活塞式壓縮機(jī)組冷卻系統(tǒng)

活塞式壓縮機(jī)組冷卻系統(tǒng)主講人：李鵬2/4/20231中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠冷卻系統(tǒng)的用途壓縮機(jī)的冷卻包括氣缸組件冷卻、級間冷卻、壓縮氣體排出壓縮機(jī)后的后冷卻，潤滑油的冷卻等。冷卻效果好，可以降低壓縮機(jī)的排氣溫度，避免因氣缸內(nèi)壁溫度過高導(dǎo)致的潤滑油變質(zhì)，減緩了氣缸的磨損；也可以避免排氣溫度過高導(dǎo)致潤滑油氧化而在設(shè)備、管道內(nèi)“積碳”發(fā)生的爆炸事故。對于水冷式壓縮機(jī)，冷卻良好可以減少水量和功率的消耗。冷卻系統(tǒng)良好，氣缸內(nèi)壁溫度就低，轉(zhuǎn)給氣體的熱量少，從而提高壓縮機(jī)的容積系數(shù)和溫度系數(shù)，進(jìn)而提高排氣量。對于多級壓縮，級間冷卻越完善，就越好。計(jì)算表明，級間冷卻溫度每降低3℃則壓縮機(jī)功耗減少1%，可見級間冷卻不僅可收到節(jié)能效果，而且對壓縮機(jī)保持潤滑油性能，確保機(jī)器安全運(yùn)行都有重要意義。后冷卻可使氣體溫度降低，便于將氣體中所含的水分和油霧進(jìn)行分離。2/4/20232中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠冷卻系統(tǒng)中冷卻介質(zhì)的選取往復(fù)式壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)中常用的冷卻介質(zhì)為水和空氣，故冷卻系統(tǒng)可分為水冷式和風(fēng)冷式。對于中、大型壓縮機(jī)，排氣量較大，壓力高，所需傳遞的熱負(fù)荷大，一般選用比熱容大、價(jià)格低、容易獲得的水作為冷卻介質(zhì)。應(yīng)該指出，運(yùn)行一段時(shí)間后，在冷卻系統(tǒng)內(nèi)會有水垢形成，導(dǎo)致水流通道截面積減小，水循環(huán)的阻力增加，阻礙正常的熱交換，造成冷卻設(shè)備不良，增加功率消耗，甚至發(fā)生事故。因此，使用前必須對冷卻水進(jìn)行軟化處理，并當(dāng)水垢超過一定厚度時(shí)及時(shí)將其清除掉?？諝饩哂忻赓M(fèi)易得、無需泵和水處理等輔助設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，故小型、移動式或撬裝式壓縮機(jī)一般選用空氣作為冷卻介質(zhì)。當(dāng)在野外特別是缺水地區(qū)作業(yè)時(shí)，選用空氣冷卻較為適宜。顯然，風(fēng)冷效果比水冷效果差，壓縮機(jī)的軸功率會相應(yīng)增大。2/4/20233中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠對冷卻水水質(zhì)的要求1.冷卻水應(yīng)接近中性，即氫離子濃度pH值在6.5~9.5范圍之內(nèi)。2.有機(jī)物質(zhì)和懸浮機(jī)械雜質(zhì)皆≤25毫克/升，含油量≤5毫克/升。3.暫時(shí)硬度≤10°。（硬度1°相當(dāng)于1升水中含有10毫克CaO或7.19毫克MgO。）上述要求達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)采取沉淀池、過濾池進(jìn)行凈化處理，并用回收器進(jìn)行脫油，以改善水質(zhì)。根據(jù)冷卻水原始硬度的不同，可有多種軟化方法。用磷酸鈉化學(xué)進(jìn)化劑進(jìn)行軟化處理時(shí)，用量可參考下表：水的硬度1升水中加入磷酸鈉用量（克）＜8°0.59°~16°1.0＞16°1.5~2.02/4/20234中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠冷卻系統(tǒng)配置的基本方案（主機(jī)部分）活塞式壓縮機(jī)冷去系統(tǒng)由中間冷卻器、氣缸和填料的水套、潤滑油冷卻器、后冷卻器水管路以及其他附件組成。冷卻系統(tǒng)的配置原則：1.保證進(jìn)入中間冷卻器的水溫，在系統(tǒng)中為最低；而氣缸和填料水套的進(jìn)水溫度不應(yīng)過低。風(fēng)冷式壓縮機(jī)，最冷空氣要先進(jìn)入冷卻器，故多為吸風(fēng)式。2.經(jīng)濟(jì)性好，即系統(tǒng)耗水量小，管路簡單。3.運(yùn)行時(shí)檢視和調(diào)節(jié)水量方便。2/4/20235中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠1.