葛洲壩電站低壓空壓機(jī)換型研究

摘 要：文章介紹了葛洲壩電站自投運(yùn)以來空壓機(jī)的裝設(shè)和使用情況，結(jié)合近年來螺桿空氣壓縮機(jī)技術(shù)的發(fā)展，分析了葛洲壩電站空壓機(jī)換型的必要性。希望通過文章的分析，能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：葛洲壩；螺桿空壓機(jī)；換型

1 簡介

葛洲壩水利樞紐位于長江三峽出口南津關(guān)下游約2.3km處，距三峽壩址38km，是長江干流上修建的我國第一座大型水電站，是三峽工程的航運(yùn)梯級(jí)和反調(diào)節(jié)水庫。葛洲壩電站分為二江電站和大江電站，共裝設(shè)有軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組21臺(tái)。二江電站裝機(jī)7臺(tái)，其中1F、2F機(jī)組容量為170MW，其他5臺(tái)為125MW機(jī)組；大江電站裝機(jī)14臺(tái)，均為125MW機(jī)組。葛洲壩電站廠房內(nèi)設(shè)置大江空壓機(jī)室和二江空壓機(jī)室，室內(nèi)設(shè)置空氣壓縮機(jī)和氣罐作為氣源向廠房各個(gè)用戶提供合格壓縮空氣。

2 葛洲壩電站始建時(shí)空壓機(jī)設(shè)置

2.1 大江電站原設(shè)計(jì)方案

大江電站低壓壓縮氣系統(tǒng)主要是給機(jī)組制動(dòng)、工業(yè)用氣和水輪機(jī)圍帶供氣。大江電站機(jī)組制動(dòng)用氣和工業(yè)用氣各自成為獨(dú)立系統(tǒng)。

（1）機(jī)組制動(dòng)用氣

選用2臺(tái)V-3/8-1型空壓機(jī)（生產(chǎn)率3.0m3/min，壓力8kgf/cm2），V=7m3貯氣罐2只?？諌簷C(jī)一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。

（2）工業(yè)用氣

選用2臺(tái)3L-10/8型空壓機(jī)（生產(chǎn)率10.0m3/min，壓力8kgf/cm2），V=3m3貯氣罐1只。空壓機(jī)一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。

2.2 二江電站原設(shè)計(jì)方案

二江電站將機(jī)組制動(dòng)用氣、工業(yè)用氣、水導(dǎo)密封用氣和推力軸承氣封用氣（僅哈電機(jī)組）合并為綜合低壓氣系統(tǒng)，共用空壓機(jī)。

選用3臺(tái)3L-10/8型空壓機(jī)（生產(chǎn)率10.0m3/min，壓力8kgf/cm2），空壓機(jī)兩臺(tái)工作，一臺(tái)備用。選用V=7m3制動(dòng)貯氣罐3只，其中2只布置在空壓機(jī)房，另1只布置在11F機(jī)組段發(fā)電機(jī)層上游墻，起穩(wěn)壓的作用。選用V=3m3工業(yè)貯氣罐1只。

V-3/8-1空壓機(jī)屬于國內(nèi)早期水冷系列活塞式空氣壓縮機(jī)，該空氣壓縮機(jī)是兩級(jí)V型雙缸單作用活塞式壓縮機(jī)，屬于電動(dòng)式水冷固定式空氣壓縮機(jī)。在額定條件下的氣體從空氣濾清器進(jìn)入氣缸，壓縮到0.2MPa排入中間冷卻器，冷卻成二氣缸壓縮到0.8MPa輸入儲(chǔ)氣罐，流量為3m3/min。隨著使用時(shí)間曾增長，空氣壓縮機(jī)有曲軸連桿和活塞環(huán)被卡死現(xiàn)象，氣缸干磨現(xiàn)象增加，造成擊油針經(jīng)打斷，各級(jí)排氣壓力往往是不正常的。這些故障不僅大大降低了空氣壓縮機(jī)零部件的使用壽命，增加了備件消耗，提高了維修工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，也影響了空氣壓縮機(jī)的工作效率。

空壓機(jī)選型的條件包括經(jīng)濟(jì)性、可靠性與安全性?；钊娇諌簷C(jī)在市場中推廣較早，使用客戶較多。隨著技術(shù)跟新以及新型空壓機(jī)的出現(xiàn)，活塞式空壓機(jī)的缺點(diǎn)越來越突出。比如噪音大、維修不方便，給用戶帶來極大的不便。

