螺桿式空壓機(jī)排氣超溫原因分析及解決方法與預(yù)防

楊忠亮，李明，王文，吳家偉

（云南云天化股份有限公司紅磷分公司，云南 開遠(yuǎn) 661699）

壓縮空氣是僅次于電力的第二大動(dòng)力能源，主要用于除塵器、儀表驅(qū)動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)鑿巖機(jī)、風(fēng)鎬等氣動(dòng)設(shè)備。螺桿式空壓機(jī)是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ芤蕴岣邭怏w壓力的壓縮空氣生產(chǎn)設(shè)備，主要由主機(jī)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。螺桿式空壓機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)其排氣溫度在75～95℃之間。工作時(shí)，自然空氣通過進(jìn)氣過濾器進(jìn)入主機(jī)內(nèi)一對(duì)相互齒合的陰陽轉(zhuǎn)子，陰陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)齒槽中的空氣不斷產(chǎn)生周期性變化，完成吸氣、封閉、壓縮和排氣的過程。過程中主機(jī)腔內(nèi)不斷噴入冷卻潤(rùn)滑油，冷卻潤(rùn)滑油在主機(jī)內(nèi)潤(rùn)滑主機(jī)零部件、密封氣體、對(duì)壓縮空氣進(jìn)行冷卻降溫而形成高溫潤(rùn)滑油，高溫潤(rùn)滑油與高溫氣體混合形成的高溫油氣混合物進(jìn)入油氣分離器并在油氣分離濾芯的作用下將油、氣進(jìn)行分離，分離后的高溫潤(rùn)滑油經(jīng)過溫控閥進(jìn)入油冷卻器冷卻，冷卻后的潤(rùn)滑油回到主機(jī)循環(huán)利用；高溫壓縮空氣則通過最小壓力閥進(jìn)入空氣冷卻器冷卻后供用氣設(shè)備使用。

紅磷分公司(以下簡(jiǎn)稱分公司)自2008年開始使用一臺(tái)型號(hào)為L(zhǎng)S20-150LACSULL的螺桿式空壓機(jī)，隨著分公司的發(fā)展，2018年已使用不同規(guī)格型號(hào)的螺桿式空壓機(jī)數(shù)量達(dá)32臺(tái)，分別用于裝置儀表用氣，浮選工藝用氣、加壓過濾機(jī)設(shè)備工藝用氣等。分公司在使用螺桿式空壓機(jī)過程中，常常因各種原因出現(xiàn)超溫運(yùn)行現(xiàn)象，特別在夏天氣候炎熱時(shí)，空壓機(jī)運(yùn)行溫度通常在85～100℃之間，有時(shí)甚至達(dá)到或超過空壓機(jī)超溫保護(hù)設(shè)定值而非正常自動(dòng)停機(jī)，空壓機(jī)非正常停機(jī)時(shí)，浮選、磷酸等與該故障空壓機(jī)有關(guān)的生產(chǎn)裝置因壓縮空氣供應(yīng)不上而逼迫停車，嚴(yán)重影響裝置的正常生產(chǎn)，同時(shí)因空壓機(jī)排氣溫度過高，造成空壓機(jī)零部件及電氣儀表元件非正常損失，嚴(yán)重時(shí)損壞主機(jī)，增加了設(shè)備維護(hù)檢修成本。因此快速查找空壓機(jī)超溫原因，并及時(shí)采取相應(yīng)的解決方法和有效預(yù)防措施，對(duì)空壓機(jī)保持安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。

1 螺桿式空壓機(jī)排氣溫度升高原因分析

1.1 螺桿式空壓機(jī)排氣溫急速升高的原因分析

型號(hào)為L(zhǎng)S20-150LACSULL的螺桿式空壓機(jī)于2010年8月出現(xiàn)溫度急速升高，并超過其自身設(shè)定保護(hù)溫度值（110℃）而故障停機(jī)現(xiàn)象，設(shè)備維修人員采取清洗冷卻器、更換潤(rùn)滑油等改善冷卻效果的方法也未能解決空壓機(jī)排氣溫度急速升高的問題，后拆開溫控閥檢查，發(fā)現(xiàn)溫控閥彈簧斷裂，閥桿卡死，后更換溫控閥后設(shè)備運(yùn)行正常。

