螺桿壓縮機(jī)故障診斷分析與處理

馮斌 張曉斌 肖鋒 王立清 藺莉萍

摘要：螺桿壓縮機(jī)一般包括主機(jī)以及電機(jī)、潤滑、冷卻、油氣分離、氣路、控制、保護(hù)等諸多系統(tǒng)共同組成。由于多種原因，螺桿壓縮機(jī)容易出現(xiàn)對中故障，嚴(yán)重的影響其螺桿壓縮機(jī)的正常運(yùn)行?；诖?，本文就螺桿壓縮機(jī)故障診斷分析及處理進(jìn)行分析與研究。

關(guān)鍵詞：螺桿壓縮機(jī);故障;診斷

1.螺桿壓縮機(jī)的工作原理

1.1吸氣原理

設(shè)計(jì)螺桿進(jìn)氣側(cè)吸氣口時(shí)，應(yīng)讓壓縮室能夠充分吸氣，而螺桿壓縮機(jī)沒有進(jìn)氣和排氣閥組進(jìn)氣，而是依靠開關(guān)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)主副轉(zhuǎn)子齒溝空間轉(zhuǎn)動到進(jìn)氣端壁開口位置時(shí)，空間變得最大，齒溝空間和進(jìn)氣口自由空氣接通，排氣時(shí)齒溝空氣全部被排出，使齒溝達(dá)到真空，轉(zhuǎn)到進(jìn)氣口位置時(shí)，外界空氣能夠吸入，沿軸向向主副轉(zhuǎn)子齒溝內(nèi)流入，齒溝充滿空氣時(shí)，轉(zhuǎn)子進(jìn)氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離進(jìn)氣口，從而使齒溝空氣達(dá)到封閉狀態(tài)。

1.2封閉和輸送原理

當(dāng)主副轉(zhuǎn)子結(jié)束吸氣時(shí)，主副轉(zhuǎn)子的齒峰與機(jī)殼形成閉封狀態(tài)，齒溝內(nèi)的空氣無法外流實(shí)現(xiàn)封閉。主副轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)，齒峰與齒溝在吸氣端形成吻合，從而使排氣端移動實(shí)現(xiàn)輸送。

1.3壓縮和噴油原理

輸送時(shí)嚙合面會向排氣端逐步移動，使嚙合面與排氣口齒溝逐漸減小，齒溝內(nèi)氣體壓力增大實(shí)現(xiàn)壓縮，與此同時(shí)潤滑油在壓力作用下發(fā)生噴油，進(jìn)行壓縮室內(nèi)與室氣發(fā)生混合。

1.4排氣原理

當(dāng)轉(zhuǎn)子嚙合面與機(jī)殼排氣接通時(shí)，壓縮氣體壓力為最高值，從而使實(shí)現(xiàn)排氣。當(dāng)齒峰與齒溝嚙合面移動到排氣端面時(shí)，主副轉(zhuǎn)子嚙合面與機(jī)殼排氣口齒溝空間是零。從而完成排氣過程。此時(shí)轉(zhuǎn)子嚙合面與機(jī)殼進(jìn)氣口間的齒溝長度最長，從而實(shí)現(xiàn)吸氣過程。

2.故障診斷方法

2.1時(shí)域分析方法

時(shí)域分析的最主要特點(diǎn)是產(chǎn)生信號的時(shí)間順序，即信號數(shù)據(jù)產(chǎn)生的先后順序。通常工程信號的形式都是時(shí)間波形。時(shí)間波形的特點(diǎn)主要是易于理解、直觀等，由于產(chǎn)生的信號是最原始的，因此包含大量的信息。但缺點(diǎn)是所包含的信息與發(fā)生故障之間的內(nèi)在聯(lián)系不太容易看出。對于某些故障產(chǎn)生的信號，可能其波形具有比較明顯的特征，這時(shí)我們可以通過時(shí)間波形做出如不平衡故障、轉(zhuǎn)軸不對中等一些問題初步判斷。

2.2頻域分析方法

通常針對機(jī)械發(fā)生故障的具體診斷，很難通過時(shí)域分析所提供的信息量對故障原因做出診斷結(jié)論。一般時(shí)域分析只能直觀地初步診斷出設(shè)備是否有異?；蛘吖收系膰?yán)重程度等，但故障發(fā)生的部位或產(chǎn)生的原因等信息是不能判斷的，因此平常只能用作設(shè)備故障的初級診斷。而對于從事設(shè)備日常管理和維護(hù)的工作人員來說，診斷出設(shè)備是否發(fā)生故障或異常，只是判斷設(shè)備是否正常運(yùn)行的開始，更關(guān)鍵的任務(wù)是在于尋找并確定哪些零部件發(fā)生了故障以及產(chǎn)生故障的具體原因，從而找出原因并有針對性地進(jìn)行維修。進(jìn)行信號的頻域分析就是解決這類問題的一種常用方法，即通過傅里葉變換把以時(shí)間為橫坐標(biāo)的時(shí)域信號轉(zhuǎn)換分解為以頻率為橫坐標(biāo)的頻域信號，即可得出關(guān)于原時(shí)域信號頻率成分的相位信息和幅值。我們通過分析設(shè)備故障點(diǎn)的各頻率成分，與設(shè)備零件運(yùn)行時(shí)的特征頻率進(jìn)行對照，然后找出設(shè)備的故障源以便排除故障。頻域分析方法已成為現(xiàn)今機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)的主要應(yīng)用方法。

