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螺桿空壓機雙級壓縮出現的故障分析
編輯:薩曼機械(上海)有限公司  時間:2017-04-05

原因分析


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  雙級螺桿空壓機工作原理如圖2所示,由進氣過濾系統、壓縮機和電機總成、帶冷卻器的壓力潤滑系統、分離系統、氣量調節系統、電氣控制系統、儀器儀表系統、安全保護系統、后冷卻器、水分離器和排放裝置組成。在雙級螺桿式壓縮機里,通過兩組帶螺旋的轉子(陰轉子和陽轉子)嚙合壓縮空氣。一、二級轉子軸線相互平行,形成分級串聯方式,安裝在高強度鑄鐵的氣缸體內。氣缸體的兩個端面對角位置上開有進排氣孔口。陰轉子的齒槽同陽轉子嚙合,以被陽轉子帶動。轉子的排氣側一端裝有推力滾子軸承,以防止轉子軸向移動??諝鉂櫥突旌蠚怏w從壓縮機排出后,進入分離系統,這個系統就在油分離器內?;旌蠚怏w流經分離系統后,幾乎從排出的空氣中除盡所有的潤滑油,此時空氣里只含幾個ppm的油量。分離下來的油返回潤滑系統,與此同時,壓縮空氣流入后冷卻器。后冷卻器系統由熱交換器、冷凝水分離器和冷凝水自動排放裝置組成(后兩者組成水分離器)。利用壓縮空氣的冷卻作用,空氣里含有的水蒸汽大部分被冷凝析出,再進入后處理單元到各用氣點。潤滑油系統由油分離器、油冷卻器、溫控閥和油過濾器組成。分離后的潤滑油通過溫控閥進入油冷卻器冷卻,經過油過濾器過濾后回到壓縮腔完成一個循環。


  因此可以看出,除運轉部件本身運行狀況不好導致發熱溫度升高,吸氣溫度、潤滑油質量、回油量、回油溫度是影響排氣溫度最為重要的因素。


  1.吸氣溫度的影響


  吸氣溫度主要受環境溫度的影響,如果環境溫度較高,導致吸入空氣溫度較高,必然導致壓縮溫度升高從而使排氣溫度隨之升高。如果要降低吸氣溫度,需要將吸氣口改到室內,目前不具備改進的條件。


  2.潤滑油質量


  潤滑油質量的影響主要是,如果潤滑油乳化或油量太少,致使潤滑油冷卻效果不夠而使排氣溫度升高。檢查潤滑油量,發現符合潤滑油量標準規定。潤滑油質量分析也是合格的,可以排除潤滑油質量的影響。


  3.潤滑油回油量


  回油量主要與油過濾芯有關,螺桿空壓機的油過濾芯精度比較高,一般小于20μm,當油過濾芯使用時間過長,容易出現堵塞時,導致回油不暢,回油量減少,造成主機因供油不足而使排氣溫度升高。


  4.回油溫度的影響


  回油主要通過油冷卻器冷卻,冷卻器是固定式銅管換熱器,殼程介質為潤滑油,管程介質為循環水,在油冷器冷卻面積一定的情況下,管程的循環水量是影響回油溫度的重要因素。在油冷卻器殼程入口,還裝有一個溫控閥,溫控閥的作用主要是控制壓縮機的最低噴油溫度,因為較低的噴油溫度會使壓縮機的主機排氣溫度偏低,而在油分離器內析出冷凝水,惡化潤滑油的品質,縮短其使用壽命。在控制噴油溫度高于一定溫度時,排出的空氣和潤滑油的混合氣始終會高于露點溫度。溫控閥控制潤滑油的盤通量,以使噴油溫度控制在一個合適的范圍之中。在壓縮機剛啟動時,機器較冷,部分潤滑油不經過冷卻器。當溫度升高并超過溫控閥設定值時,潤滑油將全部流過冷卻器。在環境工作溫度較高期間,所有潤滑油會全部經過冷卻器,因此溫控閥的運行狀況也將影響回油溫度。

 5.油冷卻器循環冷卻水存在的問題


  空壓站循環水處在循環水管網的末端,相鄰有熱水循環水換熱器、氣壓機級間冷卻器等循環水消耗大戶,現場壓力為0.3MPa左右,而空壓站循環水主管公稱通徑為DN100,接入油冷卻器支管公稱通徑為DN32,支管長約1.5米左右,采用精密壓力表在油冷卻器冷卻水入口測得現場壓力約為0.2MPa左右。這表明從空壓站循環水主管經油冷器循環水支管,進入油冷器管程壓降過大,從而導致油冷器管程出入口壓差太小,循環水量嚴重不足。從表2也可看出,油冷器循環水溫差2#機高達30℃,排水溫度60℃,這使得為了保證空壓機運行,在高溫時間段,甚至不得不將排水改為直排,浪費了大量的水資源。


 ?。ǘ┯蜌夥蛛x芯使用壽命短原因分析


  油氣混合物經分離器內的機械(初級)分離后,再經油氣分離濾芯進行精細分離。經初級分離后的含油0.05%(500ppm)油氣混合物中,油微粒直徑約為0.01μm~1.00μm,呈懸浮狀。在流經微米級玻纖濾料層時,通過慣性碰撞,直接攔截和擴散機理以及凝聚作用將小油滴聚合成大油滴,在氣流及重力的作用下,油滴聚集在濾芯的底部凹處,由芯內經油管返回機頭。