3 活塞式壓縮機(jī)與螺桿式壓縮機(jī)的性能比較

（1）活塞式壓縮機(jī)效率低，對(duì)于長期連續(xù)運(yùn)行來說經(jīng)濟(jì)性較差。易損件的磨損會(huì)造成氣體壓縮時(shí)泄漏，從而使壓縮機(jī)效率的降低；

（2）活塞式壓縮機(jī)部件中氣閥、活塞、活塞環(huán)、連桿瓦等都屬于易損件，不但會(huì)影響安全生產(chǎn)的穩(wěn)定性，還會(huì)增加維護(hù)管理的成本；

（3）活塞式壓縮機(jī)的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)決定了它具有不可消除的慣性力，因此運(yùn)行時(shí)噪音高、振動(dòng)大。螺桿空壓機(jī)為回轉(zhuǎn)式運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其振動(dòng)小，平衡性很好，噪音低，無需安裝基礎(chǔ)；

（4）螺桿壓縮機(jī)有完善的自動(dòng)控制與保護(hù)系統(tǒng)，而活塞式壓縮機(jī)基本沒有自動(dòng)控制系統(tǒng)，不方便設(shè)備的維護(hù)管理，同時(shí)機(jī)器能耗也較高；

（5）活塞式壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)氣流脈動(dòng)大，是往復(fù)間斷性供氣，螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速高，無氣流脈動(dòng)，輸氣平穩(wěn)，能夠滿足對(duì)用氣品質(zhì)要求較高的用戶；

（6）螺桿空壓機(jī)占地面積小，是一種整體結(jié)構(gòu)高度集中化產(chǎn)品，沒有活塞式空壓機(jī)復(fù)雜的管路系統(tǒng)，可以美化公司的生產(chǎn)環(huán)境。

綜合以上所述，為了增加經(jīng)濟(jì)效益，降低生產(chǎn)成本，美化公司環(huán)境，提高公司形象，同時(shí)方便設(shè)備管理，用高可靠性高效率的螺桿壓縮機(jī)淘汰現(xiàn)有的活塞式壓縮機(jī)，建構(gòu)一個(gè)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)化的水電站廠房低壓氣系統(tǒng)，是葛洲壩電站安全運(yùn)行的必然趨勢。

4 低壓機(jī)在葛洲壩電站的改造

從1999年到2003年，葛洲壩電站低壓空壓機(jī)相繼進(jìn)行了更新?lián)Q代。

4.1 大江電站已進(jìn)行的技術(shù)改造

大江電站機(jī)組制動(dòng)用氣和工業(yè)用氣由分開設(shè)置改為集中設(shè)置，共用空壓機(jī)。大江電站的4臺(tái)低壓空壓機(jī)已全部更換為單螺桿式壓縮機(jī)，并增加了冷干機(jī)（空氣干燥用），更換后的設(shè)備主要參數(shù)見表1。

改造后的機(jī)組制動(dòng)用氣的空壓機(jī)生產(chǎn)率比原設(shè)計(jì)有所提高，工業(yè)用氣空壓機(jī)生產(chǎn)率與原設(shè)備的技術(shù)參數(shù)基本一致，增加了冷干機(jī)后，空氣質(zhì)量更好。由于機(jī)組更新改造后的用氣量基本沒有變化，因此換代后的空壓機(jī)等設(shè)備，能夠滿足大江電站機(jī)組更新改造增容后低壓氣系統(tǒng)運(yùn)行的要求。

4.2 二江電站已進(jìn)行的技術(shù)改造

二江電站的3臺(tái)空壓機(jī)已全部更換為單螺桿式壓縮機(jī)，并增加了冷干機(jī)（空氣干燥用）。更換后的設(shè)備主要參數(shù)見表2。

二江電站空壓機(jī)換代后的主要技術(shù)參數(shù)與原設(shè)計(jì)基本一致，且機(jī)組更新改造增容后低壓氣的用氣量不會(huì)有大的變化，因此換代后的空壓機(jī)生產(chǎn)率是合適的。增加了冷干機(jī)后，空氣質(zhì)量更好。由于機(jī)組更新改造后的用氣量基本沒有變化，換代后的空壓機(jī)等設(shè)備，能夠滿足大江電站機(jī)組更新改造增容后低壓氣系統(tǒng)運(yùn)行的要求。

