空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)酸洗過(guò)程及要點(diǎn)

高麗芳，張 強(qiáng)，賈時(shí)六，王延明，楊禹龍，谷國(guó)興

（中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院，北京 100074）

0 引言

冷卻系統(tǒng)是空氣壓縮機(jī)的重要組成部分，冷卻效果差，冷卻器溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)高溫報(bào)警、甚至跳車(chē)，直接影響到壓縮氣體的穩(wěn)定供應(yīng)。冷卻器的日常維護(hù)保養(yǎng)必不可少，酸洗是其中的主要工作。用柔酸清洗掉附著在冷卻器內(nèi)壁上的水垢沉淀，可以提高冷卻器的換熱效率。如果設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而不對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行酸洗，不但會(huì)影響冷卻效果，水垢的累積還會(huì)使冷卻管徹底堵死，導(dǎo)致報(bào)廢。氣溫較高的季節(jié)，對(duì)冷卻系統(tǒng)的考驗(yàn)更大，因此每年進(jìn)入夏季之前，定期對(duì)壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行一次酸洗。

1 壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)溫度過(guò)高原因分析

中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院離心式中壓空氣壓縮機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)是經(jīng)過(guò)化學(xué)試劑軟化過(guò)的工業(yè)用水，水中的鈣鎂離子含量較高。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，冷水流經(jīng)管翅式冷卻器，與銅管內(nèi)的壓縮氣體進(jìn)行熱交換，循環(huán)水帶走高溫氣體的熱量，使熱空氣溫度降低。隨著水溫升高，水中的鈣鎂離子會(huì)析出并在冷卻器銅管外壁上結(jié)垢。因水垢熱導(dǎo)率遠(yuǎn)低于金屬銅，會(huì)影響冷卻水吸收的熱量；水垢的積累，也會(huì)使冷卻水流通不暢，流量減少影響換熱效果，進(jìn)而導(dǎo)致壓縮機(jī)溫度過(guò)高而報(bào)警、甚至跳車(chē)，影響壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。結(jié)垢情況更嚴(yán)重時(shí)會(huì)使冷卻器徹底堵塞，即使后續(xù)酸洗也不能完全疏通，導(dǎo)致冷卻器報(bào)廢，造成更大的損失。因此，及時(shí)清除冷卻器中的水垢，提高冷卻效果，才能解決冷卻系統(tǒng)溫度過(guò)高的問(wèn)題，保障設(shè)備的正常運(yùn)行，進(jìn)而提高壓縮機(jī)的使用壽命。

2 酸洗過(guò)程

2.1 酸洗前的準(zhǔn)備

（1）根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)確定酸洗持續(xù)時(shí)間，時(shí)間短了影響酸洗效果，酸洗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能會(huì)使冷卻器銅管遭到腐蝕而漏水，需要解體壓縮機(jī)取出冷卻器來(lái)解決問(wèn)題，不僅影響壓縮機(jī)正常供氣，而且大大增加了工作量。中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院使用的離心式壓縮機(jī)分為5 級(jí)壓縮，前4 級(jí)各配有一個(gè)冷卻器，用來(lái)冷卻各級(jí)壓縮后的高溫氣體，壓縮氣體流量為260 Nm3/h，壓縮機(jī)最大出口壓力為2 MPa，根據(jù)以往的酸洗經(jīng)驗(yàn)，酸洗持續(xù)4～5 d效果最佳。

（2）檢查壓縮機(jī)運(yùn)行記錄，關(guān)注運(yùn)行時(shí)1～4 級(jí)壓縮氣體冷卻后的溫度，確定各級(jí)冷卻器冷卻效果。溫度越高的，冷卻效果越差，說(shuō)明冷卻器結(jié)垢情況越嚴(yán)重，則酸洗時(shí)管路先連接此級(jí)。

（3）準(zhǔn)備酸洗需要的工具。工業(yè)用酸（環(huán)保型）4 桶（約100 L）、堿、專(zhuān)用酸洗槽、專(zhuān)用酸洗管路、pH 試紙、盲板等；酸洗工具采用耐腐蝕的樹(shù)脂槽和耐壓橡膠管。

2.2 樹(shù)脂酸洗槽

酸洗槽（圖1）的主體使用樹(shù)脂制作，具有耐酸堿腐蝕、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。槽內(nèi)靠近底部處安裝兩個(gè)電加熱棒用來(lái)加熱酸洗液體以提高反應(yīng)速度。溫度傳感器可持續(xù)監(jiān)測(cè)酸洗液的溫度，防止溫度過(guò)高導(dǎo)致酸液蒸發(fā)、加熱棒干燒毀壞等問(wèn)題。水槽背后裝有水泵，接入到前面的控制箱內(nèi)，溫度的查看，加熱功能的開(kāi)啟、關(guān)閉通過(guò)控制面板實(shí)現(xiàn)。

