LU250W-8.5型空壓機排氣溫度高原因分析

吳松林

（衡陽華菱鋼管有限公司，湖南衡陽421001）

LU250W-8.5型空壓機排氣溫度高原因分析

吳松林

（衡陽華菱鋼管有限公司，湖南衡陽421001）

針對華菱衡鋼LU250W-8.5型雙機頭螺桿空壓機在運行過程中，單臺主機出現(xiàn)排氣溫度高和雙主機出現(xiàn)排氣溫度高兩類現(xiàn)象進行分析，總結(jié)出排氣高溫的各類原因及判斷方法。

螺桿空壓機；主機；排氣高溫；油氣分離器

1 引言

衡陽華菱鋼管有限公司（以下簡稱華菱衡鋼）有一臺LU250W-8.5型空壓機，固定式雙螺桿雙主機空壓機，該機主要負責(zé)華菱衡鋼煉鋼分廠的壓空供應(yīng)。該空壓機在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)排氣溫度偏高的現(xiàn)象，給系統(tǒng)的穩(wěn)定供應(yīng)帶來很大影響。經(jīng)過我們長期的摸索和分析，總結(jié)出該類型空壓機常見排氣溫度高的原因。

2 LU250W-8.5型空壓機的結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)參數(shù)

2.1 空壓機的結(jié)構(gòu)特點

（1）LU250W-8.5型螺桿式空壓機為噴油單級螺桿壓縮機，采用雙主機壓縮方式，減輕軸承、轉(zhuǎn)子、齒輪的工作負荷，延長設(shè)備使用壽命；

（2）直聯(lián)結(jié)構(gòu)，彈性聯(lián)軸器、連接筒、齒輪箱一體化，連接簡便，對中性好，確保壓縮機長期可靠運行；

（3）該機組為容積式壓縮機，空氣的壓縮是靠裝置于機殼內(nèi)互相平行嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子的齒槽之容積變化而達到。

2.2 空壓機的技術(shù)參數(shù)

型號：LU250W-8.5螺桿式空壓機公稱容積流量：43 m3/min公稱排氣壓力：0.85 MPa電機功率：250 kW

3 故障分析與判斷

3.1 兩個主機排氣高溫

3.1.1 油溫偏高

螺桿式空壓機的潤滑油是冷卻空壓機的主要媒介。潤滑油除了冷卻壓縮機外，其功能還包括潤滑運動部件和密封壓縮腔的內(nèi)部間隙。潤滑油的吸入管道連接在油氣桶的底部，油氣桶內(nèi)的空氣壓力推動油流過油冷卻器、溫控閥、油濾進入壓縮機主油路。油流經(jīng)內(nèi)部通道起到潤滑、冷卻和密封作用。因而油溫偏高是空壓機排氣高溫最常見的故障，造成油溫偏高的原因概括起來有如下幾類：

（1）冷卻水水溫偏高

螺桿空壓機中有約65%～90%的軸功率產(chǎn)生的熱量被潤滑油帶走，潤滑油的熱量通過油冷卻器后，被冷卻水帶走。因此，冷卻水是帶走空壓機熱量的主要冷媒。如冷卻水進水溫度過高，導(dǎo)致油溫和水溫的溫差降低，由換熱公式

Q=C·Δt·m （1）

Δt=t1-t0（2）

式中 Q——換熱量

C——比熱

t0——冷卻水進水溫度t1——冷卻水回水溫度

m——單位時間冷卻水量因此，當(dāng)t0增大時，雖然t1也會有所增大，但增大的幅度要小于t0，即當(dāng)t0增大時，Δt變小，換熱量Q變小。冷卻水帶走機組的熱量變小，機組的排氣溫度升高。

測量出冷卻水進水的溫度是判斷水溫最為直接的方法。一般情況下，在空壓機的循環(huán)水系統(tǒng)中，水泵的出口安裝了溫度傳感器，溫度會在主控室的電腦或顯示面板上顯示出來。另外，利用便攜式紅外測溫儀對冷卻器進水管進行測溫也能較為準(zhǔn)確的反應(yīng)出冷卻水進水溫度。一般情況下，冷卻水的水溫應(yīng)不高于35℃，與當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境溫度有關(guān)，當(dāng)氣溫升高時會略有浮動。

