螺桿空氣壓縮機(jī)跳閘的原因分析及優(yōu)化措施

閆東東，閆巧峰，趙華，曹錦龍，王慧(陜西北元集團(tuán)錦源化工有限公司，陜西 神木 719319)

0 引言

螺桿空氣壓縮機(jī)在火電廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中發(fā)揮著重要的作用，保持其正常運(yùn)轉(zhuǎn)是提高氮?dú)猱a(chǎn)量的基本前提，氮?dú)庥挚捎糜谠O(shè)備維修中氣體的置換等，所以螺桿空氣壓縮機(jī)的狀態(tài)是否良好決定著火電廠的整體工作能否順利進(jìn)行。螺桿空氣壓縮機(jī)在啟動(dòng)時(shí)經(jīng)常有跳閘現(xiàn)象的發(fā)生，不利于生產(chǎn)活動(dòng)，因此對(duì)其跳閘原因的分析及優(yōu)化措施的研究具有尤為深遠(yuǎn)的重要意義。一般來(lái)說(shuō)，螺桿空氣壓縮機(jī)有著比較完善的自我保護(hù)功能，能夠?qū)ζ溥\(yùn)行過(guò)程中的異常情況及時(shí)反映，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，從而為故障診斷提供一定的參考。

1 螺桿空氣壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

螺桿空氣壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。本廠本工序生產(chǎn)濕空氣設(shè)計(jì)能力是單臺(tái)螺桿空壓機(jī)52.6 Nm3/min，離心空壓機(jī)250 Nm3/min，最大生產(chǎn)能力是973.4 Nm3/min。主機(jī)和輔機(jī)共同組成了一臺(tái)完整的螺桿空氣壓縮機(jī)組。主機(jī)的主要構(gòu)成是螺桿空氣壓縮機(jī)的主機(jī)和電機(jī)。輔機(jī)的主要結(jié)構(gòu)是排氣結(jié)構(gòu)、冷卻結(jié)構(gòu)、油氣分離結(jié)構(gòu)、電氣結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)等。

圖1 螺桿空氣壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

工作原理：兩個(gè)按照一定傳動(dòng)比反向旋轉(zhuǎn)且又相互咬合的螺旋轉(zhuǎn)子平行配置在倒8字形鑄鐵機(jī)殼中，陽(yáng)轉(zhuǎn)子的外徑要比陰轉(zhuǎn)子大，陰轉(zhuǎn)子有六個(gè)螺旋形齒子，陽(yáng)轉(zhuǎn)子有五個(gè)。工作腔由齒槽、端蓋和機(jī)殼內(nèi)壁面共同組成，其功能類似于氣缸，轉(zhuǎn)子的齒功能類似于活塞。吸氣、排氣孔口在機(jī)殼兩端呈對(duì)角線排布，一旦陽(yáng)、陰轉(zhuǎn)子開(kāi)始反向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子的齒脫開(kāi)或進(jìn)入都會(huì)引發(fā)容積的改變，達(dá)成吸氣、壓縮和排氣的循環(huán)，從而完成壓縮空氣產(chǎn)出的工作目的。

2 螺桿空氣壓縮機(jī)的跳閘故障分析及相對(duì)應(yīng)的措施

如上文所說(shuō)，螺桿空氣壓縮機(jī)遇到故障問(wèn)題會(huì)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，引發(fā)其故障而發(fā)出警報(bào)的原因有很多。在螺桿空氣壓縮機(jī)報(bào)警信號(hào)中，主機(jī)排氣溫度過(guò)高是最常見(jiàn)的原因，同時(shí)也可能存在通風(fēng)設(shè)備可能出現(xiàn)故障問(wèn)題、油位過(guò)低、主機(jī)油壓壓力不強(qiáng)、設(shè)備出現(xiàn)短路現(xiàn)象、由于其長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致輸電線截面積較小等原因[1]。接下來(lái)本文對(duì)跳閘的各種可能故障進(jìn)行分析。

2.1 主機(jī)排氣溫度高原因分析和處置措施

排氣溫度傳感器作為螺桿空氣壓縮機(jī)的一個(gè)元件，其主要職責(zé)是監(jiān)視從空壓機(jī)產(chǎn)出的油氣混合物溫度，超過(guò)一定溫度會(huì)報(bào)警，超過(guò)更高溫度會(huì)導(dǎo)致跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。而在整個(gè)油循環(huán)系統(tǒng)中，影響油循環(huán)的配件很多，比如，斷油電磁閥，油控閥，油冷卻器，止逆閥，溫控閥等等。這些配件操作不當(dāng)或出現(xiàn)問(wèn)題都有可能導(dǎo)致油溫升高，最終使螺桿空氣壓縮機(jī)發(fā)生跳閘現(xiàn)象[2]。