圖1 酸洗槽

2.3 酸洗管道安裝

（1）聯(lián)系調(diào)度和運(yùn)行人員確認(rèn)壓縮機(jī)為停機(jī)狀態(tài)，確保冷卻水進(jìn)水閥關(guān)閉。

（2）放掉冷卻器內(nèi)存水，拆卸外部冷卻水管路。水池水位過(guò)高會(huì)造成水管路的接口法蘭處有漏水，可使用盲板封住。

（3）觀察冷卻器內(nèi)銅管壁，根據(jù)結(jié)垢情況確定酸洗時(shí)長(zhǎng)。

（4）安裝酸洗管路。冷卻器酸洗順序按照溫度從高到低排列，每一級(jí)的酸洗進(jìn)水管路法蘭連接冷卻器的出水口法蘭，酸洗出水口法蘭連接下一級(jí)冷卻器的出水口法蘭，依次將4 個(gè)級(jí)串聯(lián)起來(lái)，即按照壓縮機(jī)控制面板上4 個(gè)級(jí)的溫度由高到低的方向按裝。為保證冷卻器內(nèi)部酸洗液充盈，防止氣體在管內(nèi)高點(diǎn)處堆積，酸洗回流管路應(yīng)盡可能高于冷卻器最高位。為保證能夠酸洗到冷卻器最高位并循環(huán)，可以將最高位的放氣管路直接接到酸洗槽。以某臺(tái)離心式中壓機(jī)為例，其某日的部分運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，酸洗管路按照?qǐng)D2 所示順序連接。

圖2 酸洗管路連接順序

表1 壓縮機(jī)運(yùn)行溫度 ℃

2.4 酸洗過(guò)程及注意事項(xiàng)

（1）先清理酸洗槽，長(zhǎng)時(shí)間不使用，酸洗槽里會(huì)存有灰塵和上次酸洗后留下的堿性雜質(zhì)。如果不清理干凈，雜質(zhì)在酸洗時(shí)會(huì)進(jìn)入冷卻器，另外堿性雜質(zhì)會(huì)中和一部分酸，造成酸液浪費(fèi)，因此酸洗時(shí)首先要保證槽內(nèi)干凈無(wú)雜物。

（2）酸洗管道接入酸洗槽后注入清水，打開(kāi)循環(huán)泵。酸洗槽內(nèi)的注水量要保證打開(kāi)水泵循環(huán)的時(shí)候回水管出水的同時(shí)水位超過(guò)酸洗槽的溫度傳感器。若注水過(guò)少，水位在溫度傳感器以下，傳感器無(wú)法監(jiān)測(cè)水溫，酸洗時(shí)加熱棒加熱過(guò)程無(wú)法控制，長(zhǎng)期溫度過(guò)高工作會(huì)造成酸液大量蒸發(fā)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞加熱棒，導(dǎo)致酸洗過(guò)程無(wú)法正常進(jìn)行。若注水過(guò)多，為保證酸洗液的pH 值，水中需要加入較多的酸，造成不必要的浪費(fèi)。因此，注水量一般超過(guò)溫度傳感器即可，酸洗時(shí)要實(shí)時(shí)觀察，水位降低了及時(shí)補(bǔ)水，酸度不足時(shí)加注酸液，以免影響正常酸洗。

（3）檢查安裝的所有法蘭是否漏水，保證酸洗管路系統(tǒng)沒(méi)有泄漏，發(fā)現(xiàn)泄漏及時(shí)處理，防止加入酸液后酸洗溶液泄漏損壞地面或設(shè)備。

（4）確認(rèn)無(wú)漏后繼續(xù)循環(huán)清水，確認(rèn)回水管路正常出水，打開(kāi)最高位放氣管路閥門(mén)排出內(nèi)部空氣直至流出清水，此過(guò)程非常重要，并且酸洗過(guò)程中也要定期觀察最高位放氣管是否參與酸液循環(huán)。如果沒(méi)有，將回水管路卡死，使放氣管出水，然后松開(kāi)回水管路，將回水管放置冷卻器最高位的上面位置，這樣才能保證冷卻器內(nèi)部沒(méi)有氣團(tuán)，充滿(mǎn)酸洗液，否則容易洗不到冷卻器的頂部。