溫控閥安裝在冷卻器前方，其功能是依靠自身的溫控元件維持排氣溫度在壓力露點(diǎn)溫度以上。剛開機(jī)時(shí)，潤(rùn)滑油溫度低，此時(shí)溫控閥會(huì)自動(dòng)把回流的回路打開，油則不經(jīng)過油冷卻器而進(jìn)入主機(jī)體內(nèi)，當(dāng)油溫不斷升高到熱力元件設(shè)定溫度時(shí)(美國(guó)壽力LS20-150LACSULL型空壓機(jī)熱力元件設(shè)定77℃)，溫控閥則根據(jù)油的溫度高低控制流向冷卻器和旁通管油量的比例，溫控元件受熱膨脹，推動(dòng)活塞關(guān)閉旁路通道，同時(shí)打開連接冷卻器的部分通道讓熱油進(jìn)入冷卻器冷卻，以此調(diào)節(jié)系統(tǒng)潤(rùn)滑油溫度，保證潤(rùn)滑溫度在正常范圍內(nèi)運(yùn)行，從而將排氣溫度控制在正常范圍。當(dāng)溫控閥控制元件出現(xiàn)故障時(shí)，溫控閥通往冷卻器的通道關(guān)閉，溫控器旁通閥處于開啟位置，熱油不能經(jīng)過冷卻器進(jìn)行冷卻而是通過旁路直接進(jìn)入主機(jī)，造成潤(rùn)滑油溫度急速升高以致空壓機(jī)排氣溫度超溫，當(dāng)溫度達(dá)到空壓機(jī)保護(hù)溫度時(shí)空壓機(jī)因保護(hù)控制而停機(jī)。故排氣溫度急速升高往往是由于溫控閥故障所致。

1.2 螺桿式空壓機(jī)排氣溫急逐漸升高的原因分析

1.2.1 冷卻系統(tǒng)問題引起排氣溫度逐漸升高

冷卻系統(tǒng)問題引起排氣溫度緩慢升高主要有3種情況：一是熱器器堵塞。當(dāng)周圍環(huán)境灰塵較多時(shí)，空壓機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)散熱器外表容易黏附一層粉塵或油泥，其冷卻管內(nèi)部也容易因油垢積累而堵塞，從而影響散熱效果。二是風(fēng)冷式螺桿空壓機(jī)冷卻風(fēng)扇供風(fēng)量小，不足以滿足冷卻器內(nèi)高溫潤(rùn)滑油換熱要求，從而影響冷卻器冷卻散熱效果；三是水冷式螺桿空壓機(jī)因冷卻水水質(zhì)差、冷卻水溫度高、冷卻水壓力和流量不足等原因會(huì)影響冷卻器換熱效果。這些都會(huì)導(dǎo)致排氣溫度緩慢升高超過空壓機(jī)正常運(yùn)行溫度。

1.2.2 工作環(huán)境、潤(rùn)滑油、油過濾器原因引起排氣溫度逐漸升高

空壓機(jī)工作環(huán)境中，機(jī)房的通風(fēng)散熱條件是最關(guān)鍵的因素，機(jī)房通風(fēng)散熱不好會(huì)使空壓機(jī)釋放的熱量不能及時(shí)擴(kuò)散，熱量在空壓機(jī)周圍聚集，使空壓機(jī)冷卻器因冷卻風(fēng)溫度高而影響潤(rùn)滑油冷卻效果，造成排氣溫度升高。

當(dāng)油過濾器堵塞或潤(rùn)滑油油位過低時(shí)，容易造成主機(jī)供油不足，壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)必須有經(jīng)過冷卻后的潤(rùn)滑油不斷置換機(jī)頭的潤(rùn)滑油，一旦進(jìn)入機(jī)頭的潤(rùn)滑油量不能滿足機(jī)頭應(yīng)有的潤(rùn)滑油量，機(jī)頭內(nèi)的潤(rùn)滑油溫度會(huì)不斷升高，嚴(yán)重時(shí)部分潤(rùn)滑油在高溫狀態(tài)下產(chǎn)生碳化積垢現(xiàn)象，已致排氣溫度隨工作時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸升高。另外潤(rùn)滑油標(biāo)號(hào)低或油質(zhì)差時(shí)，其黏度及比熱達(dá)不到高溫氣體冷卻要求，也會(huì)造成排氣溫度逐漸升高。