串聯(lián)系統(tǒng)冷卻水先進(jìn)入中間冷卻器，然后依次進(jìn)入氣缸水套，然后經(jīng)后冷卻器排出。串聯(lián)冷卻系統(tǒng)適用于兩級壓縮機(jī)，三級以上不予應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)：耗水量小，管路簡單，檢視和調(diào)節(jié)水量、水溫的裝置較少；缺點(diǎn)：到關(guān)截面尺寸較大，安裝不便，特別是各冷卻部分不能單獨(dú)調(diào)節(jié)，當(dāng)密封件受到破壞時(shí)，氣體泄入冷卻水中，無法檢視其破壞位置。2/4/20236中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠2.并聯(lián)系統(tǒng)冷卻水總管分出若干支管，分別通至每一冷卻部分，然后經(jīng)各自的漏斗或總溢水槽，最后通道泄水管中。并聯(lián)冷卻系統(tǒng)適用于多級壓縮機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：各級中間冷卻器進(jìn)水溫度均為較低，能使氣體得到最完善的冷卻，各部分所需冷卻水量、水溫能任意調(diào)節(jié)，此外，系統(tǒng)各部位彼此獨(dú)立，容易判斷損壞的部位；缺點(diǎn)：耗水量大，管路復(fù)雜，調(diào)節(jié)檢視裝置也較多。2/4/20237中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠3.混聯(lián)系統(tǒng)混聯(lián)系統(tǒng)適用于兩級和多級壓縮機(jī)。該系統(tǒng)中每一中間冷卻器與相應(yīng)的氣缸水套組成串聯(lián)系統(tǒng)，然后各級之間構(gòu)成并聯(lián)形式。它具有串聯(lián)和并聯(lián)兩者的優(yōu)點(diǎn)，不僅冷卻水量利用合理，且各級具有相同的回冷完善度。2/4/20238中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠其它的冷卻以上三種冷卻系統(tǒng)中，填料的冷卻安置部分和氣缸的冷卻相同，潤滑油冷卻器通常配置在后冷卻器前面。在并聯(lián)和混聯(lián)系統(tǒng)中，溢水槽多為總合式，以便集中檢視。2/4/20239中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠冷卻水管路的介紹一、整體式壓縮機(jī)冷卻水管路二、分體式壓縮機(jī)冷卻水管路2/4/202310中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠整體式水管路流程圖2/4/202311中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠整體式水管路裝配圖2/4/202312中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠整體式冷卻流程介紹：此部分由水泵、水箱、空冷器、節(jié)溫器及水管路組成一個(gè)封閉循環(huán)系統(tǒng)。水泵通過皮帶輪由曲軸驅(qū)動，將冷卻后的循環(huán)水泵入水管路，再分別進(jìn)入動力缸水套和壓縮缸水套，冷卻水由下部進(jìn)入，缸體上部流出，將缸體冷卻后的水匯集進(jìn)入冷卻管束，冷卻后再返回水泵，如此循環(huán)。冷卻器由風(fēng)扇冷卻，風(fēng)扇通過皮帶輪由曲軸驅(qū)動。冷卻器上部設(shè)有膨脹水箱，可向系統(tǒng)內(nèi)加水，也可由此向外排除系統(tǒng)產(chǎn)生的水蒸氣。2/4/202313中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠整體式冷卻系統(tǒng)注意事項(xiàng)：1.冷卻水必須使用軟水或蒸餾水，其PH值為6.5～8.5（20℃），總硬度為40～80mg/L；并可按照使用地區(qū)的具體情況加入適當(dāng)?shù)姆栏瘎┖头纼鰟?，防凍劑必須與冷卻水混合均勻后再加入。2.正確使用冷卻液，若用一般軟化水，會使動力缸水套結(jié)垢，形成雙面隔熱層，嚴(yán)重影響傳熱效果，增加相關(guān)燃燒室組件的熱負(fù)荷，建議使用防凍液。3.壓縮氣缸夾套水溫度應(yīng)在33℃～71℃之間；動力缸夾套水溫度應(yīng)在74℃～82℃之間；動力缸水溫過低則增加熱損失，使經(jīng)濟(jì)性下降，過高則工作條件惡化，對整個(gè)機(jī)組不利，為此在動力缸上方出水管路上安裝一溫度調(diào)節(jié)器，可自動調(diào)節(jié)循環(huán)水溫度。