葛洲壩電站用單螺桿壓縮機(jī)淘汰了技術(shù)落后的水冷系列活塞機(jī)組。單螺桿空壓機(jī)起源于20世紀(jì)60年代，螺桿空氣壓縮機(jī)自誕生之日起就受到工業(yè)界的廣泛重視，其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、操作方便等。經(jīng)過多年的發(fā)展，螺桿空壓機(jī)在不高于2MPa的壓力范圍內(nèi)和出氣流量要求在1～60m3/min的條件下，得到了廣泛應(yīng)用。

單螺桿空壓機(jī)從名字上看只有一個(gè)螺桿，但實(shí)際上卻有三根旋轉(zhuǎn)軸：即由一個(gè)螺桿轉(zhuǎn)子和兩個(gè)與螺桿轉(zhuǎn)子垂直的行星齒輪組成。單螺桿空壓機(jī)作為螺桿空壓機(jī)的種，具有和雙螺桿空壓機(jī)相似的優(yōu)點(diǎn)，但由于存在運(yùn)動(dòng)部件較多、行星齒輪的材料有待進(jìn)一步改善、螺桿型線有待進(jìn)一步優(yōu)化等在工業(yè)上難以解決的難題，使得其一直沒有得到大規(guī)模的推廣，取而代之的是雙螺桿空壓機(jī)。

5 雙螺桿空壓機(jī)的發(fā)展

雙螺桿空壓機(jī)誕生于上個(gè)世紀(jì)30年代。它由一對(duì)相互嚙合、平行布置的轉(zhuǎn)子組成。工作時(shí)，一個(gè)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在相互嚙合的過程中空氣被壓縮。雙螺桿壓縮機(jī)具有優(yōu)良的動(dòng)力平衡性和極高的機(jī)械可靠性，操作和維修十分方便。經(jīng)過眾多的制造企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)大量理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐，雙螺桿壓縮機(jī)已不斷趨于成熟和完善，是目前市場中的主導(dǎo)產(chǎn)品。目前國內(nèi)外知名的壓縮機(jī)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的螺桿空壓機(jī)均為雙螺桿空氣壓縮機(jī)，而在市場中銷售的螺桿空壓機(jī)中，99%以上均為雙螺桿空氣壓縮機(jī)。

雙螺桿空壓機(jī)與單螺桿空壓機(jī)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）動(dòng)平衡性能好。螺桿壓縮機(jī)沒有不平衡慣性力，機(jī)器可實(shí)現(xiàn)無基礎(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)、平穩(wěn)地高速工作，特別是用在移動(dòng)式壓縮機(jī)，體積小、重量輕、占地面積少；

（2）運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性高。螺桿壓縮機(jī)沒有易損件，零部件少，因而它壽命長，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，大修周期可達(dá)4～8萬小時(shí)；

（3）適應(yīng)性強(qiáng)。螺桿壓縮機(jī)具有強(qiáng)制輸氣的特性，在壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)不作任何改變的情況下，容積流量幾乎不受排氣壓力高低的影響，在寬廣的范圍內(nèi)能保持較高的效率，適用于多種工質(zhì)；

（4）操作維護(hù)簡單。螺桿壓縮機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)自動(dòng)化程度高，操作人員維護(hù)簡單，可達(dá)到無人值守的目的；

（5）多相物體混輸。螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子齒面間留有間隙，因而能耐液體沖擊，可壓縮輸送含液氣體、含粉塵、易聚合氣體等。

6 結(jié)束語

螺桿壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于礦山、建筑、化工、機(jī)械、動(dòng)力、制冷、冶金等工業(yè)部門，逐步取代了其他種類的壓縮機(jī)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在有容積式壓縮機(jī)銷售中螺桿壓縮機(jī)的銷售量占80%以上，在目前市場上正在使用的壓縮機(jī)有50%是螺桿壓縮機(jī)。因此為了降低人工以及企業(yè)運(yùn)行成本，提高設(shè)備的安全運(yùn)行能力，獲得更為穩(wěn)定的廠房低壓氣系統(tǒng)，采取雙螺桿空壓機(jī)取代使用年限不斷增加的單螺桿空壓機(jī)，是葛洲壩電站打造精品電站的必然之選。

參考文獻(xiàn)

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