  1.空壓機潤滑油的質量


  潤滑油的選用對油氣分離芯的使用壽命有非常大的關系,噴油螺桿空壓機用油有合成油、半合成油、礦物油。由于各種油的性能不盡相同,試驗證明,一個優質油氣分離芯在不同潤滑油的工況條件下其工作壽命不相同。


  潤滑油的選擇應選抗老化、對水不敏感、耐高溫、不易揮發的油??寡趸芰Σ畹挠驮诟邷匮趸笮纬绅こ沓恋砦?,容易附著在油氣分離芯表面層將濾料的微孔堵塞。高溫下油容易老化,在更換油時應盡量將已用過的油全部更換以免新油受到污染。


  2.油氣分離器


  經機頭壓縮后的油氣混合物液相油滴尺寸范圍很廣,大部分油滴直徑尺寸通常處于1μm~50μm,少部分微滴可小至與氣相分子具有相同的數量級,僅為0.01μm。當油氣混合物進入分離器經精心設計的折流板機械分離(碰撞、離心、擴散、重力)后,應將混合物中99.7%的油分離掉,使進入油氣分離濾芯處的混合物含油量為0.05%(500ppm)。有些空壓機廠家因油氣分離罐結構設計不合理、尺寸過小以及氣液相間的高度過小等因素,導致開機后即使使用進口濾芯還是噴油,油氣分離器的初級(機械)分離效果亦是決定油氣分離芯工作壽命的關鍵因素。


  3.空氣濾芯、潤滑油濾芯的更換


  油氣分離芯不僅從油氣混合物中分離出油,同時也將其中的固體雜質分離掉,這些固體粒子被濾芯攔截,沉積依附在濾料上,從而使濾芯壓差(阻力)不斷增加。若空氣濾芯未能將大氣中的臟物有效過濾掉,潤滑油內的固體顆粒污物將進入到潤滑油系統中,而當潤滑油過濾芯未能良好地將其過濾掉,就會使其附著在油氣分離芯濾層上。油氣分離芯的使用壽命與潤滑油的污染程度相關,為減少油的污染應定期更換空氣濾芯、潤滑油濾芯,并對其過濾精度有所要求①。


  4.油氣分離芯的結構與尺寸


  油氣分離芯的分離機理:含油0.05%(500ppm)油氣混合物中的油微粒直徑為0.01μm~1.00μm,呈懸浮狀,在流經微米級玻纖濾層時,通過慣性碰撞,直接攔截和擴散機理以及凝聚結作用將小油滴聚合成大油滴。在氣流及重力的作用下,油滴聚集在濾芯的底部凹處,由芯內經油管返回機頭。濾芯的設計通常按照其流速,一般高流速濾芯流速0.18m/s,尺寸較小,壽命較短;低流速(標準型)濾芯流速0.08 m/s,尺寸較大,但壽命長些??諌簷C廠家按照國外標準選用濾芯,但濾芯的工作條件卻低于國外機型,從而造成濾芯先天工況條件差,當然濾芯壽命達不到應有的工作時間。


  5.空壓機運行溫度及工況環境


  一些空壓機運行溫度高達90~100℃,在此溫度下潤滑油不僅容易老化,而且容易蒸發,加之工作環境不佳,若環境溫度高,使得大量油蒸汽通過油氣分離芯排出,油氣分離芯容易造成堵塞。


 ?。ㄈ?排氣含油量超標原因分析


  空壓機排出氣體中含油量超標不但降低氣體的潔凈度,減少了后處理設備的使用壽命,而且還會污染用氣設備,使空壓機油耗量增大,生產成本增加。因此,降低排氣中含油量是一個不可忽視的問題,在空壓機運行過程中,對影響排氣含油量的因素進行分析,主要有以下原因:


  1.潤滑油油位


  油氣分離器油位過高,氣流會把潤滑油卷入壓縮空氣中,不僅降低了油分離芯的使用壽命,同時還會使排氣中油含量超標。


  2.最小壓力閥的開啟壓力值


  最小壓力閥的一個重要作用是保證油分離器前后差壓不致過大,降低氣流速度,以確保油分離的效果。若開啟壓力太低,油分離器前后壓差大,器內氣流速度高,筒壁和油分離芯上凝聚的油液會被高速氣流卷走,影響油分離效果。


  3.油氣分離芯


  油氣分離芯使用后容易被潤滑油中的雜質堵塞,造成氣體壓降增大,速度提高,甚至使油氣分離芯擊穿,徹底失去分離能力,造成排氣中油含量嚴重超標,甚至導致空壓機中潤滑油短時間全部跑光。


  4.二次回油管


  油氣分離芯的二次回油管由油管、回油過濾器和節流孔接頭組成?;赜瓦^濾器和回油節流孔堵塞,會使油氣分離芯內油位過高,使油氣分離芯中間底部的潤滑油來不及返回空壓機入口,增大排出氣體的油含量。


  5.排氣系統疏水閥


  空壓機排氣中的含油經過油氣分離器分離后,一般小于3ppm,經過氣冷卻器冷卻后,部分油氣經過進一步冷凝,通過疏水閥排出,使進入后處理設備的壓縮空氣中含油量進一步降低。如果疏水閥被不斷冷凝積聚的油水混合物堵塞,將導致疏水閥失去作用,冷凝的油水混合物將被高速流動的壓縮空氣帶入后處理設備中。


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