異物導致空壓機潤滑油系統(tǒng)故障的排查

仲廣玉(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

0 引言

某企業(yè)有數(shù)臺離心式空氣壓縮機，為全廠儀表調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供動力保證，因此對空壓機本體的常規(guī)維護非常重要。隨著空壓機運行時久和檢修深入，筆者對潤滑油系統(tǒng)進入異物導致的故障有較為清晰的認識。為方便展開故障描述，首先對潤滑油系統(tǒng)設備及運行進行簡介。

1 油系統(tǒng)設備簡介

油系統(tǒng)設備流程圖，如圖1所示。由大齒輪軸延伸驅(qū)動的主油泵B將油從油箱A中抽出來，通過止回閥N，讓它循環(huán)通過潤滑系統(tǒng)和壓縮機齒輪箱。止回閥C的作用是防止通過輔助油泵M將油倒回到油箱中。在輔助油泵運行期間，排氣閥BV允許油通過主油泵流回到油箱中，以防止主泵中的任何空氣聚集。當油通過油冷卻器D流動時，用于降溫。油溫通過溫控閥T來調(diào)節(jié)，利用調(diào)節(jié)通過油冷卻器油流量(即冷油路)的方式來自動控制油溫，從而使進入壓縮機的油溫保持恒定。壓縮泄壓閥L維持整個潤滑循環(huán)中的正確操作壓力，并將任何多余的油返回到油箱中。壓力調(diào)節(jié)器P用于設定輔助油泵出口油壓。輔油泵M在空壓機正常運行期間不運行，主油泵保證完全的壓縮機油流量和壓力要求。

圖1 油系統(tǒng)設備流程圖

2 油系統(tǒng)運行簡介

潤滑油系統(tǒng)有兩臺油泵，一臺輔助油泵(電泵)、一臺主油泵(軸頭泵)。輔油泵由電機驅(qū)動，壓縮機啟動前用來充滿主油泵以及壓縮機軸承和油線，當潤滑油總管油壓降到聯(lián)鎖值時，輔助潤滑油泵自啟，保證正常油壓。當機組停時，輔助潤滑油泵啟動保證軸承均勻冷卻。主油泵為軸頭泵，安裝在壓縮機主軸上。當壓縮機啟動時，主油泵同時啟動。潤滑油總管建立后，輔助潤滑油泵自停，主油泵單獨運行。油箱采用電加熱自動恒溫控制，裝有電加熱器，油溫控制在40 ℃左右，當油溫低于該溫度時，加熱器開始工作，而當油溫高于該溫度時，停止加熱。

3 異物進入導致的故障

3.1 異物進入主油泵排氣閥

一次開機過程中，主電機開啟后，主油泵運行，但輔油泵未聯(lián)鎖停運。顯然是主油泵工作異常，導致油壓未建立。拆下主油泵檢查，未見螺桿斷軸，排除主油泵本體機械故障。檢查到主油泵上方的排氣閥，打開發(fā)現(xiàn)細管內(nèi)存在一小片不規(guī)則異物。排氣閥的作用是允許油通過主油泵流回到油箱中，以防止主泵中的任何空氣聚集。此處卡澀異物使得主油泵內(nèi)空氣無法釋放，導致主油泵無法上量。清除異物，疏通細管，回裝后試機正常。

3.2 異物進入主油泵入口止回閥

在一次例行試機中，當輔助油泵正常建立油壓，啟動主電機后，主油泵聯(lián)動啟動，總管油壓建立后，輔油泵自停，油壓急速降低，觸發(fā)油壓低低聯(lián)鎖，主機停機。再次試機，同樣現(xiàn)象再次油壓低低聯(lián)鎖停機。

初步判斷為主油泵未上量，拆下主油泵檢查，未見螺桿斷軸。主油泵上方的排氣單向閥拆檢未見卡澀物。從主油泵入口處注油50 L不能注滿，但油箱油位見明顯上漲，說明注油漏進了油箱。打開油箱后，檢查主油泵入口止回閥，活動閥球推力正常，在閥球附近發(fā)現(xiàn)一段10 cm長的扎帶，導致閥球無法關閉嚴密，將扎帶清出。檢查止回閥的閥球，未見明顯坑洞，推動閥球肉眼見可回位關閉。再次對主油泵入口處注油，不到10 L即可注滿，下降緩慢基本可維持油位，證明油管路沒有斷開缺口。清理油箱可見雜物后，回裝潤滑油，再次試機，啟動正常。

