螺桿壓縮機(jī)潤滑油路分析及維護(hù)*

喬 石, 袁浩然, 汪興濤

(1.中國石油蘭州石化分公司，甘肅 蘭州 730060； 2.廣東偉晉建設(shè)集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510730)

1 前 言

噴油式螺桿壓縮機(jī)是容積式氣體壓縮機(jī)，由相互嚙合的轉(zhuǎn)子(即螺桿)、機(jī)殼及適當(dāng)配置在兩端的進(jìn)排氣口組成壓縮氣體的工作腔，通過減小工作容積來提高氣體壓力。壓縮機(jī)工作時(shí)，潤滑油循環(huán)使用起著潤滑、密封、冷卻和降低噪聲的作用。在螺桿壓縮機(jī)機(jī)組中安裝有油分離器、油冷卻器、油過濾器和油泵及各類閥門等設(shè)備，以便潤滑油能夠循環(huán)利用。

2 螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)

某公司溶劑脫蠟車間安裝有5臺(tái)美國約克公司生產(chǎn)的制冷壓縮機(jī)，設(shè)備型號(hào)RWBⅡ-676E，電機(jī)轉(zhuǎn)速2 950 r/min。機(jī)組結(jié)構(gòu)如圖1所示，設(shè)備運(yùn)行參數(shù)為：入口溫度17 ℃；出口溫度80 ℃；分離器溫度82 ℃；油溫58 ℃；潤滑油壓力820 kPa；滑閥開度100%；過濾器壓差0；節(jié)流壓力0.5 MPa；出口壓力909 MPa；油位1/3；容積比5；經(jīng)濟(jì)器入口溫度-0.1 ℃；經(jīng)濟(jì)器出口溫度18 ℃。

介質(zhì)通過入口過濾器進(jìn)入壓縮機(jī)，氣體在陰陽螺桿的作用下被壓縮，壓力增大，溫度升高。氨被壓縮后吸收潤滑油的熱來降低溫度。從壓縮機(jī)出來后，帶有潤滑油的氨氣進(jìn)入油氣分離器，潤滑油被除去。從分離器排出來的油經(jīng)過油泵、油冷卻器(管殼式換熱器)、油過濾器和各種管路閥門后再次進(jìn)入壓縮機(jī)入口。而離開油氣分離器的氣體進(jìn)入風(fēng)冷系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，然后進(jìn)入套管系統(tǒng)，這里不作詳細(xì)描述。

圖1 某公司溶劑脫蠟車間螺桿壓縮機(jī)組部件圖1.分離器芯 2.折流板 3.看窗 4.油氣分離器 5.壓縮氨氣進(jìn)入系統(tǒng) 6.油氣分離器 7.潤滑油 油/氣 氨氣 8.恒溫閥 9.油冷卻器 10. 油路閥門 11.壓力表 12.自系統(tǒng)來的氨氣 13.油過濾器 14.單向閥 15.油注入 16.螺桿壓縮機(jī) 17.經(jīng)濟(jì)器 18.自系統(tǒng)來的氨氣 19.入口 20.電機(jī)

2.1 油氣分離器

某公司溶劑脫蠟車間使用的油分離器如圖1所示，為立式罐結(jié)構(gòu)，高溫高壓的油氣混合物進(jìn)入分離器后，撞在擋板上，潤滑油順著擋板進(jìn)入分離器下部，密度小的剩余油氣混合物繼續(xù)向上進(jìn)入分離器頂部的分離器芯，濾芯使?jié)櫥土粼诜蛛x器芯上，進(jìn)而向下聚集，通過分離器下部的看窗可觀察潤滑油的油位高低，通過分離器的潤滑油能夠降低到0.2‰。在分離器底部安裝有回油管路，潤滑油在油泵作用下進(jìn)入油冷卻器[1]。

2.2 油冷卻器

溶劑脫蠟車間使用的油冷卻器為臥式水冷管殼式換熱器，這種換熱器通過調(diào)整冷卻水量控制冷卻達(dá)到的溫度，可有效降低出口潤滑油溫度，冷卻器前面管路上安裝有控制油溫的恒溫控制閥，防止油冷卻器出來的油溫度過高，過高溫度的潤滑油將使軸承溫度和壓縮機(jī)出口溫度增高，導(dǎo)致系統(tǒng)停車，因此控制溫度顯得尤為重要。

2.3 油過濾器

溶劑脫蠟車間的螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)的油過濾器(又名籃式過濾器)安裝在管道上能除去流體中的較大固體雜質(zhì)，使機(jī)器設(shè)備能正常工作和運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到穩(wěn)定工藝過程，保障安全生產(chǎn)的作用。其過濾精度為10～15 μm，且能承受油路上的工作壓力和沖擊壓力，壓力降小于0.35 MPa。壓縮機(jī)各潤滑點(diǎn)如圖2所示。

圖2 壓縮機(jī)各潤滑點(diǎn)

2.4 經(jīng)濟(jì)器

經(jīng)濟(jì)器在溶劑脫蠟車間螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)中起到補(bǔ)氣和閃蒸制冷的作用。來自冷凝器的高壓液態(tài)氨在進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器后，分為兩部分，一部分通過節(jié)流來吸收另一部分的熱量，以膨脹的方式進(jìn)一步冷卻去降低冷另一部分的溫度，其中一部分穩(wěn)定下來的過冷液體通過電磁閥直接進(jìn)套管結(jié)晶器系統(tǒng)制冷，而另一部分

