噴油螺桿空壓機(jī)跑油故障分析及改進(jìn)

葉 剛

（湖南湘電集團(tuán)有限公司，湖南 湘潭 411101）

0 引言

雙螺桿空壓機(jī)是一種回轉(zhuǎn)容積式空氣壓縮機(jī)，通過2個(gè)帶有螺旋型齒形的螺桿轉(zhuǎn)子相互嚙合產(chǎn)生壓縮空氣。螺桿式空壓機(jī)由于具有振動(dòng)小、易損件少、可靠性高、運(yùn)行效率高、排氣平穩(wěn)、無需專用基礎(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)，在中、低壓領(lǐng)域已逐漸取代活塞式空壓機(jī)。

噴油雙螺桿空壓機(jī)，在陰、陽螺桿轉(zhuǎn)子嚙合工作時(shí)需要噴射潤(rùn)滑油，對(duì)高溫壓縮空氣進(jìn)行直接冷卻，此時(shí)潤(rùn)滑油起到3 個(gè)作用：冷卻、潤(rùn)滑和密封。螺桿主機(jī)排出的油、空氣混合物，通過油氣分離罐進(jìn)行由外至內(nèi)的粗、精兩道分離，油被分離后的壓縮空氣再流經(jīng)最小壓力閥、后冷卻器排至機(jī)外管道，而被分離出的潤(rùn)滑油經(jīng)溫控閥、油冷卻器、油過濾器、斷油閥再度噴射到主機(jī)內(nèi)。這樣潤(rùn)滑油依靠空壓機(jī)內(nèi)部建立的氣壓而驅(qū)動(dòng)循環(huán)使用，在循環(huán)過程中潤(rùn)滑油會(huì)逐漸因損耗減少，這部份損耗的潤(rùn)滑油漸漸分散到空壓機(jī)排出的壓縮空氣中，稱之為噴油螺桿空壓機(jī)的排氣含油量。

1 空壓機(jī)跑油故障

噴油螺桿空壓機(jī)排氣含油量，按設(shè)計(jì)要求不應(yīng)大于制造廠設(shè)計(jì)值（通常為3 mg/L），當(dāng)排氣含油量超過設(shè)計(jì)值，出現(xiàn)耗油量異常增大，即為空壓機(jī)出現(xiàn)跑油故障。

我公司供氣車間有6 臺(tái)噴油螺桿式空壓機(jī)組，其中1臺(tái)空壓機(jī)公稱容積流量為40 m3/min，公稱排氣壓力為0.75 MPa，電機(jī)功率為250 kW，電機(jī)電壓為6 kV/3P/50 Hz，風(fēng)冷機(jī)型。該機(jī)出口排氣含油量設(shè)計(jì)值為≤3 mg/L。

該設(shè)備運(yùn)行1 年后就出現(xiàn)嚴(yán)重的跑油故障，運(yùn)行400 h（約1 個(gè)多月）油位就從最高點(diǎn)降到最低點(diǎn)，補(bǔ)充潤(rùn)滑油30 L。

2 空壓機(jī)排氣含油量計(jì)算

按照設(shè)備設(shè)計(jì)值，空壓機(jī)排出空氣含油量不大于3 mg/L。按設(shè)備排氣量40 m3/min，正常運(yùn)行400 h，其正常最大耗油量Q 計(jì)算如下：

Q=1.293 g/L×4×104L/min×60 min×400 h×3×10-6g/L÷（0.86×103）g/L=4.33 L。

現(xiàn)在設(shè)備運(yùn)行400 h，耗油量為30 L，異常跑油量為：30-4.33=25.67 L，

其排氣含油量P=30×0.86×103÷（1.293×4×104×60×400）=20.8×10-6g/L，超標(biāo)達(dá)6.9 倍。

3 空壓機(jī)跑油故障分析及檢查

根據(jù)空壓機(jī)用戶手冊(cè)，如果排氣含油量增大，需要從油氣分離罐、潤(rùn)滑油牌號(hào)品質(zhì)、油位、回油管及管路、最小壓力閥、設(shè)備運(yùn)行溫度、運(yùn)行壓力等方面進(jìn)行分析檢查。具體情況如下：