2 排氣溫度超溫故障處理措施

2.1 溫控閥故障處理措施

溫控閥處于油管路上濾油器與壓縮機(jī)之間，當(dāng)溫控閥故障時(shí)，由于油潤(rùn)滑不能得到及時(shí)冷卻，壓縮機(jī)啟動(dòng)后溫度急速上升，大約1min左右就會(huì)自動(dòng)停機(jī)。處理時(shí)拆下溫控閥，用手前后撥動(dòng)溫控閥閥桿，看其運(yùn)動(dòng)靈活情況和能否輕松復(fù)位。如發(fā)現(xiàn)撥動(dòng)困難或回位遲緩、不能復(fù)位等情況，則需進(jìn)一步解體溫控閥。解體后若溫控閥閥桿或閥孔有油垢，則需用砂紙打磨至閥桿輕松移動(dòng)；若彈簧斷裂或有異物卡塞，則需更換彈簧或清洗彈簧及彈簧座，必要時(shí)更換新的溫控閥。

2.2 冷卻系統(tǒng)問題處理措施

（1）水冷式螺桿空壓機(jī)冷卻水進(jìn)出口的溫差正常情況下是在5～8℃之間，如果溫差低于此范圍，可檢查油路是否堵塞、溫控閥未完全開啟或檢查潤(rùn)滑油流量是否充足，一旦檢查出油路堵塞或溫控閥未完全，可根據(jù)情況采取清通油路系統(tǒng)或更換溫控閥閥芯等方式解決。如果冷卻水進(jìn)出口溫差大于5～8℃之間，可考慮水流量太小或壓力不足，可采取調(diào)整冷卻水流量、壓力的方式解決。

（2）風(fēng)冷式螺桿空壓機(jī)冷卻故障主要是冷卻風(fēng)量小，或是由于冷卻器外表面被周圍的粉塵堵塞風(fēng)道，冷卻風(fēng)沒有形成對(duì)流導(dǎo)致冷卻效果差，可采取用壓縮空氣反吹冷卻器風(fēng)道將堵塞物反吹出來，或?qū)⒗鋮s器拆下后用水清洗。另外冷卻器油道也存在被油垢堵塞現(xiàn)象，可將冷卻器進(jìn)出口接循環(huán)水泵，用加有清洗劑的藥水對(duì)冷卻器內(nèi)堵塞物進(jìn)行循環(huán)清洗，清洗后用壓縮空氣將冷卻器內(nèi)壁和外部散熱片吹干即可。

2.3 工作環(huán)境、油過濾器、潤(rùn)滑油問題處理措施

（1）工作環(huán)境問題處理措施： 2011年以前，紅磷分公司空壓站機(jī)房采用磚混結(jié)構(gòu)，四周用磚砌筑，四周留門窗，型號(hào)為L(zhǎng)S20-150LACSULL的螺桿式風(fēng)冷型空壓機(jī)就安裝在機(jī)房?jī)?nèi)，另外還配置有6臺(tái)活塞水冷式空氣空壓機(jī)。實(shí)際運(yùn)行中LS20-150LACSULL型螺桿式風(fēng)冷型空壓機(jī)產(chǎn)生的熱量最大，其熱量直接排入機(jī)房?jī)?nèi)而使機(jī)房?jī)?nèi)溫度升高，導(dǎo)致空壓機(jī)經(jīng)常處于高溫環(huán)境下工作運(yùn)行，排氣溫度常常在98～102℃左右，嚴(yán)重影響空壓機(jī)正常運(yùn)行。為改善機(jī)房空壓機(jī)的工作環(huán)境，分公司實(shí)施了“空壓機(jī)熱量引流”改造，在空壓機(jī)排風(fēng)口處加裝了排風(fēng)管道，同時(shí)在排風(fēng)管道出口加裝了一臺(tái)型號(hào)為SF5-4-0．75kW/220V的軸流風(fēng)機(jī)將空壓機(jī)產(chǎn)生的熱量抽出機(jī)房外，從而改善了機(jī)房?jī)?nèi)工作環(huán)境，改造后空壓機(jī)排氣溫度恢復(fù)到正常狀態(tài)，保持在90～98℃之間運(yùn)行。