此外，還可通過調(diào)節(jié)動力缸及壓縮缸進(jìn)水管的截止閥來控制冷卻水量，使冷卻水溫度控制在最佳狀態(tài)。2/4/202314中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠分體式水管路流程圖2/4/202315中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠分體式水管路裝配圖2/4/202316中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠分體式冷卻流程介紹：分體式冷卻流程根據(jù)發(fā)動機(jī)所需冷卻部位可分為夾套水管路和輔助水管路。夾套水管路主要冷卻發(fā)動機(jī)的氣缸夾套；輔助水管路依次冷卻發(fā)動機(jī)中冷器，發(fā)動機(jī)油冷器，壓縮機(jī)油冷器，氣缸和填料夾套；最終進(jìn)入各自在空冷器對應(yīng)的冷卻水管束，冷卻后再返回水泵，循環(huán)使用。冷卻水管束由風(fēng)扇冷卻，風(fēng)扇通過皮帶輪由曲軸驅(qū)動。冷卻器上部設(shè)有膨脹水箱，可向系統(tǒng)內(nèi)加水，也可由此向外排除系統(tǒng)產(chǎn)生的水蒸氣。2/4/202317中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠分體式冷卻系統(tǒng)注意事項(xiàng)：1.夾套水平衡管和輔助水平衡管的安裝。它們的作用是：在機(jī)組工作時(shí)，讓高位水箱對發(fā)動機(jī)冷卻水管道進(jìn)行補(bǔ)水，和產(chǎn)生靜壓。所以高位水箱必須有一定的高度，才能滿足需要，產(chǎn)生靜壓的主要作用，是防止冷卻水產(chǎn)生肉眼看不見的氣泡。因?yàn)闅馀莸钠屏褜鼙谟懈g和損壞。2.夾套水放空管、輔助水放空管的主要作用：在機(jī)組工作時(shí)平衡水箱和冷卻水管道中氣壓。3.夾套水補(bǔ)水管、輔助水補(bǔ)水管的主要作用：將高位水箱的水補(bǔ)充到中間冷卻器。4.發(fā)動機(jī)的輔助水從機(jī)身出來以后，還對壓縮機(jī)的機(jī)油進(jìn)行冷卻（見圖中的序號16），其水流的方向與潤滑油的流向相反，讓冷卻更加的充分。2/4/202318中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠水箱的作用：1.補(bǔ)水。（高位水箱）2.膨脹。（膨脹水箱）2/4/202319中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠節(jié)溫器它又稱調(diào)溫器，功用是根據(jù)冷卻水溫度的高低自動調(diào)節(jié)進(jìn)入散熱器的水量，改變水的循環(huán)范圍，以調(diào)節(jié)冷卻系的散熱能力，保證發(fā)動機(jī)和壓縮機(jī)在合適的溫度范圍內(nèi)工作。節(jié)溫器是一個(gè)純機(jī)械的部件，利用石蠟受熱膨脹的原理，在填滿石蠟的容器中布置一根金屬片，在溫度超過一定數(shù)值時(shí)候石蠟膨脹，將金屬片頂開，此時(shí)，切換到冷卻的大循環(huán)狀態(tài)；這個(gè)時(shí)候發(fā)動機(jī)中的高溫冷卻液開始由進(jìn)水管進(jìn)入空冷器，熱交換結(jié)束后又從出水管流回發(fā)動機(jī)水套內(nèi)，既而實(shí)現(xiàn)降低水溫的作用。當(dāng)水溫過低時(shí)，節(jié)溫器中的石蠟保持固態(tài)，金屬片將進(jìn)水管封閉，此時(shí)，所有的冷卻液還繼續(xù)在機(jī)組內(nèi)進(jìn)行小循環(huán)，直至溫度升高。2/4/202320中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠節(jié)溫器圖片2/4/202321中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠臘式節(jié)溫器結(jié)構(gòu)（一）常溫下石蠟呈固態(tài)，水溫低于設(shè)定溫度時(shí)，主閥門完全關(guān)閉，旁通閥完全開啟，由動力缸和壓縮缸出來的水經(jīng)旁通管直接進(jìn)入水泵，故稱為小循環(huán)。由于水只是在水泵和水套之間流動，不經(jīng)過散熱器，所以冷卻強(qiáng)度弱。