1）油氣分離罐。若油氣分離罐芯存在較大堵塞，將導(dǎo)致濾芯局部穿孔，使耗油量異常增大。檢查油分芯使用情況，設(shè)備運(yùn)行時(shí)間為3 500 h（13 個(gè)月），油氣分離罐芯于3 100 h 才進(jìn)行了更換，油分芯壓差為0.018 MPa，正常。

2）潤(rùn)滑油牌號(hào)品質(zhì)。設(shè)備一直使用的是廠家4 000 h專用油，新油品的物化性能經(jīng)檢驗(yàn)符合制造廠設(shè)計(jì)要求，高溫（100～120℃）下?lián)]發(fā)量應(yīng)很小。

3）油位。當(dāng)油氣分離罐油位超過油標(biāo)上限，機(jī)內(nèi)潤(rùn)滑油過多，將造成較多的機(jī)油隨壓縮氣流帶走，導(dǎo)致耗油量增大。經(jīng)檢查設(shè)備油位處于油標(biāo)正常區(qū)間，油位正常。

圖1 油氣分離罐

4）回油管路及回油管。a.檢查回油單向閥關(guān)閉是否嚴(yán)密、回油管路是否暢通。若空壓機(jī)回油單向閥關(guān)閉不嚴(yán)，停機(jī)時(shí)會(huì)造成機(jī)頭潤(rùn)滑油跑入油分器油分芯出口側(cè)，下次開機(jī)時(shí)油量將大量跑出。若回油管路不暢通，會(huì)造成油分芯內(nèi)回收的潤(rùn)滑油淤積，超量將再度被壓縮氣流大量帶走，導(dǎo)致耗油量增大。經(jīng)檢查回油單向閥關(guān)閉正常嚴(yán)密，回油管路油污較多，存在一定的阻力。b.檢查回油管。在油分器頂蓋處有一根斜插入油分芯內(nèi)側(cè)底部的回油管，用于將油分芯內(nèi)側(cè)的分離油重新引至機(jī)頭?；赜凸艿陌惭b質(zhì)量很重要，直接影響到回油質(zhì)量和耗油量。如圖1所示。

經(jīng)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)回油管到油分芯內(nèi)側(cè)底部距離有12 mm，大大超過標(biāo)準(zhǔn)值0.5～1.5 mm；并且原回油管底部端口為平口，不利于潤(rùn)滑油流入回油管。此情況極可能是造成空壓機(jī)異常跑油的主要原因。原空壓機(jī)沒有出現(xiàn)異常跑油現(xiàn)象，而更換油分芯后出現(xiàn)了，很可能是新的油分芯的深度較深，而回油管固定在油分器頂蓋上，在更換裝配時(shí)沒有復(fù)測(cè)回油管的插入深度，使原回油管與新油分芯的插入深度不夠，造成回油困難。

5）最小壓力閥。若最小壓力閥關(guān)閉不嚴(yán)或提前開啟，會(huì)使空壓機(jī)設(shè)備在運(yùn)行初期建立內(nèi)部壓力時(shí)間增長(zhǎng)，此時(shí)處于低壓狀態(tài)的壓縮空氣油霧濃度高，通過油分時(shí)流速過快，將使油分分離質(zhì)量降低，導(dǎo)致耗油量增大。經(jīng)檢查，最小壓力閥閉合正常嚴(yán)密，無泄漏。

6）設(shè)備運(yùn)行溫度。設(shè)備運(yùn)行溫度若長(zhǎng)期處于高溫區(qū)段，會(huì)使?jié)櫥土踊俾始涌?，同時(shí)蒸發(fā)量加大，也將導(dǎo)致設(shè)備耗油量增大；經(jīng)查看空壓機(jī)運(yùn)行記錄，發(fā)現(xiàn)其運(yùn)行溫度一直偏高，常在100～110℃之間，正常情況該風(fēng)冷機(jī)應(yīng)在90～100℃之間。