3.螺桿壓縮機(jī)故障排除措施

3.1對機(jī)組吸風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造完善

原有濾風(fēng)設(shè)備為單芯式濾風(fēng)筒，過濾精度在5μm，在長期運(yùn)行下濾芯易出現(xiàn)堵塞，造成反吹率提高，并且長期重復(fù)反吹利用，濾風(fēng)質(zhì)量受到影響，在一定程度上造成粉塵進(jìn)入機(jī)組潤滑油系統(tǒng)，加速油質(zhì)變質(zhì)。因此，我們將原有濾風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，將原有單芯濾風(fēng)系統(tǒng)改造為同型號的6芯過濾系統(tǒng)，增大了過濾面積，提高了濾風(fēng)質(zhì)量，運(yùn)行近15個(gè)月的濾芯未曾反吹過。此改造保證了濾風(fēng)設(shè)備長期高效穩(wěn)定運(yùn)行，減少設(shè)備反吹時(shí)候的檢修停機(jī)時(shí)間，同時(shí)減少機(jī)組潤滑油的雜質(zhì)攝入量，改善油品的運(yùn)行環(huán)境，延長了使用壽命。

3.2對設(shè)備原有潤滑油進(jìn)行化驗(yàn)分析

采用國內(nèi)某品牌的潤滑油，該潤滑油油水分離性、抗氧化性均比較優(yōu)良，在運(yùn)行1年多的時(shí)間里，油品的粘度、酸值、抗氧化性和油水分離性經(jīng)過化驗(yàn)均合格，而且沒有結(jié)焦現(xiàn)象的出現(xiàn)。此項(xiàng)改造在確保機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)的同時(shí)又延長了設(shè)備的使用壽命。

3.3機(jī)組原有油、氣冷卻系統(tǒng)，在運(yùn)行中存在嚴(yán)重冷卻效率不足，從而加速了潤滑油的變質(zhì)和結(jié)焦問題的出現(xiàn)

經(jīng)過對設(shè)備實(shí)際運(yùn)行工況研究分析，采取的措施是將原氣、油冷卻設(shè)備進(jìn)行改造，將各油、氣冷卻設(shè)備冷卻面積增大一倍，并根據(jù)冬、夏氣候溫度的變化對冷卻水的壓力和流量進(jìn)行控制，來實(shí)現(xiàn)對油溫、排氣溫度的有效調(diào)節(jié)，在夏季高溫環(huán)境下控制機(jī)組高壓排氣溫度在82～88℃間，使?jié)櫥瓦\(yùn)行工況得到良好的改善。實(shí)踐證明，經(jīng)過此種改造措施，軸承及潤滑油的運(yùn)行環(huán)境得到明顯改善，與前期相比螺桿機(jī)使用壽命延長近7000h，機(jī)組運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定、高效。

3.4機(jī)組的拆卸檢修必須經(jīng)過原廠家技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場修復(fù)或返回原廠，在維修周期、費(fèi)用和人力上均造成較大的被動性

針對此情況，通過幾次廠家的修復(fù)過程，我們總結(jié)一套成熟的修復(fù)經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)安裝數(shù)據(jù)，修復(fù)后的運(yùn)行數(shù)據(jù)滿足機(jī)組運(yùn)行工況要求，目前我們已完全可以自主修復(fù)此機(jī)組。

設(shè)備原有的控制氣、油管路均采用耐高溫、高壓的塑料軟管，但是長期高溫環(huán)境下的使用壽命較短，經(jīng)常造成管路的爆裂，油氣跑冒，設(shè)備報(bào)警停機(jī)。實(shí)踐中我們采用銅管進(jìn)行全部替換，改造后徹底解決管路爆裂問題，改善現(xiàn)場環(huán)境的同時(shí)也鞏固設(shè)備的安全運(yùn)行。

4.結(jié)束語

由于螺桿壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和故障發(fā)生的多樣性，以及在生產(chǎn)裝置中所起到的關(guān)鍵作用，對螺桿壓縮機(jī)的故障診斷一直是機(jī)械設(shè)備故障診斷過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。所致，只有不斷的加強(qiáng)其維修工作，才能保證其安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘玉寶.雙螺桿壓縮機(jī)故障診斷機(jī)理研究與應(yīng)用[D].大連理工大學(xué)，2006.

[2]李文華，王麗麗.螺桿壓縮機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)[J].煤礦機(jī)械，2007，01：173-175.