【壓縮機網】離心式壓縮機廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、新能源、生物制藥等工業領域，其高效運行對生產過程至關重要。在生產過程中，離心壓縮機的結垢問題常常影響設備性能和壽命。結垢實質是在壓縮機的內部表面沉積的固體物質，主要由冷卻水中的礦物質及其它組分雜質組成。主要原因包括水質不佳，冷卻水系統中含有過量的鈣鎂硅離子；壓縮氣體中的所含水分不純凈，含有微粒子和灰塵；操作條件變化以及維護不當等造成。這些物質在特定溫度、壓力條件下容易析出并附著在壓縮機的葉輪、氣體管段、殼體、熱交換器、管道等部位，導致換熱效率下降、能耗增加，甚至引發設備故障。因此，對結垢原因及預防、處理措施的研究是十分必要的。

　　一、離心式壓縮機相關信息

　　1.離心式壓縮機的工作原理

　　壓縮氣體從進氣口被吸入離心式壓縮機的中心部位，流入葉輪的進口處。葉輪由電機帶動齒輪箱齒輪軸帶動旋轉，以極高的速度運行。葉輪的旋轉使氣體獲得較大的動能，當氣體經過葉輪葉片時，由于離心力的作用，氣體被高速甩向葉輪的邊緣。在這一過程中，氣體的動能大幅增加，同時由于葉輪的特殊幾何形狀，也使得氣體的壓力能有所提高。當氣體離開葉輪后，進入擴壓器區域。擴壓器通常是一個逐漸擴大的通道，其主要功能是減低氣體的流速，將氣體的部分動能轉化為壓力能。通過這種方式，氣體的壓力得到了進一步提升。擴壓器能夠有效地減少渦流和壓力損失，從而提高離心壓縮機的整體效率。接下來，壓縮后的氣體進入到回流器或擴展段，這些部件有助于進一步平穩氣流和穩定壓力。在多級離心壓縮機中，氣體會依次通過多個葉輪和擴壓器，每一級都使空氣的壓力逐步提升，直到達到所需的出口壓力。

　　離心壓縮機的性能受到多種因素影響，如葉輪的設計、轉速、氣體的性質等。因此，在設計和使用過程中，需要根據具體應用場景進行優化。例如，在處理腐蝕性氣體時，需要選用耐腐蝕材料；在高溫環境下工作時，需要采取有效的冷卻措施以保證壓縮機的正常運行。此外，為了保證離心式壓縮機的可靠性和安全性，通常配置有多種保護裝置和監測系統，如溫度傳感器、壓力傳感器、振動監測儀等。這些系統能夠實時監控壓縮機設備的運行狀態，及時發現和解決潛在的問題，避免因故障導致的生產停滯和設備損壞。

　　2.離心式壓縮機的結垢腐蝕現象

　　離心式壓縮機在運行一段時間進行停機維護檢修時，其主要工作集中在清理機組內部積累的污垢。在機組設備持續運行的過程中，如果擴壓器、蝸殼或壓縮機腔出現了結垢，其必然會導致流道面積的縮減，進而阻礙氣流的順暢通過。因此，機組內部的流通將無法維持穩定的工況，進而誘發諸如失速、喘振等多樣化的非穩定性流道狀況。更嚴重的是，這種情況還有可能會引發葉片疲勞斷裂等安全事故。在對離心壓縮機進行檢修時，可以歸納以下三個主要的共性問題：

　　（1）結垢形成的問題多半會在壓縮氣體流通路徑之外的組件上出現，如導流裝置、蝸殼的內壁四周、葉輪的扇葉以及擴散器等部件。

　　（2）在機組檢修過程中，觀察到多個部位均呈現出不同程度的腐蝕狀況，具體包括級間連接管、蝸殼、各階段的冷卻設備、導流裝置、管道內壁以及冷卻器室的內腔等部位，都受到了腐蝕的影響。

　　（3）關于高速和低速轉子的毀損狀況，其主要表現為疲勞性斷裂、表面磨損以及便于卷曲等現象。

　　二、離心式壓縮機出現結垢現象的原因分析

　　1.入口過濾器存在的問題

　　入口過濾器的主要功能是防止壓縮氣體中的灰塵、顆粒物和其它雜質進入壓縮機。如果過濾器未能有效過濾這些雜質，微小的顆粒就有可能隨氣體流入冷卻系統和壓縮腔，逐步附著在管道和換熱器表面，形成結垢層。這些結垢層不僅會降低換熱效率，還會增加系統阻力，導致壓縮機運行效率下降，甚至引發更嚴重的機械故障。

