一起活塞式空氣壓縮機瞬停問題診斷與處置

程曉城，莊正杰，張志成，王 晨

(酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，甘肅 酒泉 732750)

1 引言

我單位空分設(shè)備壓縮系統(tǒng)有4臺活塞式空氣壓縮機，開車運行期間為3用1備，1#空氣壓縮機作為原料空氣壓縮機使用率最高。在開車期間1號壓縮機突發(fā)停機，經(jīng)過全面檢查、診斷，找到故障原因并排除，保證了空氣壓縮機安全穩(wěn)定運行?？諝鈮嚎s機參數(shù)如表1所示。

表1 空氣壓縮機參數(shù)表

2 故障現(xiàn)象

開車期間1號壓縮機突然停機，停機前各項參數(shù)正常。檢查系統(tǒng)歷史記錄確認冷卻水壓力為0.3 MPa，參數(shù)在合理范圍，排除水壓造成停機；油壓突發(fā)下降，而后電流下降。初步判定停機原因為油壓瞬降，導(dǎo)致空氣壓縮機連鎖停車。如圖1所示，紅線為1號空氣壓縮機A相電流；黑線為1號空氣壓縮機供油壓力；綠線為供水壓力。

圖1 瞬停時油壓、電流歷史記錄

3 油壓下降問題診斷分析

壓縮機潤滑油系統(tǒng)包括油過濾器、由曲軸傳動的齒輪油泵、油冷卻器、油管等組成。潤滑油從曲軸箱的粗過濾器吸入，經(jīng)齒輪油泵壓出到油冷卻器，再經(jīng)細濾油器然后進入曲軸箱內(nèi)的油總管，分成兩支路—每支路又分成三小路，一路到軸軸承，另一路到十字頭導(dǎo)軌，回流至曲軸箱。造成油壓直線下降的原因主要為供油管路、引壓管、壓力繼電器、油泵故障。

3.1 供油管路故障診斷

壓縮機潤滑系統(tǒng)為循環(huán)流路，管路出現(xiàn)故障可能有管路連接處泄漏、過濾器堵塞。潤滑油系統(tǒng)有括粗、細濾油器各一組。粗油過濾器設(shè)在齒輪油泵吸入口，外層是0.355號黃銅過濾網(wǎng)，內(nèi)筒是一串磁鋼，可以吸住金屬碎屑。細濾油器內(nèi)裝有過濾芯，可過濾5 μm以上的雜質(zhì)。

油泵出口管路接頭處雖輕微滴油，但不會引發(fā)油壓直線下降。漏油處更換密封墊，重新緊固。粗、細濾油器拆卸檢查、清洗，發(fā)現(xiàn)兩組過濾器內(nèi)均有一定雜質(zhì)，未堵塞過濾器，此方面原因可排除。

3.2 引壓管路故障

壓縮機引壓管路采用DN6的銅管，最終接入壓力表，主要是監(jiān)測潤滑油系統(tǒng)壓力。引壓管路故障的具體表現(xiàn)主要為管路堵塞或接頭漏油。全面檢查引壓管無漏油現(xiàn)象，且各閥門開關(guān)靈敏。通過對引壓管路進行打壓測試，管路通暢，此方面原因可排除。

3.3 壓力繼電器故障

壓力繼電器又稱壓力開關(guān)。它的作用是當壓力高于或低于某一規(guī)定值時，能切斷或接通電流，進行報警。其原理為彈性元件與彈簧配合，當壓力增加(或降低)到某一規(guī)定值時，通過杠桿傳給微動開關(guān)，使開關(guān)接通或打開。該空氣壓縮機使用的壓力繼電器為設(shè)備同期安裝，未更換，可能存在電氣元件老化問題。對壓力繼電器通電通氣檢測(氣源為氮氣瓶壓縮氮氣)，調(diào)節(jié)至油泵正常運行0.3 MPa，接通電源。在壓力繼電器性能良好狀態(tài)，壓力大于連鎖值0.15 MPa，燈不會亮；壓力小于0.15 MPa時，燈亮，并進行自鎖，再次高于0.15 MPa燈不熄滅，方便檢測。檢測72 h，壓力繼電器未出現(xiàn)故障，運行穩(wěn)定，人為降低壓力燈亮，壓力繼電器動作，此方面原因可排除。

3.4 油泵故障診斷

壓縮機潤滑油系統(tǒng)采用一臺內(nèi)置齒輪油泵提供壓力源，連接方式為曲軸壁通過四根定位螺母連接連軸器，連接齒輪油泵主齒輪，靠兩齒輪咬合抽油。調(diào)節(jié)螺母通過彈簧頂住一鋼球，控制出口與進口回流量調(diào)節(jié)油壓。油泵主要故障表現(xiàn)為定位銷斷裂，調(diào)節(jié)螺母松動、彈簧失效、鋼珠表面磨損，泵體密封面有異物或損壞。

