导读

空气压缩机是现代船舶机械设备中非常重要的辅助机械之一，在船舶上所起的作用至关重要，空气压缩机一旦不能正常工作，将会给船舶带来极大的危害，严重的可能造成船舶主机无法正常运转和启动[1]。

目前，大型船舶上使用的多为活塞式空压机，单台的负荷能够达到60kW以上，如果全负荷启动会对电网造成很大的冲击，影响船舶的其他设备安全[2]。

另外，因为船舶的航线不固定，经常会航行一些热带地区，空气中的含水量也特别大，在空压机工作时超高的压力会使空气中的水汽凝结，如果不能及时进行有效的泄放会导致空压机的阀片发生故障;由于活塞式空压机在运转中需要对活塞环和缸套进行润滑，就会有部分滑油进入到工作腔室，伴随着压缩空气进入系统，使得排出的空气中含有大量的污油和污水。

为了使空压机能够进行卸荷启动并在运行过程中及时地将工作腔室内的油水混合物排出，在进行安装时都会在每一级的出口安装一个泄放管路，并且在管路上安装一个泄放电磁阀，空压机启动时电磁阀打开，泄放压力10s，之后关闭，此为卸荷启动。

正常运转中，每隔5min电磁阀打开进行一次泄放,打开时间为5s，目的是及时地将工作腔室内的油水混合物排出。

正常有效的泄放是空压机能够正常运转的前提条件之一[3~5]。

一、系统改进前设备运行情况和改进的目的

目前，随机配备的空压机泄放系统并没有专用的设备，没有统一的规格，多数为船厂在安装时根据经验布置，实际使用效果不好。

每次泄放，会有大量的油水混合物伴随着泄放的空气流出，导致空压机泄放管路出口一片狼藉，特别是在温度高、湿度大的地区，问题更加明显。

有个别船舶将泄放管路直接与污油舱相连，虽然解决了空压机出口的脏污问题，却因为大量的高压气体直接进入油舱，使得油舱内的油水混合物剧烈扰动，并且由于空气中的水分大量凝结，导致污油舱污油量增加，又进一步加大了船舶污油处理的工作量和工作难度。

改装的目的是在不影响设备的正常使用的前提下，对设备放残管路进行改进，改进后的系统不能额外增加空压机的运行负担，要兼顾设备的维护和保养需求，必须要简单，容易维修，使用的材料环保，不会对空气和泄放的油水混合物产生二次污染。

二、设备改进和原理及改进效果

新的设备原理是利用底部出口泄放油水混合物，上部出口为空气的正常排出，当进行空气泄放时，底部出口的非金属球形物体利用上部空气的压力和底部合适形状的出口进行密封，将下部出口封死,使空气和油水混合物无法排出，此时空气和小颗粒油水混合物会随着空气压力向上部排出，部分大颗粒油水混合物因为重力原因流向下部，并积存在底部出口附近。

含有小颗粒油水混合物的气体上升后首先接触多层金属滤网，使得小颗粒油水混合物能够在滤网处聚合成大颗粒，在重力作用***向下部出口附近，经过金属滤网后还有部分小颗粒油水混合物伴随着空气上行，此时最上部分非金属细滤网发生作用，阻隔了99%以上的油水混合物，使得最终排出净化空气，当泄放停止后，高压气体消失，由于浮力，下部聚集的油水混合物将起密封作用的球状物浮起，从而打开下部泄放口，此时经过聚集的油水混合物最终排出，整个泄放过程完成[6~9]。

设备改进原理见图1，完工图见图2～图4。

▲图1 改进系统设计原理图

▲图2 设备完工整体图

▲图3 底部混合物出口完工图

▲图4 上部空气出口示意图

此次改进使用的空压机品牌为J.P.SAUER&SOHN WP 400，排量为292m³/h、卸载启动时间10s、工作中泄放时间5s、正常工作中每次启动泄放空气量0.8m³、工作中泄放量0.4m³。

使用新设备之前，空压机启动时的电流为50A，泄放时一二级出口压力为0.3MPa，使用新设备后，空压机的启动电流和一二级出口压力与改装前比较，均没有变化，说明新的泄放系统对设备的正常运行并没有负面的影响。

因为设备上部的非金属滤网过滤性能非常好，在长时间使用之后会因为部分油水混合物的聚集而脏污，此时只需要将该部分的滤网整体进行更换即可，下部的金属滤网使用的是铜制材料，而且泄放的空气中有滑油的存在，所以几乎不会产生腐蚀，只要在更换上部滤网时进行检查即可，必要时进行更换。

三、结束语

由于船舶物料方面的缺失，本次改进还有提高的空间，理论上可以使用不锈钢材质的管材进行改进，并且增加整个泄放装置的直径，使得泄放的空气有更多的膨胀空间，这样上部的过滤材料可以使用的时间更长，过滤效果会更明显，气体的排放也会更加的平稳。

经过长时间的实际运行，改进后的系统对设备的正常运行没有不良影响。

在泄放的过程中，上部出气口空气清洁无污染物，底部油水混合物出口密封良好，当泄放结束时，油水混合物能够及时从底部出口流出，整个过程更加的平稳。

在必要的时候，可以对底部出口的油水混合物进行收集，从混合物的成分中分析空压机滑油的消耗是否正常。

另外，改进后的系统由于泄放过程更加的平稳，减少了空气对油水混合物的扰动，对油水混合物的处理起到了积极的作用。

参考文献

[1]胡甫才，徐恒，唐艾飞.船用空气压缩机故障诊断分析与试验研究.[J].船舶工程.2013,35 (5):40~43

[2]宁玉宝，郑建勇.大型冲击性负载对电网影响及治理关键技术研究.[博士学位论文.[D]J.南京市:东南大学，2016:111~113

[3]李莉.D型空压机的故障分析及处理[J.有色设备，2007（3) :56~58

[4]刘瑜，王振涛，汪洋.船用空气压缩系统故障分析[J.液压与气动，2013,34(12): 127~128

[5]史继江.机械工程设备管理与维护策略分析[J.设备管理与维修，2017,10:8~9

[6]刁爱民.舰船用级差式二级空压机热力学过程仿真分析[J.海军工程大学学报，2016,28(2) : 60~64

[7]刘彩玉，耿海洋，张勇.气液分离方法及试验台的搭建[J.机械设计与制造工程，2017,46 (6):71~75

[8]万晔，宋智远，王欢，王秀梅，李艳波.紫铜在海洋大气环境中的腐蚀研究[J.沈阳建筑大学学报（自然科学版)，2017,33 （2) :347~353

[9]倪冰选，张鹏.气体过滤纤维材料的过滤特性测试方法概述[J.中国纤检,2016,6:95~97

原创作者系：

中远海运船员管理有限公司天津分公司

沈艳国

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