未冷卻的氨通過經(jīng)濟(jì)器與壓縮機(jī)的連通線，重新進(jìn)入壓縮機(jī)繼續(xù)壓縮進(jìn)入循環(huán)。它巧妙通過膨脹制冷的方式來穩(wěn)定液態(tài)制冷介質(zhì)，以提高系統(tǒng)容量和效率。

2.5 其他部件

為保證系統(tǒng)中介質(zhì)壓力和溫度，螺桿壓縮系統(tǒng)中安裝有單向閥、泄壓閥、溫度控制閥和其他電磁閥，還有油泵、噴油嘴等保證潤滑油運(yùn)行壓力的結(jié)構(gòu)；此外還有壓縮機(jī)出口安裝溫度傳感器、壓力表、入口過濾器等結(jié)構(gòu)，這些部件和前面幾種主要設(shè)備組成螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)。

3 日常維護(hù)和故障處理

3.1 日常巡檢

日常巡檢維護(hù)對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障，保證設(shè)備平穩(wěn)長周期運(yùn)行至關(guān)重要，檢維修的巡檢維護(hù)主要包括以下內(nèi)容。

(1) 進(jìn)入螺桿壓縮機(jī)泵房時(shí)要事先感覺是否有刺激性的氨氣味道，若氨氣味道大，要及時(shí)撤離泵房，防止窒息。

(2) 檢查有無管道、機(jī)械密封、閥門和接頭等處是否有泄漏(機(jī)械密封泄漏不大于5滴/min )，做好巡檢記錄，泄漏嚴(yán)重要向設(shè)備操作人員反應(yīng)進(jìn)行處理。

(3) 檢查壓縮機(jī)各處的溫度和振動(dòng)，重點(diǎn)是前后軸承的振動(dòng)和溫度是否超標(biāo)，其中軸承振動(dòng)不大于2.8 mm/s，潤滑油進(jìn)口溫度不高于65 ℃，壓縮機(jī)排出口壓力不高于110 ℃。

(4) 檢查各部件有無雜音，檢查分離器油位高低和油泵等運(yùn)行情況。

3.2 常見故障及處理

根據(jù)多年的設(shè)備維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)螺桿壓縮機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)的常見情況及處理如表1所列[1]。

表1 螺桿壓縮機(jī)常見故障及處理

3.3 維護(hù)經(jīng)驗(yàn)探討

現(xiàn)代監(jiān)測(cè)技術(shù)的使用使設(shè)備維護(hù)人員能夠利用計(jì)算機(jī)軟件判斷壓縮機(jī)的設(shè)備故障，增加了故障的預(yù)判斷能力。筆者根據(jù)近幾年使用VM-2004監(jiān)測(cè)軟件對(duì)溶劑脫蠟車間螺桿壓縮機(jī)監(jiān)測(cè)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下。

(1) 監(jiān)測(cè)部位的選擇 日常監(jiān)測(cè)時(shí)要對(duì)主、副轉(zhuǎn)子前后的垂直、水平和軸向(主轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)端除外)3個(gè)方向進(jìn)行測(cè)量，以保證對(duì)每個(gè)故障部位全面了解。

(2) 振動(dòng)數(shù)據(jù)類型的選擇 對(duì)螺桿壓縮機(jī)的監(jiān)測(cè)除了正常的振動(dòng)值監(jiān)測(cè)外，還要對(duì)軸承速度、E3和加速度的頻譜進(jìn)行監(jiān)測(cè)提取。

(3) 注重其他設(shè)備運(yùn)行參數(shù) 要想全面掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，需要對(duì)設(shè)備運(yùn)行的其他參數(shù)做到了解，如聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子共振頻率、軸承溫度、噪音、電機(jī)振動(dòng)、地基情、油溫和油壓等。

(4) 常見的故障頻譜特征 通常情況下螺桿壓縮機(jī)能夠正常運(yùn)行，而頻譜中也經(jīng)常出現(xiàn)類似于離心泵的葉輪通過頻率，它表示承載的壓力和脈動(dòng)，葉輪通過頻率等于轉(zhuǎn)子嚙合次數(shù)乘以基頻[2]，24單元螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子在一次壓縮中嚙合4次，轉(zhuǎn)子基頻49.17 Hz(轉(zhuǎn)速2 950 r/min)，則4×48.17=196.7 Hz為頻譜中的常見高幅值對(duì)應(yīng)頻率。近期監(jiān)測(cè)到的前端軸承速度頻譜中就出現(xiàn)了此種情況，如圖3所示，頻譜中出現(xiàn)199 Hz,除此之外，還出現(xiàn)保持架18 Hz的諧波頻率，預(yù)示軸承可能存在問題，應(yīng)該在以后的監(jiān)測(cè)和巡檢中加以重視。而葉片通過頻率或諧波頻率都與轉(zhuǎn)子或支承結(jié)構(gòu)的自振頻率不重合,因此不會(huì)產(chǎn)生過大振動(dòng)，監(jiān)測(cè)中只留意其變化即可。

圖3 監(jiān)測(cè)頻譜

監(jiān)測(cè)中要長期堅(jiān)持對(duì)比設(shè)備前后的頻譜變化特征，每次故障檢修時(shí)，打開設(shè)備內(nèi)部或軸承故障部位等進(jìn)行觀察，進(jìn)而和判斷的故障進(jìn)行對(duì)比分析，才能進(jìn)一步提高判斷水平，保證設(shè)備長期平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 許 軍等.機(jī)泵維修鉗工培訓(xùn)教程[M].北京：中國石化出版社,2010.

[2] 王保華,袁宏義,趙 玨.設(shè)備故障的振動(dòng)識(shí)別方法實(shí)例與診斷標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2004.