2.1.1 斷油電磁閥故障及措施

故障分析：斷油電磁閥的作用是防止螺桿空氣壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)，吸氣口不在噴出潤(rùn)滑油。斷油電磁閥腔內(nèi)有通孔，連接著不同的油管，腔內(nèi)的電磁鐵受到通電影響就會(huì)控制閥體移動(dòng)，進(jìn)而關(guān)閉和開(kāi)啟某些排油孔，通過(guò)油的壓力推動(dòng)機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)，達(dá)到斷油電磁閥的工作目的。在其正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，斷油電磁閥的受到電力影響打開(kāi)油路，而當(dāng)其停機(jī)時(shí)，電力供應(yīng)不上會(huì)切斷油路[3]。螺桿空氣壓縮機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，斷油電磁閥的電磁鐵應(yīng)該受到電力影響而工作，但如果此時(shí)電磁閥不得電，就會(huì)導(dǎo)致油溫急劇升高，螺桿壓縮機(jī)啟動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)而跳閘。處置措施：應(yīng)對(duì)斷油電磁閥進(jìn)行檢查，確定其問(wèn)題后進(jìn)行清洗或及時(shí)更換。

2.1.2 溫控閥故障及措施

故障分析：對(duì)溫控閥來(lái)說(shuō)，當(dāng)螺桿空氣壓縮機(jī)剛剛啟動(dòng)時(shí)，設(shè)備內(nèi)溫度較低，油溫也較低，潤(rùn)滑油不能充分發(fā)揮潤(rùn)滑作用，甚至?xí)龀鲆徊糠炙b于螺桿空氣壓縮機(jī)的保護(hù)作用，此時(shí)的潤(rùn)滑油不會(huì)經(jīng)過(guò)冷卻器而會(huì)經(jīng)過(guò)溫控閥，當(dāng)設(shè)備內(nèi)油溫升上來(lái)之后，溫控閥的特定通道關(guān)閉[4]，油冷卻器會(huì)對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行冷卻處理。當(dāng)溫控閥的膜片或其它元件損壞時(shí)，本應(yīng)該關(guān)閉的特定通道不能及時(shí)關(guān)閉，導(dǎo)致高溫油進(jìn)入此通道，冷卻器不能發(fā)揮其降低油溫的作用，從而使得油溫處在較高溫度上，導(dǎo)致跳閘現(xiàn)象。

處置措施：此時(shí)要對(duì)溫控閥進(jìn)行檢查，及時(shí)更換溫控閥或其內(nèi)部的元件，來(lái)保持其能正常工作，防止跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。

2.1.3 油冷卻器故障及措施

故障分析：對(duì)油冷卻器來(lái)說(shuō)，顧名思義其主要工作職責(zé)就是對(duì)溫油進(jìn)行冷卻，從而保持油溫在合理范圍內(nèi)以便于油可以順利進(jìn)入到主機(jī)中。通過(guò)對(duì)出入口的冷卻水溫差判定可以有效清晰冷卻效果。一旦油冷卻器沒(méi)能發(fā)揮其應(yīng)盡的職責(zé)，就會(huì)導(dǎo)致油溫升高，出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。

故障影響因素：第一，冷卻水質(zhì)量差，水中含有的鈣鎂離子過(guò)多，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)時(shí)油冷卻器內(nèi)部銅管發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，使得銅管通道內(nèi)部水流空間變小，冷卻效果降低。第二，冷卻水通道的分隔室密封元件損壞，使得密封效果變差，發(fā)生水路“短路”現(xiàn)象[5]。第三，油冷卻器泄漏，使油冷卻器走油的殼程壓力大于走水的管程壓力，潤(rùn)滑油漏入冷卻水中，導(dǎo)致主機(jī)缺乏潤(rùn)滑油使得溫度升高。第四，對(duì)于油冷卻器和后冷卻器串聯(lián)使用的機(jī)型來(lái)說(shuō)，后冷卻器漏水導(dǎo)致冷卻水無(wú)法進(jìn)入油冷卻器，使得降油溫效果變差，進(jìn)入主機(jī)油溫升高，發(fā)生跳閘現(xiàn)象。

處置措施：對(duì)于這些故障的處理，首先要保證水質(zhì)量合格，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)降低水中的鈣鎂離子濃度，降低結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生概率。其次，檢查冷卻水通道的密封元件，發(fā)現(xiàn)其損壞要及時(shí)維修或更換。再次，檢查油冷卻器是否有漏油現(xiàn)象并及時(shí)維修。最后，對(duì)后冷卻器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)漏水現(xiàn)象及時(shí)維修。

2.1.4 止逆閥故障及措施

故障分析：對(duì)于止逆閥來(lái)說(shuō)，其作用是螺桿空氣壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)，防止油細(xì)分離器內(nèi)的壓縮空氣倒回主機(jī)中，導(dǎo)致較大量的潤(rùn)滑油從主機(jī)進(jìn)氣口噴出。當(dāng)止逆閥閥芯卡澀或回彈裝置失效會(huì)導(dǎo)致其不能正常發(fā)揮作用，引起壓縮空氣返回至主機(jī)內(nèi)，潤(rùn)滑油從主機(jī)口噴出，因缺油導(dǎo)致溫度升高，發(fā)生跳閘現(xiàn)象。

