高压压缩空气系统含油量控制的试验研究

王 琳

高压压缩空气系统含油量控制的试验研究

王 琳

（天津航天长征火箭制造有限公司，天津 300450）

在某高压压缩空气系统上进行了含油量控制的试验，提出了通过降低冷却水温度可以有效控制含油量的试验方法，测定了试验前后的含油量，并将试验前后的结果进行了对比分析，验证了试验方法的正确性，为高压压缩空气系统含油量的控制提供了理论依据。

高压压缩空气；冷却水温度；含油量

1 引言

在制造类企业中，高压压缩空气在生产中有广泛的用途。在火箭的生产、试验过程中，若压缩空气的气体品质（主要包括露点、尘埃颗粒直径、固体粒子浓度、含油量）不达标，将直接影响产品的质量，造成气动装置故障，存在严重的安全隐患。

研究证明将空压机的送气温度，即干燥机的进气温度控制在40℃以下有利于降低露点[1]，原因主要有：随着干燥机进气温度的升高，吸附剂的吸附能力显著下降；进气温度的升高使得压缩空气中的含水量显著提高，增加干燥机的负荷，影响吸附剂的寿命[2]。航天产品经常涉及禁油、低温等特殊工作场合，因此必须重视油蒸气的存在[3]，本文通过改造原有空压系统的冷却水系统，并测定改造前后的含油量，研究冷却水温度对含油量的影响。目前，国内研究这方面的文章甚少。该试验方案可以在保留现有喷油螺杆空压机的基础上，有效控制压缩机送气的含油量，获得稳定、高气品的高压压缩空气，对类似空压系统的技术改进有一定的借鉴意义。

2 系统概况

以某高压压缩空气系统为研究对象，系统结构如图1所示。系统为五级压缩，即喷油螺杆机完成一级压缩，活塞机完成二、三、四、五级压缩。压缩机的气路是从进气空气滤清器开始，空气滤清器通过橡胶弯管与螺杆机进气控制阀连接。进气控制阀直接安装在螺杆主机进口，螺杆机的排气通过金属软管进入螺杆机的油气分离器；分离后的一级排气经过最小压力阀进入一级冷却器，然后进入一级气水分离器，将水分离后，进入二级进气管，后进入活塞机二级气缸；二、三、四、五级原理同上，然后进入高压缓冲气瓶，进入单向阀、送气球阀，最后进入高压干燥净化装置。

图1 系统结构示意图

3 试验方案

本试验的目的是分析高压空气压缩机不同供气压力条件下，冷却水温度的改变对含油量的影响。

原有冷却水系统全年利用开式冷却塔连接空压机冷却换热，如图2所示，改造后的冷却水系统在环境温度较高时可通过切换阀门开启冷水机组达到降温的目的。本文在夏季室外环境相同的条件下，针对同一台压缩机，先开启冷却塔测定一组不同供气压力下含油量的数据，然后开启冷水机组同样测定一组不同供气压力下含油量的数据，并将试验前后的结果进行对比分析，以验证该试验方法的正确性。

图2 冷却水系统示意图

如表1所示，工况1、2、3、4分别代表现场的四台高压空气压缩机。工况*-1、*-2、*-3ss、*-4、*-5的冷却水由开式冷却塔提供，工况*-1''、*-2''、*-3''、*-4''、*-5''的冷却水由冷水机组提供。

表1 工况1的试验数据

本次试验采用德国希尔思的CS 120便携式含油量检测仪对高压压缩空气的含油量进行检测，测试条件为压力0.3MPa，取样30min，测量范围为0.001～10mg/m3。这种检测仪器所测得的含油量主要为直径小于0.01μm的油蒸气量。

4 试验结果与分析

4.1 工况1

图3 工况1的含油量试验结果

工况1的试验数据如表1所示。工况1的含油量试验结果如图3所示。

4.2 工况2

工况2的试验数据见表2，含油量试验结果见图4。

表2 工况2的试验数据

图4 工况2的含油量试验结果

4.3 工况3

工况3的试验数据见表3，含油量试验结果见图5。

表3 工况3的试验数据

图5 工况3的含油量试验结果

4.4 工况4

工况4的试验数据见表4，含油量试验结果见图6。

表4 工况4的试验数据

图6 工况4的含油量试验结果

5 讨论与分析

5.1 含油量3与冷却水供水温度的关系

由图3～图6可以看出，相同送气压力条件下，用冷水机组的含油量均低于用开式冷却塔的含油量。

由此可以证明，相同送气压力条件下，压缩空气的含油量随着冷却水温度的降低而减小。

5.2 含油量与送气压力的关系

由图3～图6可以看出，相同冷却条件下，压缩空气的含油量随着送气压力的升高而增大。同时，由表1～表4可知，冷却水由开式冷却塔提供时，温度也随着送气压力的升高而增大（冷却水由冷水机组提供时，冷水机组通过监测出水温度自动启停，冷却水温度受机组启停影响变化不规律）。

由此可以证明，相同冷却条件下，压缩空气的含油量随着冷却水温度的升高而增大。

6 结束语

a. 相同条件下，压缩空气的含油量随着冷却水温度的降低而减小。因此实际生产中，为降低高压压缩空气的含油量，可以通过降低冷却水温度的方法实现；

b. 通过降低冷却水供水温度的方法，可以同时达到降低送气温度的目的，有利于提升吸附剂和活性炭的吸附能力，降低干燥机的负荷，提高过滤器的除油效率，能同时降低压缩空气的露点和含油量，可显著提升供气的气体品质；

c. 建议冷却水系统改造后的运行模式为：夏、春、秋季工况下，开启冷水机组降低冷却水的水温；冬季工况下，继续使用原有冷却塔提供冷却水。机组改造完成一年多来运行状况良好，送气温度全年控制在20℃以下，含油量始终控制在0.03mg/m3以下，远高于生产要求的气体品质。

1 闫磊，孙光华. 梅钢压缩空气吸干机运行分析[J]. 梅山科技，2018(2)：44～49

2 王新花. 吸附式压缩空气干燥器运行分析[J]. 化工机械，2015，42(6)：789～844

3 李大明，靳永贵. 压缩空气系统含油量控制要点及警示[J]. 压缩机技术，2016(5)：50～52

Experimental Study on Oleaginousness Control in High Pressure Compressed Air System

Wang Lin

(Tianjin Long March Launch Vehicle Manufacturing Co., Ltd., Tianjin 300450)

Based on the experimental study on oleaginousness in the high pressure compressed air system, this research puts forward that the oleaginousness can be controlled in an effective way by reducing the cooling water temperature. Comparing and analyzing the recorded data before and after the experiment, the experimental method which is carried out in the research is verified correct and scientific. This research is of significance in providing a theoretical basis for oleaginousness control in the high pressure compressed air system.

high pressure compressed air；cooling water temperature；oleaginousness

王琳（1986），工程师，暖通空调专业；研究方向：动力运行与节能管理。

2019-04-20