2/4/202322中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠臘式節(jié)溫器結(jié)構(gòu)（二）當(dāng)發(fā)動機(jī)水溫達(dá)到設(shè)定的溫度以上時(shí)，石蠟逐漸變成液態(tài)，體積隨之增大，迫使橡膠管收縮，從而對中心桿下部錐面產(chǎn)生向上的推力。由于桿的上端固定，故中心桿對橡膠管及感應(yīng)體產(chǎn)生向下的反推力，克服彈簧張力使主閥門逐漸打開，旁通閥開度逐漸減小。當(dāng)發(fā)動機(jī)水溫升高到設(shè)定的極限溫度時(shí)，主閥門完全開啟，旁通閥完全關(guān)閉，冷卻水全部流經(jīng)散熱器，稱為大循環(huán)。由于此時(shí)冷卻水流動線路長，流量大，冷卻強(qiáng)度強(qiáng)。2/4/202323中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠空冷器介紹（一）空冷器的組成：管束箱、軸流風(fēng)機(jī)、傳動系統(tǒng)、百葉窗、構(gòu)架、附件?？绽淦鞯淖饔茫豪鋮s經(jīng)壓縮缸壓縮后的氣體和循環(huán)水。壓縮氣體有若干組管束箱體，循環(huán)水有若干組管束箱體，從而構(gòu)成一個(gè)組合式冷卻器。冷卻器為列管式，列管用鋼管外纏繞鋁翅片，以增加換熱面積，被冷卻的氣體從管內(nèi)通過，管外過冷卻風(fēng)，風(fēng)扇為鋁合金制造，具有較高的效率。2/4/202324中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠空冷器介紹（二）空氣冷卻器是以環(huán)境空氣作為冷卻介質(zhì),橫掠翅片管外使管內(nèi)高溫工藝流體得到冷卻的設(shè)備,簡稱“空氣冷卻器”，也稱“空氣冷卻式換熱器”。采用空氣冷卻器代替水冷卻器，進(jìn)行介質(zhì)的冷卻不僅可以節(jié)約用水，還可以減少水污染。同時(shí)具有維護(hù)費(fèi)用低、運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。2/4/202325中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠立式空冷器（一）2/4/202326中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠立式空冷器（二）夾套水管束輔助水管束一級工藝氣管束二級工藝氣管束百葉窗2/4/202327中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠臥式空冷器2/4/202328中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠風(fēng)扇2/4/202329中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠空冷器設(shè)計(jì)維護(hù)要點(diǎn)1.空冷器管束箱設(shè)有工藝檢查孔，當(dāng)換熱管出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象時(shí)可通過工藝孔來檢查維修。管束箱設(shè)有排液孔和排氣孔，方便排放管內(nèi)積液。防止冬季氣溫過低造成管內(nèi)結(jié)冰產(chǎn)生翅片膨脹爆裂。2.管束箱設(shè)計(jì)為一端固定一端浮動，便于消除熱脹冷縮應(yīng)力。3.空冷器夾套水管束配有防護(hù)網(wǎng)，氣管束配有百葉窗。4.傳動系統(tǒng)有油潤滑嘴，并安裝在箱體外便于潤滑。5.百葉窗窗葉采用鋁合金葉片?？梢院芎玫钠鸬椒栏饔谩２捎檬謩诱{(diào)節(jié)百葉窗葉片角度可控制出口溫度。6.構(gòu)架本身及驅(qū)動裝置的機(jī)架上測得的峰與峰之間最大振幅不得超過0.15mm。7.定期檢查傳動皮帶松緊程度和磨損情況，進(jìn)行必要的調(diào)整和更換。2/4/202330中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠機(jī)組加水的注意事項(xiàng)1.確定機(jī)組用冷卻水和防凍液。2.確定水管路的暢通。3.卸掉機(jī)組上水管路最高點(diǎn)的螺塞。4.將高位水箱加到規(guī)定位置。2/4/202331中油集團(tuán)濟(jì)柴動力總廠成都壓縮機(jī)廠水管路容易產(chǎn)生的故障及處理方法（一）1.水泵不上水或排水量不足a、水泵葉輪磨損嚴(yán)重（檢修或更換新葉輪）b、水泵皮帶脫落或斷裂（重新安裝或更換水泵皮帶）c、水泵及水管路嚴(yán)重泄漏（消除泄漏）2.出水壓力低a、水管線堵塞（消除管線堵塞）b、水中有