（5）酸洗開(kāi)始，向水中加入酸液1～2 桶，循環(huán)幾分鐘后用試紙測(cè)試酸洗液的酸性，將pH 值調(diào)整到1 左右，打開(kāi)加熱棒開(kāi)關(guān)加熱液體，加熱可以加快酸洗的反應(yīng)速度。一般設(shè)定水溫最高值為60 ℃左右，到達(dá)最高溫度后加熱棒自動(dòng)斷開(kāi)加熱停止，溫度降低后，根據(jù)實(shí)際情況再打開(kāi)。

（6）酸洗過(guò)程應(yīng)盡量不間斷地循環(huán)運(yùn)行，酸洗開(kāi)始后要定時(shí)檢查，開(kāi)始可以15 min 檢查一次，運(yùn)行平穩(wěn)后，每1～2 h 檢查一次。為了酸洗效果徹底，同時(shí)縮短酸洗時(shí)間，盡量夜間安排運(yùn)行人員值班監(jiān)測(cè)，以避免出現(xiàn)問(wèn)題。

（7）值班人員檢查時(shí)要注意有沒(méi)有漏水現(xiàn)象，如果微小泄漏不影響酸洗進(jìn)行，暫時(shí)用塑料耐酸容器接一下，白班維修人員到達(dá)后及時(shí)修復(fù)；如果出現(xiàn)較大的泄漏，應(yīng)馬上停止酸洗，待泄漏問(wèn)題解決后再運(yùn)行。其次要測(cè)試液體的酸性，酸性太弱時(shí)酸洗效果較差，一般當(dāng)pH 值超過(guò)4 就需要加注酸洗液，將pH 值維持在2 以下即可。

（8）酸洗時(shí)監(jiān)測(cè)人員應(yīng)注意個(gè)人防護(hù)，即便使用的是環(huán)保型酸液，在酸洗過(guò)程中也會(huì)蒸發(fā)，因此在觀察和加注酸液的時(shí)要佩戴口罩、防護(hù)面罩和防酸手套，以免酸液蒸汽吸入呼吸道或者酸液飛濺到皮膚，如果不慎沾到皮膚上，要立即用大量清水沖洗。

2.5 酸洗結(jié)束

（1）酸洗結(jié)束后切斷加熱棒電源，水泵繼續(xù)循環(huán)。酸洗溶液存在腐蝕性，不能直接排掉，以免影響環(huán)境或者腐蝕其他東西。要在溶液中加入一定量的堿來(lái)中和酸洗液，循環(huán)運(yùn)行一段時(shí)間，使酸堿充分中和，測(cè)量酸堿度，pH 值到達(dá)7 后即可將液體排放。

（2）清洗酸洗系統(tǒng)。將槽內(nèi)注入清水，整個(gè)管道系統(tǒng)至少?zèng)_洗一次，廢液測(cè)試為中性后排掉，將系統(tǒng)中的雜質(zhì)完全洗掉后將系統(tǒng)中的水凈，拆掉酸洗管路。

（3）對(duì)比酸洗前的圖片，查看酸洗后的銅管壁，應(yīng)觀察到水垢消失，黃色銅管表面干凈有光澤，即為酸洗合格。若某級(jí)仍有部分銅管堵塞嚴(yán)重，則需要將此級(jí)冷卻器拆下單獨(dú)浸泡酸洗，酸洗完成后對(duì)此級(jí)冷卻器做耐壓試驗(yàn)，合格后才能安裝使用。

（4）恢復(fù)原來(lái)管路，安裝管路時(shí)觀察密封墊有無(wú)損壞，若有損壞及時(shí)更換，以免管路連接后試水泄漏，還要重新拆開(kāi)管路更換密封墊。管路連接完成后，打開(kāi)冷卻器進(jìn)水閥門(mén)，接通并循環(huán)冷卻水，檢查有無(wú)泄漏，不漏水即為酸洗完成，可以正常啟動(dòng)壓縮機(jī)。

（5）酸洗結(jié)束后，要詳細(xì)記錄本次酸洗的時(shí)間、酸的用量以及酸洗前后壓縮空氣溫度的變化，為下次的酸洗提供可靠數(shù)據(jù)，也為壓縮機(jī)故障排查提供依據(jù)。

3 酸洗效果

酸洗結(jié)束后，主要從兩個(gè)方面判斷酸洗的效果。

（1）冷卻器酸洗前后對(duì)比（圖3）。

圖3 冷卻器酸洗前后

（2）通過(guò)壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)溫度對(duì)比。設(shè)備酸洗后，各級(jí)壓縮氣體冷卻溫度降低了5～8 ℃，大大改善了冷卻效果，能夠保障壓縮機(jī)夏季正常運(yùn)行。

壓縮機(jī)酸洗一般每年進(jìn)行一次，既能改善設(shè)備的運(yùn)行條件，又可以及時(shí)清理結(jié)垢，是設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)不可缺少的一項(xiàng)工作。