　　入口過濾器本身的設計和材質也直接關系到其管理效果。一些低質量或不適宜的過濾材料可能無法長期有效過濾氣體中的雜質，或者在短時間內便會失去過濾能力，導致大量異物進入壓縮機內部。此外，過濾器的安裝和維護也影響其性能。如果安裝不當或密封不嚴，氣體中的灰塵會繞過過濾器直接進入系統。同樣，定期維護和更換過濾器是確保其正常工作的關鍵環節。如果定期維護不到位，過濾器會因積塵過多而失效，從而導致大量雜質進入壓縮機。

　　考慮到運行環境的特殊性，某些工況下氣體中含有較高濃度的化學物質或濕氣，這些因素也會加速結垢的形成。例如，高濕度環境下進入系統的水汽會與壓縮氣體中的雜質結合，形成粘稠的污垢，加速結垢過程。因此，對于運行在特殊環境中的離心壓縮機，應根據具體情況選擇合適的過濾器，并制定嚴格的維護計劃，以確保壓縮機的長效穩定運行。

　　2.系統中水分增多導致的結垢和腐蝕問題

　　當壓縮氣體中的水分進入離心壓縮機系統時，隨著系統溫度的變化，水分會逐漸凝結成液態水并集聚在管道和設備表面。這些水滴與氣體中的粉塵、微粒和油脂等雜質相結合，形成污垢并堵塞管道，嚴重影響了系統的正常運行。同時，這些水滴也會與金屬表面發生化學反應，導致金屬腐蝕的問題，加速壓縮機設備的老化和損壞。當系統中的水分過多時，氣體中的氧化物質與水分和金屬表面發生氧化作用，形成氧化物，即常見的銹斑。這些氧化物會進一步加劇設備的腐蝕問題，造成設備的損傷和性能下降。另外，系統中的水分增多還會對設備的潤滑油產生影響。水分回油潤滑油發生乳化反應，使得潤滑油性能下降，無法有效保護設備的運轉部件，從而導致機械磨損和故障的發生。

　　3.氣體管路、冷卻器和級間連接管腐蝕生成物聚集

　　當氣體中含有大量粉塵、水分或其它雜質時，這些物質容易在管道內壁附著并形成沉積物。此外，氣體流速過低或流動不均勻也會導致顆粒物沉積，從而形成結垢。

　　冷卻器的作用是通過傳熱介質（通常是水或油）來降低氣體溫度。在這個過程中，如果冷卻介質中含有礦物質或其它雜質，這些物質會在熱交換表面沉積，逐漸形成水垢或油垢。尤其是在水質較差的情況下，鈣鎂硅離子等礦物質更容易在高溫條件下析出并附著在冷卻器內壁，造成結垢。

　　在多級壓縮過程中，每一級之間的連接管道中，氣體壓力和溫度的變化容易導致金屬材料的腐蝕。腐蝕產物如氧化鐵、氧化鋁等，會隨著氣體流動逐漸積聚在管道內壁，最終形成結垢。這不僅會增加管道的阻力，還可能影響整體系統的密封性和安全性。

　　三、離心式壓縮機結垢的預防措施

　　1.提供進氣過濾質量

　　進氣過濾系統應具備高效的過濾能力。應選擇合適的過濾材料，通常多級過濾系統會更加有效，包括預過濾和精過濾兩部分。預過濾器可以去除大顆粒物，保護后續的精過濾器，使其能夠專注于捕捉微小的懸浮顆粒。現代的高效過濾材料，如靜電濾網或納米纖維濾料，都能提供卓越的過濾效果，捕捉細微顆粒，確保進入壓縮機的氣體潔凈度達到要求。此外，定期維護和更換過濾器也是必不可少的。即使是最好的過濾器，隨著時間的推移和捕集的雜質積累而逐漸失效，導致過濾效率下降。因此，建立嚴格的維護計劃，定期檢查和更換過濾器，以確保其始終處于最佳工作狀態，對于預防結垢來說至關重要。通過安裝氣體質量監測儀器，可以實時了解進氣中的雜質含量，一旦發現異常，能夠及時采取措施，調整過濾系統或進行必要的維護，防止雜質進入壓縮機內部。

　　2.定期更換潤滑油

　　潤滑油在離心壓縮機的運行過程中起到潤滑、冷卻和保護內部零件的作用。當潤滑油長時間使用后，容易受到高溫、高壓以及水分和雜質的影響，導致其性能下降，從而無法有效地防止壓縮機設備結垢。因此，定期更換潤滑油可以確保其始終保持良好的潤滑效果，減少摩擦，降低溫度，減少結垢風險。潤滑油在使用一段時間后會逐漸積累一些微小的金屬顆粒、灰塵和其它雜質。這些雜質一旦沉積在壓縮機設備內部，會加速結垢過程，影響壓縮機的正常運轉。通過定期更換潤滑油，可以及時清除這些雜質，防止其在設備內部積聚，確保壓縮機內部環境的清潔和穩定。更換潤滑油時，需要選擇符合設備技術規范的潤滑油產品，以保證其與壓縮機設備的良好匹配，從而提高潤滑效果和防垢能力。在更換潤滑油過程中，還應注意檢查油路系統和過濾器的狀況，必要時進行清洗和更換，以確保整個潤滑系統的高效運行。