本次故障是因為主油泵入口止回閥卡澀導致注油不足，主油泵運行時無法形成有效真空，主油泵抽空無法建立油壓。

3.3 異物進入溫控閥

定期切換空壓機時，出現(xiàn)潤滑油異常導致聯(lián)鎖停機。具體過程為：輔油泵啟動，油壓建立。具備啟機條件后啟動主電機，主油泵隨之投運，與輔油泵油壓疊加達到聯(lián)鎖值后輔油泵停運，主油泵單獨運行，此時油壓正常。2 min后隨著油溫上漲，溫控閥動作，冷油開始匯入。油壓顯示有輕微上漲，約半分鐘后油壓出現(xiàn)下降，在隨后2 min內(nèi)油壓降至聯(lián)鎖值，壓縮機停運。上述過程的油壓趨勢曲線如圖2所示。輔油泵由于低油壓聯(lián)鎖再度啟動，油壓穩(wěn)定在較低值，未見油壓上漲，未恢復至正常值。隨即對油壓異常進行排查，由于未見明顯異常，將輔油泵停運后隨即開啟，發(fā)現(xiàn)油壓又恢復至正常值且可維持。決定再度啟動主電機試運，異常情況再度出現(xiàn)，且異常時間間隔與上次基本相同，油壓趨勢曲線有極強的相似性。

圖2 油壓趨勢曲線圖

初步懷疑泄壓閥異常動作導致油壓起伏，將油箱蓋板打開觀察泄壓閥動作情況。當輔油泵單獨運行時，泄壓閥溢流管只有淌油現(xiàn)象，未形成較大壓力泄放，油壓穩(wěn)定。當切換為主油泵運行后，油溫上漲約至41 ℃時，油壓趨勢顯示有上漲，表示溫控閥已開始動作。不久，泄壓閥溢流管出現(xiàn)較大壓力泄放，此時油壓持續(xù)下降聯(lián)鎖停機。輔油泵聯(lián)鎖啟動后，實際觀察到泄壓閥溢流管還有較大壓力泄放。停機約30 min后，油溫回落，溫控閥復位，冷油路關小，泄壓閥溢流管改為淌油，此時油壓恢復正常。

對油系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)油管路內(nèi)襯有少許膠皮，系使用年久脫落。溫控閥拆檢，發(fā)現(xiàn)少量碎屑。泄壓閥拆檢，未見明顯拉痕、卡澀、異物。對油管路及冷油器進行反吹，見少許膠皮細小碎屑，未見大塊碎屑。

據(jù)此現(xiàn)象及油壓趨勢，懷疑在溫控閥動作即油路大量切至冷油路時，冷油路出現(xiàn)碎屑截流管路，同時熱油路也被溫控閥截流，兩路同時截流導致匯合后局部油路憋壓上漲。當壓力漲至泄壓閥動作壓力時，泄壓閥動作開始泄壓，油壓大幅降低而聯(lián)鎖停機?，F(xiàn)有的油壓顯示為混合后的總管油壓，混合前的局部油路未有油壓監(jiān)測。而當停機后油溫緩慢回落，溫控閥復位，被碎屑截流的冷油路關小，熱油路開大，油壓又可恢復。這種懷疑假設即可解釋油壓變化存在時間間隔且有重復規(guī)律特性，也可合理解釋油壓趨勢過程。

為模擬不開機狀態(tài)下的油溫上漲，將油箱電加熱器暫時設置為連續(xù)加熱，輔油泵運行建立油壓。待油溫到42 ℃附近時，持續(xù)觀察10 min，油壓未出現(xiàn)下降。表明清理油管路是有疏通效果的，此時具備再開機試驗的條件。再度開機后，油壓過渡正常，隨著油溫上漲，溫控閥調(diào)節(jié)正常，持續(xù)觀察1 h未出現(xiàn)油壓下降。據(jù)此判斷，油壓異常原因為受溫控閥調(diào)節(jié)的冷油側管路出現(xiàn)少許膠皮導致該路截流，混油前局部憋壓，導致泄壓閥動作泄壓。在清理油管路后，雖然未見大塊碎屑，不排除被挪動至邊側，使得截流不再明顯。大塊碎屑可能存在于冷油器殼程的折流板位置，待拆檢驗證。