（2）冷卻水循環(huán)水量偏低

水冷式螺桿空壓機的熱量大部分由冷卻水帶走，因而單位時間內(nèi)冷卻水的循環(huán)水量直接影響著空壓機的換熱量。

由換熱公式

Q=C·Δt·m

m=v·s （3）

式中 C——水的比熱

v——循環(huán)水的流速

s——冷卻水管的橫截面積

m——冷卻水量

其中冷卻水的流速v與水壓成正比，因此水壓的高低直接影響著循環(huán)水量的大小；冷卻水管的橫截面積s是固定不變的，但當(dāng)水系統(tǒng)中的閥門等其他構(gòu)件，如閥門脫落等情況出現(xiàn)時，也會影響循環(huán)水量。

LU250W-8.5型空壓機冷卻器的進水管路上安裝了水流量檢測開關(guān)，當(dāng)水流量偏低時，機組的控制面板上會發(fā)出“水流量偏低，請加大水流量”的報警信號。判斷影響空壓機的循環(huán)水量最簡單的方法就是測量出冷卻水的壓力，一般的空壓機水系統(tǒng)中水泵出口（A點）、回水管網(wǎng)上（C點）以及空壓機油冷卻器的進水管上（B點）分別裝有壓力傳感器或壓力表，具體分布見圖1。

圖1 空壓機水系統(tǒng)示意圖

（a）pA偏低，說明水泵出口壓力偏低，冷卻水系統(tǒng)壓力低，一般情況下0.3 MPa＜pA＜1.0 MPa；

（b）pA正常，pB偏低，說明系統(tǒng)水壓正常，水泵出口至油冷進水管之間有堵塞情況，即管路中某處橫截面積s減小，一般情況下，pB≥0.3 MPa；

（c）pA正常，pB正常，pC偏低，說明油冷進水管后的回水管路上有堵塞情況，即管路中某處橫截面積s減小，此類故障也包含油冷堵塞的情況。

（3）油冷卻器換熱效率低

目前，水冷式螺桿機的油冷卻器大多數(shù)采用的是管殼式換熱器，是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器。該換熱器結(jié)構(gòu)較簡單，操作可靠，能在高溫、高壓下使用。由殼體、傳熱管束、管板、擋板和管箱等部件組成。殼體為圓筒形，內(nèi)部裝有管束，管束兩端固定在管板上。進行換熱的冷熱2種流體，冷卻水在管內(nèi)流動，稱為管程流體；潤滑油在管外流動，稱為殼程流體。

一般情況下，空壓機的冷卻水為循環(huán)水系統(tǒng)，并未進行軟水處理或水質(zhì)處理，冷卻水的硬度較高，而進入油冷潤滑油的溫度一般在77～95℃，易造成油冷的管程結(jié)水垢；另外，在高溫高壓下，潤滑油的抗氧化性下降，很容易生產(chǎn)氧化物或脂肪類產(chǎn)物，并進一步縮合成膠質(zhì)，造成殼程結(jié)膠或產(chǎn)生積碳。

判斷油冷卻器的換熱效率最簡單的方法就是測量油冷出油溫度，最為直接手段就是用測溫儀器測量出油冷卻器的出油管路的溫度。一般情況下，油冷的出油溫度低于66℃，如出油溫度過高，則表明油冷卻器的換熱效率低，需要對油冷卻器殼程或管程進行清洗。

（4）溫控閥故障

冷態(tài)機組啟動時，溫控閥芯的旁路是打開的，允許油直接從油氣桶流到正在變暖的壓縮機內(nèi)；油熱了以后，溫控閥芯的旁路逐漸關(guān)閉，允許更多來自冷卻器的油與來自旁路的油混合，并確保從油氣分離器分離出來的潤滑油溫度不低于70℃。因此，溫控閥的好壞直接影響著機組的油溫，進而影響排氣溫度。

最直接的判斷方法是測量噴油溫度Td，以及油冷卻器出口的油溫Te，具體分布見圖2。

圖2 空壓機油冷卻示意圖

因此，當(dāng)空壓機排氣溫度偏高時（＞95℃），Td＞Te，且Td與Te溫差較大，通常指大于5℃以上，則說明溫控閥出現(xiàn)故障，如閥芯被卡住等，不能正常開閉，需對溫控閥檢修或更換。

3.1.2 注油壓力低

注油壓力的高低決定著噴入壓縮機主機油量的多少，也決定著帶入壓縮機內(nèi)的冷量的多少。因此，注油壓力的高低直接影響著空壓機排氣溫度。在噴油管路上，油過濾器堵塞是導(dǎo)致注油壓力低最常見的原因。