（2）油過濾器問題處理措施：一旦油中的雜質(zhì)附著在濾芯上引起堵塞，易造成主機(jī)供油不足，使排氣溫度偏高，此時(shí)必須更換油過濾器芯。另外，當(dāng)油濾芯太臟時(shí)潤(rùn)滑油會(huì)因阻力過大而影響循環(huán)，潤(rùn)滑油無法按正常流量進(jìn)入空壓機(jī)，空壓機(jī)會(huì)因冷卻潤(rùn)滑油不足而升溫。當(dāng)進(jìn)出油壓差超過0．1MPa時(shí)就需更換濾芯。

（3）潤(rùn)滑油問題處理措施：停機(jī)檢查油面低于油視鏡所標(biāo)注下線時(shí)應(yīng)立即進(jìn)行補(bǔ)充潤(rùn)滑油。開機(jī)運(yùn)行檢查油視鏡時(shí)，在油視鏡處應(yīng)看見潤(rùn)滑油跳動(dòng)現(xiàn)象，防止?jié)櫥陀兔孢^低。另外油標(biāo)號(hào)低或油質(zhì)差也是影響空壓機(jī)排氣溫度之一，建議采用原設(shè)備生產(chǎn)廠商提供的專用壓縮機(jī)油，用其他低標(biāo)號(hào)或劣質(zhì)油時(shí)其黏度及比熱達(dá)不到該設(shè)備的潤(rùn)滑油要求時(shí)，會(huì)造成溫度過高。

3 預(yù)防措施

（1）改善空壓機(jī)工作環(huán)境，特別是夏季高溫季節(jié)需改善機(jī)房通風(fēng)散熱條件。

（2）水冷式空壓機(jī)可在進(jìn)水管端安裝過濾網(wǎng)并根據(jù)環(huán)境情況定期對(duì)冷卻器進(jìn)行清理，防止異物堵塞冷卻通道，在夏季高溫時(shí)適當(dāng)增加冷卻水量。

（3）定期檢查溫控閥，必要時(shí)更換易損件，使其保持良好狀態(tài)。

（4）采用原設(shè)備生產(chǎn)廠商提供的專用壓縮機(jī)油，定期對(duì)空壓機(jī)內(nèi)潤(rùn)滑油取樣分析，防止油路系統(tǒng)產(chǎn)生積炭現(xiàn)象。

（5）當(dāng)油過濾器出現(xiàn)報(bào)警情況時(shí)應(yīng)及時(shí)更換，避免油過濾器堵塞而影響潤(rùn)滑油順利進(jìn)入主機(jī)而導(dǎo)致主機(jī)缺油。

（6）嚴(yán)格按操作規(guī)程和設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程操作和維護(hù)設(shè)備，按規(guī)程有計(jì)劃地做好空壓機(jī)維護(hù)保養(yǎng)和檢修、操作運(yùn)行工作。

4 結(jié)語

在各種類型的空壓機(jī)使用中，螺桿空壓機(jī)因具有噪聲和振動(dòng)低、可靠性高、操作維護(hù)方便、動(dòng)力平衡好及適應(yīng)性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制而得以廣泛應(yīng)用，然在使用過程中常因排氣溫度超高的導(dǎo)致壓縮機(jī)頻繁停機(jī)。設(shè)備管理、維護(hù)和操作人員能及時(shí)正確判斷空壓機(jī)排氣溫度升高的原因，采取正確的方法處理故障，同時(shí)實(shí)施有效的預(yù)防措施，能有效保證空壓機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)企業(yè)維持正常的生產(chǎn)次序、降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益起到積極的作用。