泵體連接處干凈整潔無漏油問題，對齒輪油泵、壓力調(diào)節(jié)閥進行拆卸排查、清洗。未發(fā)現(xiàn)異物，兩齒輪、彈簧、鋼珠無磨損，調(diào)節(jié)螺母緊固無松動，彈簧彈力正常。在檢查聯(lián)軸器時發(fā)現(xiàn)，聯(lián)軸器后蓋三顆螺絲脫落，并且聯(lián)軸器與空氣壓縮機軸承傳動的四根定位螺母螺桿磨損嚴重。從磨損跡象來看，初步判斷軸承轉(zhuǎn)動與油泵疑似發(fā)生脫落，脫落瞬間導(dǎo)致油泵不工作，造成突然停機。對脫落的螺絲重新加固，對聯(lián)軸器進行拆卸檢查并清洗，更換了磨損嚴重的三根螺桿。

4 啟動測試

停車檢修一小時后啟動1號空氣壓縮機，啟動正常，各項參數(shù)均在指定范圍內(nèi)。在運行9 h后1號空氣壓縮機瞬停問題復(fù)現(xiàn)，故障未排除。

瞬停時操作人員正在現(xiàn)場巡視，發(fā)現(xiàn)1號空氣壓縮機電流先切斷，而后油壓因空氣壓縮機停止運行而下降。查看控制系統(tǒng)歷史記錄，顯示為油壓下降而后電流下降。如圖2所示，各線表示數(shù)據(jù)與圖1一致。

圖2 空氣壓縮機瞬停油壓、電流歷史記錄

查看1號空氣壓縮機正常停機時油壓、電流、水壓歷史記錄。同樣顯示為油壓下降在電流下降之前。電流斷開下降為瞬停的根本原因。如圖3所示，各線表示數(shù)據(jù)和圖1一致。

圖3 正常停機油壓、電流、水壓歷史記錄

5 電流斷開的原因診斷

生產(chǎn)用電分為高壓和低壓兩部分，其中高壓部分供電分為1號主進線和2號主進線；1#主進線生產(chǎn)負荷為800 kW，電流1600A，為1號空氣壓縮機、2號空氣壓縮機、電加熱爐、1號膨脹機油泵、2號膨脹機油泵、儀表總電源供電、循環(huán)水泵供電。2#主進線負荷830 kW，電流1660A，為3號空氣壓縮機、4號空氣壓縮機供電。每臺變壓器的總功率分別為1000 kVA，在生產(chǎn)過程中由于單臺變壓器接進滿負荷運行，所以1#、2#主進線母聯(lián)是斷開的。

1#主進線斷電，系統(tǒng)中的循環(huán)水泵、電加熱爐、2臺膨脹機的油泵、1號2號空氣壓縮機及儀表總電源停電。3號4號空氣壓縮機電機供電不會中斷。瞬停時1#主變運行正常，下屬運行用電設(shè)備只有1號空氣壓縮機停止運行，排除1#主變斷電引發(fā)1號空氣壓縮機瞬停原因。經(jīng)查4臺空氣壓縮機萬能斷路器于2020年6月進行校驗，萬能斷路器設(shè)定電流為6 kA，額定電流為1號空氣壓縮機500 A、2號空氣壓縮機550 A、3號空氣壓縮機600 A、4號空氣壓縮機500 A。1號空氣壓縮機作為原料空氣壓縮機，在啟動初期需對原料氣壓力升壓調(diào)節(jié)，隨壓力升高，電機負荷增大，電流升高，查看1號空氣壓縮機操作記錄表發(fā)現(xiàn)2014年至2018年該機額定電流為550～580 A之間。萬能斷路器設(shè)定、額定電流值靠旋轉(zhuǎn)螺母調(diào)節(jié)，刻度值為50 A，調(diào)節(jié)值只是大概數(shù)值。且該機作為原料氣運行周期長，壓縮為大氣，氣體中雜質(zhì)、水分較多，對設(shè)備磨損大，設(shè)備運行負荷增加，電流升高至額定電流，萬能斷路器自動斷開，空氣壓縮機停機。

6 問題處置測試

在將萬能斷路器送往專門檢定機構(gòu)進行從新標校，并根據(jù)壓縮機生產(chǎn)廠家建議，將萬能斷路器額定電流調(diào)節(jié)至600A左右。經(jīng)過11天開車運行，1號空氣壓縮機未出現(xiàn)瞬停問題。

7 結(jié)論

引起該活塞式空氣壓縮機瞬停原因主要分為機械與儀控兩方面，發(fā)生故障后應(yīng)全面分析。工作經(jīng)驗與控制系統(tǒng)歷史記錄在處理故障中有非常重要的作用，但是不能依賴于經(jīng)驗及控制系統(tǒng)，必須充分開拓工作思路，對任何問題都要進行細致、全面的分析。