處置措施：對(duì)此故障的處理，應(yīng)及時(shí)檢查止逆閥，如發(fā)現(xiàn)有閥芯卡澀或回彈裝置失靈要及時(shí)更換相關(guān)的元件。

2.1.5 潤(rùn)滑油故障及措施

故障分析：潤(rùn)滑油質(zhì)量不過(guò)關(guān)，或者沒(méi)能做到及時(shí)更換潤(rùn)滑油，使得潤(rùn)滑油使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，油質(zhì)變臟，潤(rùn)滑油中水分過(guò)多，都會(huì)導(dǎo)致主機(jī)溫度升高，引發(fā)跳閘現(xiàn)象。

處置措施：在日常生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)，要對(duì)潤(rùn)滑油情況及時(shí)關(guān)注，選擇質(zhì)量較好的潤(rùn)滑油并及時(shí)更換，防止因潤(rùn)滑油質(zhì)量不合格引發(fā)的跳閘現(xiàn)象，給企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2.2 引起螺桿空氣壓縮機(jī)跳閘現(xiàn)象的其他原因分析和優(yōu)化措施

其他故障分析：除因主機(jī)排氣溫度高而引起螺桿空氣壓縮機(jī)跳閘外，通風(fēng)不良、排氣壓力設(shè)置不合理、電壓以及電流不穩(wěn)定、電線老化、油氣分離器堵塞等都會(huì)導(dǎo)致螺桿空氣壓縮機(jī)出現(xiàn)跳閘故障，此時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的壓力會(huì)驟然降低，容易引發(fā)安全事故。

處置措施：當(dāng)出現(xiàn)跳閘事故時(shí)，應(yīng)對(duì)螺桿空氣壓縮機(jī)及時(shí)檢查。除了上述內(nèi)容之外，還要對(duì)通風(fēng)裝置進(jìn)行及時(shí)檢查，發(fā)現(xiàn)通風(fēng)情況不太理想，在對(duì)通風(fēng)裝置進(jìn)行相應(yīng)的改善后還可以考慮進(jìn)行人工通風(fēng)；如果發(fā)現(xiàn)排氣壓力設(shè)置不合理要及時(shí)更正，排氣壓力如果超過(guò)設(shè)備的額定壓力，電機(jī)會(huì)超載運(yùn)行引發(fā)發(fā)熱現(xiàn)象，導(dǎo)致跳閘現(xiàn)象發(fā)生[6]；對(duì)螺桿空氣壓縮機(jī)的所用電壓以及電流進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)異常，要及時(shí)采取措施保證電壓和電流的穩(wěn)定和正確；對(duì)設(shè)備電線也要進(jìn)行檢查和維修，如果發(fā)生設(shè)備短路現(xiàn)象也會(huì)導(dǎo)致跳閘現(xiàn)象的出現(xiàn)，定期對(duì)電線進(jìn)行更換，通過(guò)增大電線截面積來(lái)達(dá)到減少產(chǎn)熱的目的，使得溫度在合理范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)跳閘事故；檢查油氣分離器是否存在堵塞現(xiàn)象，一旦堵塞會(huì)引起電機(jī)超載溫度升高，發(fā)生跳閘，如果存在堵塞現(xiàn)象，要對(duì)濾芯進(jìn)行及時(shí)處理或更換。

3 結(jié)語(yǔ)

螺桿空氣壓縮機(jī)作為制氮工序的重要設(shè)備，保持其完好可靠是提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的必備前提。螺桿空氣壓縮機(jī)在出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象時(shí)，要引起相關(guān)人員的充分重視，一方面異常停機(jī)會(huì)導(dǎo)致企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益嚴(yán)重受損，另一方面跳閘又容易引發(fā)安全事故，存在著造成人員傷亡的安全隱患。因此，在日常生產(chǎn)中必須強(qiáng)化對(duì)螺桿空氣壓縮機(jī)的日常管理與維護(hù)，加強(qiáng)對(duì)斷油電磁閥、油過(guò)濾器、溫控閥、油冷卻器、止逆閥、潤(rùn)滑油質(zhì)量和規(guī)格、通風(fēng)設(shè)備、排氣壓力、設(shè)備電線、電壓和電流等進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行解決，防治跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。另外，要求本工序相關(guān)操作人員必須掌握螺桿空氣壓縮機(jī)的工作原理，透過(guò)現(xiàn)象看到故障的本質(zhì)，提高維修的質(zhì)量和能力，從而促進(jìn)制氮工段產(chǎn)能進(jìn)一步增加。