很多黑色很硬的碳垢，三级机体温度在160左右，长时间的积累使三级转子动平衡破坏，造成振动高。经分析，第一是空气质量不好，压缩机80m左右的地方是一个大型造纸厂堆碎木屑的地方，压缩机吸入口离地面10m左右，因此造成吸入空气质量差。下图是结垢后的空压机叶轮照片。2、排气温度高 压缩机在一、二级之间都安装有冷却器，压缩气体走管程，冷却水走壳程，通过冷却水与压缩气体间的温差，实现压缩机一、二级排出气体冷却。冷却器换热效果并不好，各级排气温度高，造成参数报警。在这种情况下我们只能检修压缩
14、机，拆卸冷却器，并且对冷却器酸洗，去除换热通道面上的污垢，增加换热效率，降低排气温度。清洗冷却器后压缩机排气温度可以半年左右，半年后又得清洗冷却器。不利于机组的长周期运行。1 1、解决空压机振动高问题解决空压机振动高问题 1.1 在1#、2#空压机入口处添加烟囱，增加空压机入口吸入高度，提高空气质量。1.2 更换一、二级疏水器，提高疏水效率。2 2、解决空压机排气温度高问题解决空压机排气温度高问题 2.1 压缩机排气温度高，主要是冷却器换热效果不好，为此给压缩机进行了改造，更换了一、二级冷却器，新冷却器如下：1、压缩机加烟囱的改造 目的是改善压缩机入口的空气质量，但是烟囱的高度不够只有30m，
15、对于空气质量并没有改善多少，压缩机运行工况依旧不理想。2、压缩机更换一、二级4台疏水器 目的是想压缩空气中水的含量降低，减少液体对转子叶轮的冲击，减小压缩机各级振动值。从机器的运行情况来看，改造后对设备运行情况影响很小。3、改造后的冷却器，优点很明显 排气温度与其他机组相比明显下降了，压缩机一、二级排气温度降低了大概10左右。新冷却器里面也设计有水气分离装置。水气能够及时分离，每级排凝处都有大量液态凝结水排出。鉴于原空压机换热器换热空间不足和疏水不及时等不适应海南现有气候的原因。5#空压机采用湖南中达换热装备有限公司新研制的高效换热器，将原有的循环水走壳程改为循环水走管程，原有的气体走管程改为
16、气体走壳程，气体在翅片间作紊流运动，确保冷却器具有较好的换热效果。换热管与翅片的连接采用气压胀，保证在管束内完全胀接贴合，无间隙。换热面积大，系统阻力小。结构紧凑，占地面积小。换热器结构如下图：新冷却器具有以下几个特点：1、采用铜管铝翅片；2、翅片管与管板的连接采用 强度胀；3、换热器采用抽屉式结构，安装、维护方便，检修费 用低。所有改造项目的目的都是为了实现机组的长周期运行，如果一种改造方法没有彻底的解决机组本身问题，可能收到的效果都不理想，上面将改造的效果及利弊都做了详细的说明，以此为基础，进行了冷却器的改造。本次改造是以压缩机各级温度和振动为基础，通过改造来降低各级排气温度，及减小压缩机
17、各级振动为目的。通过实践证明，改造后的压缩机运行状况比以前要稳定的多，平均运行周期10-12月，为装置稳定运行提供了保障。下面对冷却器改造前与改造后的运行工况进行比较。海南炼化5#空压机在采用湖南中达换热装备有限公司新研制的高效换热器后，在2012年7月28号开始运行，经过运行一个月数据的采集，并进行对比，对比结果如下：1、5#空压机的一级振动值，以下是改装空压机和未改装空压机的工况对比（单位：mil）：2、5#空压机的二级振动值，以下是改装空压机和未改装空压机的工况对比（单位：mil）：3、5#空压机的三级振动值，以下是改装空压机和未改装空压机的工况对比（单位：mil）：4、5#空压机的一级