3.4 異物進入油泵入口

運行中發(fā)現(xiàn)油壓有0.03 MPa的小幅下降，雖然未觸發(fā)聯(lián)鎖，但查看趨勢異常，是突然下降的。首先懷疑的就是儀表測量的準確性，將油壓表拆下進行打壓校定，指示正常。檢查油管路的漏點情況，外管路容易排查，未發(fā)現(xiàn)漏油。為縮小占地面積、美化機體結構，油系統(tǒng)在油箱及機體內(nèi)部均布置有內(nèi)管路，一般鋼管路不會發(fā)生泄漏，在彎頭部位有膠管軟連接，油系統(tǒng)還存在泄壓閥，整體打壓不現(xiàn)實，漏點排查難度很大。經(jīng)過會審，暫時排除油路漏點，轉(zhuǎn)換排查思路，檢測油泵出力是否下降。油泵自身帶有泄壓閥，由廠家限定完成再出廠的，如非確認故障一般不對此處拆檢調(diào)整。油泵埋入在油箱底部，按理說在潤滑環(huán)境中的工作狀況很好，一般不會出現(xiàn)外置泵通常出現(xiàn)的軸承潤滑故障。將油泵拆出時，對油泵入口的一小節(jié)過濾管段引起注意，打開后發(fā)現(xiàn)過濾網(wǎng)存在臟堵，且雜物質(zhì)地較硬，系長期存積導致。此時懷疑是吸入量不足導致油泵出力下降。將濾網(wǎng)清理后回裝，再試運，油壓恢復正常水平，故障原因得到驗證。雖然油箱進行過定期清理，但對油泵入口濾網(wǎng)未做過檢查，本身處于油箱下部，長年累月過流，對雜物起到過濾的同時也造成了臟堵。

4 關于噴油螺桿空壓機

混合有大量油霧滴的高溫高壓空氣由壓縮機排入油氣分離器，油氣分離器將螺桿壓縮機潤滑油從油氣混合物中分離出來，繼續(xù)把壓縮空氣中的潤滑油微粒清除。螺桿壓縮機的這種油氣混合的工作原理，必然會由于吸入空氣的不純導致油質(zhì)變劣。油氣分離芯濾芯的使用壽命與油的污染程度、油量、運行時長均有關系，關系到潤滑油的相對清潔度。如果潤滑油或者分離器濾芯更換不及時，都會導致油質(zhì)變劣(如圖3所示)，進而導致油系統(tǒng)故障甚至引發(fā)主機燒毀。盡管在維護到位的前提下，噴油螺桿空壓機在后期能夠把油氣分離開來，也無法做到無油螺桿空壓機潤滑油的潔凈程度。

圖3 油質(zhì)變劣

5 結語

保持油系統(tǒng)的良好清潔狀態(tài)是空壓機正常工作的前提，也是空壓機定期維護不可缺少的項目。在注重常規(guī)檢修項目的同時，提高關注油系統(tǒng)的清潔度，最大限度的排除因為油系統(tǒng)導致的故障。

(1)油系統(tǒng)檢修嚴禁使用扎帶，不只是鉗工，其他工種也要提高油系統(tǒng)檢修的清潔意識。

(2)潤滑油管若為膠皮管，使用年久會出現(xiàn)部分膠皮脫落，阻塞油路，需定期檢查、疏通、更換，改為金屬軟管為佳。

(3)定期檢查油箱、濾網(wǎng)，清理內(nèi)部雜物，保證油箱、濾網(wǎng)清潔。

(4)關注油濾差壓上升狀態(tài)，及時切換，分析差壓上漲過快原因。

(5)對于噴油螺桿空壓機的種種弊端，可結合成本考慮應用無油螺桿機。

以上為實際真實遇到的油系統(tǒng)故障，且均為異物進入導致，明確了此類故障的排查重點和路徑。希望本文能夠?qū)ν袀兘鉀Q此類問題起到啟發(fā)借鑒意義，避免陷入油系統(tǒng)故障排查的困惑和方法錯誤。