7）設(shè)備平均運(yùn)行壓力。設(shè)備平均運(yùn)行壓力要求與設(shè)備公稱排氣壓力基本匹配，設(shè)備排氣含油量才能控制在設(shè)計(jì)值內(nèi)。如空壓機(jī)公稱排氣壓力為0.75 MPa，當(dāng)設(shè)備平均運(yùn)行壓力為0.6 MPa 或更低時(shí)，會(huì)造成設(shè)備長(zhǎng)期處于重負(fù)荷低壓運(yùn)行狀態(tài)，在排氣量不變時(shí)，油氣混合物經(jīng)過油分器時(shí)流速加快，油霧濃度過高，使油分芯負(fù)荷加重，最終導(dǎo)致耗油量異常增大。因此設(shè)備平均運(yùn)行壓力接近于設(shè)備公稱排氣壓力，設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量和效率越佳。經(jīng)檢查空壓機(jī)的平均運(yùn)行壓力為0.7 MPa，與設(shè)備公稱排氣壓力匹配。

綜上所述情況，空壓機(jī)回油管及回油管路和運(yùn)行溫度是造成空壓機(jī)跑油故障的主要原因。

4 跑油故障改進(jìn)措施

針對(duì)故障主要原因，采取如下改進(jìn)措施：

1）用壓縮空氣對(duì)拆除的回油管路進(jìn)行強(qiáng)力吹除，使其暢通無阻。

2）重新調(diào)整和安裝回油管。原回油管已無足夠調(diào)整長(zhǎng)度，于是我們用一段φ6 的紫銅管與原管接頭重新制作了一根回油管（圖2），伸入長(zhǎng)度經(jīng)測(cè)量，距油分芯內(nèi)側(cè)凹形底部0.5 mm，合格。同時(shí)將回油管底部端口做成45°的斜口，有利于回油。

3）降低空壓機(jī)運(yùn)行溫度。因?yàn)槭秋L(fēng)冷機(jī)，保證設(shè)備冷卻器良好的冷卻效果猶為重要。我們對(duì)冷卻器外殼和內(nèi)管分別用高壓水和專用清潔劑進(jìn)行了沖（清）洗、浸泡。

4）檢查和控制油位在油標(biāo)的正常區(qū)間（0～1/2），防止油位偏高。考慮空壓機(jī)油路經(jīng)過拆除、冷卻器經(jīng)過清洗、油路內(nèi)潤(rùn)滑油已排空等因素，將潤(rùn)滑油加至油位最高點(diǎn)（油標(biāo)的1/2 處）。

圖2 回油管

5 改進(jìn)效果

對(duì)出現(xiàn)跑油故障的空壓機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，運(yùn)行300 h 后進(jìn)行檢查，運(yùn)行情況如下：

1）設(shè)備運(yùn)行溫度在88～98℃之間，恢復(fù)到正常運(yùn)行溫度區(qū)間，對(duì)潤(rùn)滑油的影響控制在正常范圍。

2）設(shè)備在停機(jī)狀態(tài)下，檢查油位變化情況。改進(jìn)前，油位接近油標(biāo)的1/2；改進(jìn)運(yùn)行一個(gè)月后，油位基本無變化。

為準(zhǔn)確測(cè)定空壓機(jī)耗油情況，在設(shè)備運(yùn)行1 000 h 后對(duì)油位進(jìn)行再次檢查，油位比之前下降了一些。我們決定采用補(bǔ)油至改進(jìn)前油位的方法來測(cè)定設(shè)備耗油量，經(jīng)補(bǔ)充潤(rùn)滑油9.9 L 油位達(dá)到之前位置。按照設(shè)備排氣含油量設(shè)計(jì)值，設(shè)備排氣量為40 m3/min，正常運(yùn)行1 000 h，其正常最大耗油量Q=10.83 L。這說明設(shè)備運(yùn)行耗油量恢復(fù)到正常范圍，空壓機(jī)跑油嚴(yán)重的問題得到了有效解決。

6 結(jié)語

通過對(duì)螺桿空壓機(jī)異常跑油故障進(jìn)行全面分析，針對(duì)主要原因進(jìn)行改進(jìn)實(shí)施，使設(shè)備排氣含油量處于正常耗量區(qū)間，解決了設(shè)備異常跑油問題，運(yùn)行成本得到了降低和控制。

螺桿空壓機(jī)在更換油分芯時(shí)，對(duì)回油管及管路同步進(jìn)行檢查和調(diào)整是很重要的，能有效控制設(shè)備排氣含油量在正常范圍內(nèi)。

［1］劉建民，陳建軍.螺桿式空壓機(jī)運(yùn)行及維護(hù)技術(shù)問答［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2011.