通常情況下，螺桿空壓機在油過濾器出口安裝有壓力傳感器，或者機械式的壓力表，能清楚反應(yīng)出注油壓力的大小。LU250W-8.5型螺桿空壓機在油過濾器處裝有壓差訊號發(fā)生器，當(dāng)油過濾器的壓差大于0.13 MPa時，機組的PLC觸摸控制屏上將發(fā)出油過濾器堵塞的報警信號，則需要更換油過濾器。

3.1.3 循環(huán)油量少

當(dāng)潤滑油量偏低時，即空壓機中循環(huán)的潤滑油量較少，由于單位體積潤滑油所帶的冷量有限，當(dāng)潤滑油量偏低時，也會導(dǎo)致空壓機的排氣溫度升高。

通過觀測油氣桶上的油標(biāo)，可以很直觀的反應(yīng)出潤滑油的多少。針對LU250W-8.5型空壓機，當(dāng)油標(biāo)指針在紅色位置時，表明潤滑油油位偏低，油量少，需補充潤滑油；當(dāng)油標(biāo)指針在黃色位置時，表明油位偏高。另外，由于產(chǎn)生積炭或潤滑油結(jié)膠等原因，也存在著油標(biāo)卡死而產(chǎn)生錯誤顯示的情況。

3.1.4 油氣桶內(nèi)超壓

當(dāng)機組油氣分離器堵塞，最小壓力閥無法正常打開等情況出現(xiàn)時，空壓機油氣桶內(nèi)的壓力會升高，從而造成系統(tǒng)的壓力升高，從而引發(fā)機組排氣高溫。

油氣分離器的性能直接影響空氣中的含油量，潤滑油質(zhì)量不好也會加快油氣分離器的堵塞。當(dāng)油氣分離器的壓差大于0.1 MPa時，油氣分離器壓差發(fā)訊器就會發(fā)出報警。另外，當(dāng)機組系統(tǒng)超壓時，顯示屏?xí)@示超壓提示，則需要對最小壓力閥、油氣分離器等進行檢修或更換。

3.1.5 進氣溫度高

當(dāng)環(huán)境溫度升高，空壓機的進氣溫度升高。由于空壓機冷卻系統(tǒng)所提供的冷量有限，當(dāng)環(huán)境溫度過高時，也會導(dǎo)致空壓機的排氣溫度升高。

利用溫度計或測溫儀等儀器對空壓機的進氣口的溫度進行測量，進氣口的溫度，進氣溫度一般應(yīng)低于40℃。一般情況下，空壓機的正常排氣溫度為：環(huán)境溫度加上60℃。

3.1.6 誤報警

誤報警也是空壓機排氣溫度高的一類故障原因?？諌簷C的實際排氣溫度并不高，由于溫度傳感器、顯示面板故障導(dǎo)致溫度顯示或測量不準(zhǔn)，以至于排氣高溫報警。溫度探頭損壞或接線松動會造成溫度檢測錯誤，此類故障也存在于3.2（一個主機排氣高溫）所述的情況中。

通過各種手段檢查溫度傳感器測量是否準(zhǔn)確，查看線路及接頭是否有松動或斷路等情況，并根據(jù)需要對傳感器及相關(guān)零配件進行更換。

3.2 一個主機排氣高溫

LU250W-8.5型空壓機為雙主機雙螺桿空壓機，因而在使用過程中，也經(jīng)常出現(xiàn)其中一個主機排氣溫度偏高的現(xiàn)象，常見的故障的原因有如下幾類。

3.2.1 卸荷閥未打開

LU250W-8.5型空壓機有2個卸荷閥，分別控制2個主機的進氣。如空壓機存在3.1（2個主機排氣高溫）所述的某類故障，機組在正常加載時，其中某一個卸荷閥出現(xiàn)故障，沒有打開，相當(dāng)于該主機沒有加載，則該主機排氣溫度會偏低。而另一個正常加載的主機則由于3.1所述的某類故障存在而產(chǎn)生排氣高溫現(xiàn)象。