18、出口温度，以下是改装空压机和未改装空压机的工况对比（单位：）：5、5#空压机的二级出口温度，以下是改装空压机和未改装空压机的工况对比（单位：）：6、5#空压机的三级出口温度，以下是改装空压机和未改装空压机的工况对比（单位：）：7、5#空压机的电流，以下是改装空压机和未改装空压机的工况对比（单位：A）：8、5#空压机改造前后疏水现场照片的对比 5#空压机改造前疏水效果图 5#空压机改造后疏水效果图 通过上述的情况对比，我们可以看到，改造以后的空压机的一级出口温度平均下降了12oC，二级出口温度平均下降了10 oC,同样，三级的出口同比也下降了25 oC。在振动值方面，一级振动由0.34mil降到
19、0.18mil，二级振动值由0.24mil上升到了0.33mil（可能是二级冷凝水较大，疏水不彻底，疏水还需要改进），三级振动由0.09mil降到了0.08mil，总体来说改造效果良好，原因是通过改造以后的空压机换热器换热效果良好，很好的降低了经过压缩以后的气体的温度，同时气水的有效分离降低了三级叶轮的振动值。由于减少了水分，空压机流道可以容纳更多的空气，为空压机的加载提供了一个很好的条件，而相对较好的冷却效果也可以让空气更加容易压缩。通过改造，5#空压机的平均加载电流增加了5A。气体流量平均值也增加了大约1000Nm3/h，经过换算，原先的空压机单位产气量的耗能是93.3W/m（现运行三台空
20、压机总加载电流165+168+165=498A，电压6000V，产气量空分18000+空压14000=32000 Nm3/h），而改造后空压机单位产气量的耗能降低到91.45 W/m（现运行三台空压机总加载电流165+168+170=503A，电压6000V，产气量空分19000+空压14000=33000 Nm3/h）。改造后经济效果明显。对装置的安、稳、长周期运行有很好的保障作用。综上所述，空压机改造以后不管是对减小振动或者是降低温度，增加空压机的效率方面都是非常有效果的，也是对装置的安、稳、长周期运行提供一个很好的保障。空压机在启动前，操作人员必须做到如下方面的检查 日期：1、电气方面的
21、检查：1低压、高压电电是否送上（）（）2辅助油泵是否启动（）（）3辅助油泵启动后的电机油压表压力是否正常（）（）2、仪表方面的检查：1仪表气源压力是否检查（9-12Kpa）（）（）2仪表控制盘显示是否正常（）（）3进气阀和放空阀仪表气源压力是否正常（）（）4检查自洁式过滤器是否投运（）（）5进气阀和放空阀是否手动进行调校，是否正常（）（）6仪表调校结束后，是否将控制模式设置在恒压状态（）（）7空压机联锁值是否检查（）（）3、静设备方面的检查：4、动设备方面的检查：1出口阀是否关闭（）（）2出口单向阀的螺栓是否已经紧固（）（）3自洁式过滤器滤布是否完好清洁（）（）4入口缓冲短接是否紧固（）（）1
22、检查循环水是否投用（）（）2检查一级，二级换热器顶部排放阀是否保持微量常流水（）（）3检查油位是否正常（）（）4是否手动对一级，二级，三级进行排凝（）（）5是否盘车（）（）6检查自洁式过滤器滤筒是否完好（）（）7检查空压机压力设定值是否正确（）（）8自动排凝器是否完好（三隆确认）（）（）9检查润滑油油温是否正常（）（）10检查空压机地沟是否畅通（）（）11检修后的第一次试机可以将压力设定为0.4Mpa/0.6Mpa/0.8Mpa试运（）（）12检修后的第一次试机振动值是否正常（空载、0.4Mpa/0.6Mpa/0.8Mpa）（）（）13检修后的第一次试机油压、油温是否正常（）（）14检修后的第
