PSA空分系统要如何顺利“过冬”

2025-01-09

随着冬季的来临，气温急剧下降，这对 PSA 空分系统的稳定运行构成了严峻挑战。低温环境不仅会影响系统内多个设备的正常工作，还可能引发一系列在常温下罕见的问题，从而给企业带来严重的经济损失。因此，我们将带您深入研究并制定有效的冬季运行维护策略，以保障您的生产。

为确保PSA空分系统在冬季稳定运行，关键措施包括：监测分子筛性能，避免低温导致吸附能力下降；封闭排风口并采用保温材料防止排水阀和管道结冰；定期检查空压机、冷干机、储气罐和过滤器等设备，保证其在低温环境下正常工作。这些措施能够有效降低低温带来的运行风险，保障系统的稳定性。

一、受低温影响的关键部位分析

通常情况下，PSA空分系统在低温环境下可能会受到影响的主要部件包括空压机、冷干机、分子筛、排水阀及管道系统、储气罐和过滤器。其中，分子筛、排水阀与管道系统、储气罐和过滤器，在低温条件下可能会出现以下问题：

（一）分子筛

在低温环境下，分子筛的吸附性能会显著下降。这是因为分子筛的吸附过程基于分子间的范德华力，低温会降低分子的活性，削弱吸附质与分子筛表面的相互作用，从而导致其对目标气体的吸附容量降低，直接影响 PSA 制氧机或制氮机的制氧、制氮性能指标。

（二）排水阀与管道系统

冷空气进入空压机后，与高温气体混合，水蒸气含量迅速增加。当这些富含水蒸气的气体流经排水阀和管道时，由于外界低温环境，水蒸气会迅速凝结成液态水，甚至结冰。这不仅会阻碍排水，导致管道内积水，还可能因冰的膨胀作用导致管道破裂。

（三）储气罐

低温环境下，储气罐内的气体温度降低，水蒸气溶解度下降，会析出大量冷凝水。若冷凝水不能及时排出，在低温下会结冰，影响储气罐的排污效果。长期积累还会导致罐内腐蚀加剧，降低储气罐的使用寿命，甚至引发安全事故。

（四）过滤器

系统停机时，过滤器内残留的水分在低温下极易结冰。冰的体积膨胀会损坏过滤器的滤芯等元件，使其过滤精度下降，无法有效去除气体中的杂质。这将对后续设备的正常运行产生严重影响，如导致阀门密封不严、仪表故障等。

二、应对低温影响的通用措施

（一）机房温度控制

封闭排风口：冬季室外冷空气通过排风口大量涌入，会使机房温度快速下降。关闭排风口能有效减少室内外空气热交换，阻断空气对流这一热量传递途径，降低室内热量散失，避免设备因温度骤变产生热胀冷缩等物理损害，保障设备正常运行。
保温材料应用：用合适的保温材料包裹排水阀和管道是防止水分冻结的重要措施。例如聚氨酯泡沫，导热系数低至 0.02 – 0.025W/（m・K），可在管道外侧形成高效隔热层。岩棉保温材料兼具隔热与防火性能，适用于防火要求高的环境。包裹时需确保材料完整密封，防止冷空气渗入，降低管道与外界的热量传递，维持管道内水分不结冰。
加热装置安装：在机房安装加热设备可直接提升和维持温度。电暖器、暖风机升温快，适合提升局部温度，应根据机房面积和布局合理布置。对于关键管道，安装伴热带能通过电能转化为热能直接加热管道，可按管道长度和环境温度需求选择不同功率型号，保证管道系统畅通。

（二）设备防护涂层

在储气罐、排水阀等金属部件表面涂抹防护涂层，能在低温高湿环境下，于金属表面形成保护膜，隔绝空气中的水分和氧气，减缓腐蚀速度。如采用环氧富锌底漆打底，再喷涂聚氨酯面漆的复合涂层体系，附着力强且耐腐蚀。操作时先对设备表面喷砂除铁锈杂质，再均匀涂抹涂层至规定厚度，以延长设备使用寿命，降低因腐蚀导致的故障风险。