3.2.2 主機軸承磨損

螺桿空壓機在使用過程中，由于軸承質(zhì)量差、疲勞運行、機組大修后裝配不到位等原因，會造成陰陽轉(zhuǎn)子與軸承的間隙變大、軸承與軸承座的間隙變大、轉(zhuǎn)子與端蓋的間隙變小等。當(dāng)其中一個主機內(nèi)的軸承與陰陽轉(zhuǎn)子、軸承座的間隙變大后，就會出現(xiàn)軸承“跑內(nèi)環(huán)”或“跑外環(huán)”的現(xiàn)象，會造成端面的溫度升高，嚴(yán)重時溫度會達到數(shù)百攝氏度；當(dāng)止推軸承出現(xiàn)磨損后，轉(zhuǎn)子與端蓋的間隙變小，由于轉(zhuǎn)子進排氣端壓差（排氣端壓力高，進氣端壓力低）的作用，轉(zhuǎn)子將與端蓋摩擦，產(chǎn)生大量的熱量，造成機組的溫度升高，嚴(yán)重時會造成轉(zhuǎn)子與端蓋焊死。

當(dāng)主機由于軸承磨損，出現(xiàn)機組局部高溫，屬于螺桿空壓機比較嚴(yán)重的一類故障，主機一般都需要進行大修了。如果沒能及時發(fā)現(xiàn)問題，可能造成轉(zhuǎn)子焊死、轉(zhuǎn)子與端蓋焊死，甚至主機報廢。但在故障初期，也能做出判斷，如一端主機的振動變大、聲音異常、主機局部高溫、當(dāng)止推軸承磨損時，空壓機加載時，主機內(nèi)會有轉(zhuǎn)子竄動的異響等。

3.2.3 停油閥未打開

停油閥安裝在機組的噴油管道上，其作用是在空壓機停機時，切斷對主機的噴油，防止大量潤滑油進入主機，造成潤滑油從進氣口噴出；同時也防止主機內(nèi)油量過多，增加空壓機的啟動負荷。因此，當(dāng)某個主機的停油閥無法正常開啟，主機的噴油量會減少，機組的排氣溫度將會升高。

對停油閥進行拆解，能較為清楚的判斷停油閥是否存在磨損、卡死等現(xiàn)象，必要時對停油閥進行修復(fù)或更換。

3.2.4 排氣單向閥未開打

排氣單向閥是安裝在主機排氣端口的，防止停機過程中油氣桶內(nèi)的氣壓對主機的沖擊。當(dāng)某個主機的排氣單向閥未打開或未完全打開時，系統(tǒng)給機組的信號是加載，卸荷閥全開，由于主機無法將壓縮后的氣體完全排出去，主機則會因憋壓而溫度升高。

此類故障是相對比較難發(fā)現(xiàn)的一類故障。判斷此類故障，需要對排氣高溫主機相對應(yīng)的排氣單向閥進行拆解，一般是由于單向閥內(nèi)彈簧疲勞、密封磨損或閥芯卡住等原因造成，應(yīng)根據(jù)需要進行修復(fù)或更換。

4 結(jié)論

排氣溫度高是螺桿空壓機最常見的故障，特別是像LU250W-8.5型雙主機雙螺桿空壓機，其故障原因更為復(fù)雜。當(dāng)2個主機的排氣溫度高時，故障的原因主要在冷卻水系統(tǒng)、潤滑油路、油氣混合管路等2個主機的公共部分；當(dāng)某一個主機排氣高溫時，故障原因主要集中在該主機對應(yīng)的卸荷閥、停油閥、排氣單項閥、轉(zhuǎn)子軸承等方面。因此，面對該類型空壓機排氣高溫故障時，首先要判斷出是2個主機排氣高溫，還是某一個主機排氣高溫，然后根據(jù)相對應(yīng)的故障原因進行排查，便能準(zhǔn)確、快速的解決問題。

［1］空壓機說明書LU200（W）-250（W）［P］.富達公司版權(quán)所有.

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Reason Analysis of the LU250W-8.5 Type Air Compressor High Exhaust Temperature

WU Song-lin
（Hengyang Valin Steel Tube Co.Ltd.Hengyang 421001，China）

This paper has analyzed the reason of high exhaust temperature in the running of the screw air compressor which type is LU250W-8.5.The reasons and judgment methods of single host and double host in high exhaust temperature are summarized.

screw air compressor；bare compressor；high exhaust temperature；oil and gas separator

TH455

B

1006-2971（2014）06-0061-04

吳松林（1984-），男，湖北枝江人，工學(xué)學(xué)士，工程師，2007年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)，現(xiàn)在衡陽華菱鋼管有限公司從事空壓機技術(shù)及管理工作。E-m a i l：v s i n g 121@163.c o m

2014-04-08