王宝康
大庆石化公司化工一厂，黑龙江省大庆市 163000
摘要：本文针对乙烯生产装置中空气压缩机冷却系统在夏季高温环境下，由于冷却效果不佳导致空气压缩机组自动保护停机，通过查找故障原因和对比分析，采取了对空气压缩机冷却系统进行技术改造的措施。
关键字：空气压缩机、乙烯装置、冷却系统、温度
某石化公司乙烯生产装置中的离心式空气压缩机是乙烯的特护机组，在空分分离系统的生产工艺流程中，空气压缩机的主要作用是持续向空分分离系统提供稳定的压缩空气，从而分离出合格的氧气和氮气，外供乙烯各装置使用。空气压缩机具有自动保护装置，它对空压机的冷却水、排气温度、压力及油压等超温超压指标进行控制，一旦任意一项指标超限，保护装置就会启动动作控制离心式空气压缩机停机。
1 离心式空气压缩机冷却系统故障现象
乙烯生产装置中的离心式空气压缩机在生产过程中是连续运转的，因为空气压缩机在工作过程中通过电能转换为机械能压缩空气，在此过程中做功产生的发热量比较大，所以空气压缩机设置有内置的冷却系统进行散热降温，如图1空气压缩机冷却系统图所示。该冷却系统采用翅片式散热器，冷却液循环流入其中，通过散热器对空气压缩机冷却液进行散热降温。但在空气压缩机实际使用过程中，由于夏季比较炎热，环境温度比较高，导致冷却效果降低，致使发动机冷却液温度偏高，尤其是发动机在上午10点至下午16点期间，空气压缩机组经常出现在运行一小时左右时，因设备工作温度高而自动保护停机现象，严重影响整套乙烯生产装置的正常平稳运行和生产安全。
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图示说明：1内置水箱；2冷却水泵；3过滤器；4空气压缩机；5节温器；6球阀
图1 空气压缩机冷却系统图
2 离心式空气压缩机冷却系统故障原因分析
乙烯生产装置技术人员根据离心式空气压缩机冷却系统故障情况，组织维护人员对发动机冷却系统进行清理排查：一是，对冷却器散热翅片进行清洗，保证肛管热翅片冷却效果；二是，检查和更换冷却液，并增设外部冷却风机进行辅助冷却；三是，检查发动机风扇皮带的松紧度；四是，检查节温器和冷却水泵。在对空气压缩机冷却系统各部位进行检査的过程中，没有发现任何异常，说明空气压缩机冷却系统各部件都能正常工作，不存在系统故障现象。通过比较分析，考虑空气压缩机冷却系统停机的时间、季节和气候变化等因素，最终得出空气压缩机组停机的主要原因是：空气压缩机冷却系统设计本身不合理，冷却装置中的翅片散热器冷却效果差，不能满足机组散热要求，而且由于翅片散热器体积设计局限，不能通过增加散热翅片来解决散热差的问题。
3空气压缩机发动机冷却系统技术改造措施
（1）冷却系统技术改造措施
为了使离心式空气压缩机组能够适应气候变化的实际工作环境要求，确保空气压缩机发动机的正常冷却，对发动机冷却系统进行了技术改造，以提高冷却效果，该技术改造设计内置与外置两个冷却系统，如图2空气压缩机发动机冷却系统技术改造图所示。
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图示说明：1内置水箱；2冷却水泵；3过滤器；4空气压缩机；5节温器 ；6外置水箱；9外置冷却水泵；11温度表；7、8、10、13、14和16均为球阀；12和15为压力表
图2 空气压缩机发动机冷却系统技术改造图
（2）发动机冷却系统工作原理
技术改造后，空气压缩机发动机冷却系统形成了三个冷却回路。
第一冷却回路：空气压缩机组的冷却液经节温器、冷却水泵、过滤器返回空气压缩机组；
第二冷却回路：空气压缩机组的冷却液经节温器、第一球阀、翅片散热器、冷却水泵、过滤器返回空气压缩机组；
第三冷却回路：空气压缩机组的冷却液经节温器、第二球阀、外置冷却水箱、第三球阀、外置冷却水泵、第四球阀、翅片散热器、冷却水泵、过滤器返回空气压缩机组。
在外置冷却水箱中设置有用来控制冷却液温度的循环冷却水管路，在第二球阀的阀前设置了第一温度表和第一压力表，在外置冷却水泵的泵后设置了第二温度表和第二压力表，对机组压力与水温进行实时监测。
空气压缩机发动机冷却系统技术改造后形成内置冷却系统和外置冷却系统。在春、冬季气候环境温度较低的情况下，只通过内置冷却系统进行冷却。在夏季气候环境温度较高时，内置冷却系统不能满足散热要求时，通过外置冷却系统进行散热降温，满足空气压缩机组在高温条件下的运行要求。
（3）冷却系统的特点
1）空气压缩机组冷却系统设置了内置与外置冷却系统，根据冷却需求可以通过手动球阀的切换进行控制，过程操作简单方便。
2）使用了节温器进行自动调节，可以根据冷却液温度变化情况，节温器自动调节循环路径，控制流体温度，保证发动机工作在合适温度，并可实现快速暖机。发动机冷却液循环路径被节温器分为通向散热器和旁路两条路径。当冷却液温度低于设定值时，节温器关闭通向散热器的流路，使冷却液流过旁通小管，在机组内部进行小循环。当冷却液温度高于设定值时，节温器的温度敏感元件动作，关闭旁路，同时打开通向散热器的流路，冷却液被输送到散热器冷却，再进行机组来回循环。
3）在外置冷却系统水箱的高温进水口和低温出水口两端各设置有用现场显示的压力表和温度表，用于随时观察水箱的进出口压力和温度变化情况，实现管路压力和温度的可视化监控，显示直观。
4）在冷却水泵进水端设置有阀门，主要用于水泵出现故障问题时，只要关闭进水端阀门，可在不排放水箱冷却液的情况下对水泵进行拆卸维修。
结束语
通过对离心式空气压缩机冷却系统的技术改造，乙烯空分装置空气压缩机组增设的外部冷却循环系统投入运行后，增加了冷却液的冷却效果，发动机的温度明显下降，降温效果显 著，满足了离心式空气压缩机组的冷却散热要求，保证了离心式空气压缩机组在夏季高温时段的正常运行要 求。
参考文献
[1]孔凡成.离心式空气压缩机组冷却系统的改造[J].有色金属设计,2019,46(03):42-46.
[2]李景芬.空气压缩机冷却系统改造[J].天津冶金,2014(03):28-30.
[3]李瑞,崔明光.空压机冷却系统的改造与应用[J].淮南职业技术学院学报,2005(01):34-35+38.