　　3.優化冷卻水質

　　定期清洗冷卻水管道、冷卻塔和冷凝器等相關設備，及時清除污垢和沉淀物，確保冷卻水流通順暢，減少污垢在設備內部的積聚。通過安裝水質監測設備，實時監測冷卻水中的PH值、硬度、溶解氧、總溶解固體等指標，及時發現異常情況并采取相應措施。同時，定期對冷卻水進行化驗分析，了解水質變化趨勢，及時調整水質處理方案。根據冷卻水的硬度、PH值和污染物種類等情況，選用適合的防垢、殺菌、緩蝕等水處理藥劑，并嚴格按照要求進行投加和控制濃度，確保水質穩定。定期對冷卻水系統進行全面檢查和維護，檢查冷卻水泵、水箱、過濾器等設備的運行狀態，及時更換老化損壞的零部件，保證設備正常運行。

　　四、結垢的處理方法

　　1.化學清理

　　主要通過使用特定的化學試劑，與結垢物發生反應，使其溶解或松散，便于后續沖洗除去。首先，要對清洗的離心壓縮機進行全面檢查，確定結垢的類型、位置、程度。然后，根據結垢的性質選擇合適的化學試劑。常用的化學試劑包括酸性清洗劑（如鹽酸、硝酸等）和堿性清洗劑（如氫氧化鈉、碳酸鈉等），具體選擇取決于結垢的成分。此外，還需要準備防腐劑和緩蝕劑，以保護設備免受過度腐蝕。在開始清洗之前，必須將壓縮機與生產系統隔離，確保清洗過程中不會影響正常生產。接著，排空系統內的氣體和殘留的氣體，防止化學試劑與這些氣體發生危險反應。將選定的化學試劑按照一定濃度配置好，通過專用的注入系統注入離心壓縮機內部。此過程通常需要控制注入速度和壓力，確保化學試劑能夠均勻地接觸到結垢部位。為了提高清洗效果，通常需要采用循環清洗的方法。通過循環泵將化學試劑在設備內部不斷循環，使其充分溶解。在循環過程中，需要定期監測化學試劑的濃度和溫度，必要時進行補充和調整。清洗完成后，必須進行中和處理，以防止殘留的化學試劑對設備造成腐蝕。一般使用堿性或酸性中和劑，根據清洗劑的性質進行中和，確保系統恢復到中性狀態。隨后，用大量清水對設備進行徹底沖洗，直至排出的水完全清澈且無異味。最后，排干設備內部的清洗液和清水，重新組裝并恢復設備。啟動壓縮機進行試運轉，檢查各項指標是否正常，如有異常需計算處理。

　　2.超聲波處理

　　首先，確定結垢的部位、厚度及類型，可以通過內規鏡檢查、X射線檢測等非破壞性檢測手段完成。同時，根據評估結果準備相應的超聲波清洗設備和輔助工具。將超聲波發生器和換能器安裝在需要清理的部位附件。對于大面積或難以接近的區域，可采用移動式或便攜式超聲波清洗設備。安裝完成后進行調試，確保超聲波頻率和功率達到最佳清洗效果。一般情況下，超聲波頻率在20～40kHz，功率根據結垢情況進行調整。為了提高超聲波清洗的效果，可以在清洗區域加入適量的清洗液或水，更好地傳遞超聲波能量，使結垢物更容易脫落。同時，選擇合適的清洗液時要注意其腐蝕性，避免對設備造成二次損害。啟動超聲波清洗設備，超聲波能量通過換能器傳遞到結垢部位，產生高頻振動。振動會在介質中形成無數微小氣泡，這些氣泡在高壓下迅速破裂，產生強大的沖擊力，將結垢層逐漸擊碎并剝離下來。清洗過程中，需不斷監控設備運行狀態和清洗效果，必要時進行調整。

　　結語

　　結垢不僅影響了離心壓縮機的運行效率和穩定性，還可能導致設備的故障和損壞，進而影響生產線的正常運轉。通過系統的預防措施和有效的維護管理，可以有效減少大型離心壓縮機結垢問題的發生，提高設備的可靠性和生產效率，為工業生產的持續發展提供可靠的技術保障和支持。