（三）应急预案制定

为应对极端低温，企业应制定完善应急预案，涵盖设备故障应急处理流程、备用设备启动程序及人员分工等。例如，明确因低温导致空压机故障时，启动备用空压机的时间、设备切换方法及故障设备排查维修流程。同时，定期演练预案，确保紧急情况发生时，操作人员能迅速准确执行应急措施，减少设备故障造成的生产损失。

三、空压机冬季运行管理与维护

（一）低温对空压机的影响

水分处理负担加剧：冷空气进入空压机后，由于机内高温环境，水蒸气迅速产生。这使得空压机后处理系统的水蒸汽过滤负担大幅增加，若不能及时排出水分，会导致后处理设备积水，影响设备性能。例如，在某机械制造企业，空压机后处理过滤器因水分过多频繁堵塞，更换滤芯的频率是正常情况的 3 倍。
油路系统异常：对于需要冷却的油路系统，低温虽在一定程度上有助于散热，但对于备用或不连续运行的空压机，低温会使润滑油黏度增大，甚至凝结。这会导致在启动时，油泵无法正常输送润滑油，使空压机各摩擦部件得不到充分润滑，造成磨损加剧。

（二）空压机御寒措施

提升室内温度：在空压机房内安装空调或工业暖气，将室内温度控制在 5℃以上。稳定的室内温度能有效避免因低温导致的设备故障，确保空压机的正常运行。
润滑油预热：为空压机配备专用的润滑油加热装置，在开机前提前对润滑油进行加热，使润滑油达到合适的黏度。这样可以保证空压机启动时，各部件能得到良好的润滑，减少磨损。

（三）空压机停机管理

切断电源与排放杂物：停机时，首先切断空压机组及所有后处理设备的电源，确保设备处于安全状态。然后，打开储气罐、冷干机及过滤器底部的排水阀，将其中的水和污物彻底排放干净，防止水分在设备内结冰。
释放压力与清洁设备：缓慢打开空压机组及后处理设备的排气阀，将设备内的空气压力释放至零。之后，使用干净的压缩空气对机组内部进行吹扫，清除灰尘和杂质，并用干净的布擦拭干净。最后，关闭所有机箱门，防止灰尘进入。

（四）空压机保养

当空压机需要长时间停机时，每周应启动一次，运行 3 小时以上。在运行过程中，检查设备的各项参数是否正常，如油压、油温、气压等。运行结束后，再次重复停机管理的操作步骤，以保持设备的良好性能。

四、冷干机冬季运行管理与维护

（一）温度管理

环境温度调节：确保冷干机所处的环境温度在 5℃ – 35℃之间。可通过在冷干机周围安装温控装置，实时监测环境温度。当温度低于设定值时，自动启动加热设备，如电加热板或暖风机，提升环境温度。
设备内部温度控制：对冷干机内部的关键部件，如蒸发器、冷凝器等，设置温度传感器，实时监测其温度。通过调节制冷系统的运行参数，确保这些部件的温度在正常范围内，防止因低温导致结露或结冰。

（二）冷却水管理

供应与排放控制：在冬季，适当降低冷却水的流量，避免因冷却过度导致冷凝器结冰。同时，确保冷却水的排放畅通，防止积水。可在冷却水管道上安装流量调节阀和排水阀，根据实际情况进行调节。
加热防冻措施：在冷却水系统中安装电加热器，当水温接近冰点时，自动启动加热器，将水温维持在 5℃以上。此外，还可在冷却水中添加适量的防冻液，提高冷却水的冰点，防止结冰。

（三）维护保养

定期清洁检查：每周对冷凝器、蒸发器进行一次清洁，去除表面的灰尘和污垢，保证其换热效果。每月对冷干机的内部结构进行全面检查，包括管道连接、阀门密封等，及时发现并处理潜在问题。
压缩机维护：定期检查压缩机的润滑油质量和液位，如发现润滑油变质或液位过低，及时更换或补充。同时，检查压缩机的皮带张紧度、电机绝缘性能等，确保压缩机正常运行。

（四）控制负载

实时监测负载：安装压缩空气流量传感器和湿度传感器，实时监测冷干机的进气流量和水分含量。通过控制系统，根据实际负载情况自动调节冷干机的运行参数，确保其处于最佳工作状态。
优化运行模式：根据企业的生产规律，合理调整冷干机的运行时间和负载分配。在低负载时段，可适当降低冷干机的制冷量，以节约能源并保证干燥效果。