23、一次试机检查油路有无泄漏（）（）15检修后的第一次试机检查气封是否漏气（）（）16检修后的第一次试机正常后，空压机的压力设定是否恢复正常值（）（）17检修后的第一次试机，空压机运行是否平稳，有无喘振（）（）检查结果：检查人签字：运行部六单元空压机正常启动运行的检查 操作人员必须做到如下方面的检查 日期：1、电气方面的检查：1电机油压表压力是否正常（）（）2电机声音是否正常（）（）2、仪表方面的检查：1仪表气源压力是否检查（9-12Kpa）（）（）2仪表控制盘显示是否正常（）（）3进气阀和放空阀仪表气源压力是否正常（）（）4控制模式设置在恒压状态（）（）5空压机联锁值是否检查（）（）6自洁式过滤
24、器是否已经投用（）（）3、静设备方面的检查：4、动设备方面的检查：1出口阀是否打开（）（）2出口单向阀的螺栓是否已经紧固有无漏气（）（）3自洁式过滤器滤布是否完好清洁（）（）1检查循环水投用是否正常（）（）2检查一级，二级换热器顶部排放阀是否保持微量常流水（）（）3检查油温是否正常（）（）4是否手动对一级，二级，三级进行排凝，排凝保持微开。（）（）5检查自洁式过滤器滤筒是否完好（）（）6检查空压机压力设定值是否正确（）（）7自动排凝器是否完好（三隆确认）（）（）8检查润滑油油位是否正常（）（）9检查空压机地沟是否畅通（）（）10检查油路有无泄漏（）（）11空压机运行声音是否平稳，有无喘振（）（
25、）检查结果：检查人签字：运行部六单元现象现象可能原因可能原因处理措施处理措施不能启动停车或联锁未复位根据盘上指示纠正停车或联锁条件启动器没电检查启动器电压，保险丝控制盘和启动器没电检查控制盘/启动器的电压，检查控制盘变压器接头松动或腐蚀，电源电缆故障 检查接头，视情况清洗、拧紧或更换马达启动器故障或电路故障根据制造厂的说明处理故障预润滑油泵不正常预润滑油泵安全阀设定不正常调整安全阀到正常压力泵未运转检查泵的启动器及电压马达故障修理或更换马达泵故障修理或更换泵无密封风压(密封风压联锁可以作为一个选件)建立密封风压高油温油冷却器水量少或无水调整水量水温高采取措施降低水温温度设定值不正常调校仪表油冷
26、却器水侧脏或堵塞清洗冷却管，视需要加滤水器低油压系统压力安全阀调校有误调节系统压力安全阀至正常油压泄漏或油管节流修理或更换油管滤油器脏换滤芯主油泵故障修理或更换主油泵现现象象可能原因可能原因处理措施处理措施空气温度高空冷器缺水或无水调整水量冷却水温高采取措施降低供水温度温度设定有误调校仪表空冷器水侧脏或堵塞清理冷却器水程，视需要加滤水器。与英格索兰代表机构联系。低密封风压仪表风压低参阅下面“仪表风压低”部分密封风压调节器设定有误重调密封风压到正确为止抽风阀(选装件)调节过大减小抽风量密封故障更换密封仪表或阀风压低无风压，管线泄漏引仪表风或更换管线风压调节器调整不当重调风压调节器高振动油温低逐渐
27、加热升温驱动机与压缩机不对中检查并对中(对中后垫平马达)联轴节或定们位器磨损润滑，更换联轴节或定位器由外来杂物堆积造成转子总成不平衡请与英格索兰代表机构联系。需要清洁并作平衡由于组装引起转子不平衡与以前比较并咨询英格索兰公司由驱动机传递来的振动向驱动机制造厂或英格索兰公司咨询不能加载模式选择器在“空载”位置把选择开关转向所需操作模式压力控制器设定点低调整控制器至所需操作压力现现象象可能原因可能原因处理措施处理措施系统风压低压缩机未加载查阅以上部分进气过滤器脏更换过滤器芯微喘振参见以下“频繁喘振”部分需风量大于供风量消除所有漏点,减小不必要用风频繁喘振出口截止阀关闭打开截止阀喘振传感器调试不当校准仪表确保喘振传感器开关没有堵塞进气过滤器脏更换过滤芯最大节流点调节不当调节节流点级间空气温度高调整冷却器水量冷却水温高采取措施降低供水温度气动部件损坏向英格索兰公司咨询功耗过大环境温度低减少负荷,向英格索兰公司咨询低电压向电力公司咨询,检查电源马达效率低向马达生产厂咨询过载降低负载电动机高电流电压低恢复额定电压高负载降低负载
