減少空壓機(jī)排氣溫度高故障停機(jī)的措施

張振東，張聰泰

（酒鋼集團(tuán)宏晟電熱公司，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

前言

排氣溫度高故障是一種空壓機(jī)運(yùn)行過程中常見故障,出現(xiàn)的頻次較高。產(chǎn)生排氣溫度高的原因很多，主要集中在：潤滑油回路故障導(dǎo)致的排氣溫度高;水、油冷卻回路故障導(dǎo)致的排氣溫度高;檢測元件、控制回路導(dǎo)致的等?？諌簷C(jī)排氣溫度高不僅影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行造成設(shè)備緊急停車,同時(shí)還會(huì)加劇設(shè)備內(nèi)部元件損耗,影響設(shè)備運(yùn)行壽命;此外還會(huì)影響設(shè)備潤滑油脂的使用周期引起潤滑油性能劣化,導(dǎo)致壓縮機(jī)葉片燒損等嚴(yán)重事故。

1 機(jī)組概況

西北某電廠裝配4×350 MW 超臨界機(jī)組，配備美國康普愛公司生產(chǎn)的L260G 螺桿式空壓機(jī)，主機(jī)是單級(jí)容積式回轉(zhuǎn)機(jī)械壓縮機(jī)，主機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)主要是安裝在壓縮腔外的滾柱軸承，支撐螺旋轉(zhuǎn)子；裝在吸氣端滾柱軸承，承載螺旋轉(zhuǎn)子徑向負(fù)荷；裝在排氣端的圓錐滾柱軸承，承載螺旋轉(zhuǎn)子軸向載荷同時(shí)起到軸向定位作用。氣體進(jìn)入壓縮腔內(nèi)后通過嚙合的螺旋轉(zhuǎn)子在進(jìn)行壓縮，增加氣體壓力后排出，達(dá)到氣體壓縮的目地。

2 目前存在的問題

該空壓機(jī)主要用以為現(xiàn)場氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供儀用壓縮氣源，同時(shí)也為鍋爐除灰除渣設(shè)備提供輸出用壓縮氣源，裝機(jī)容量共14 臺(tái)，在空壓機(jī)運(yùn)行過程中多次出現(xiàn)“排氣溫度高”停機(jī)故障，此類停機(jī)故障輕則導(dǎo)致空壓機(jī)非計(jì)劃停機(jī)，對(duì)電廠機(jī)組的正常設(shè)備運(yùn)行管理帶來影響，重則導(dǎo)致空壓機(jī)設(shè)備燒損或?qū)е鹿┈F(xiàn)場氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的儀用壓縮氣源壓力下降，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)誤動(dòng)和拒動(dòng)的情況，威脅電廠機(jī)組的穩(wěn)定生產(chǎn)。

同時(shí)該類故障逐年呈遞增趨勢，根據(jù)對(duì)2017 年至2019 年電廠空壓機(jī)因排氣溫度高造成停機(jī)故障的統(tǒng)計(jì)，共計(jì)19 次。其中2017 年4 次，2018 年7 次，2019 年8 次。因此提高空壓機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間，減少空壓機(jī)排氣溫度高故障停機(jī)次數(shù)，成為了電廠一個(gè)亟待解決的問題。

3 問題原因及數(shù)據(jù)分析

通過對(duì)L260G 螺桿式空壓機(jī)冷卻原理進(jìn)行分析，如圖1 所示，空氣進(jìn)入主壓縮室壓縮，壓縮后空氣進(jìn)入油氣桶推動(dòng)油氣桶內(nèi)低溫潤滑油反向進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)降低壓縮機(jī)內(nèi)部溫度的作用。冷卻后的油氣混合氣體通過壓縮機(jī)排出后再次進(jìn)入油氣桶實(shí)現(xiàn)過濾，過濾后的潤滑油通過冷油冷卻后，再次進(jìn)行壓縮機(jī)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)主壓縮室內(nèi)各部件循環(huán)潤滑及冷卻作用。因此可以得出，引起空壓機(jī)排氣溫度高的主要原因在于潤滑油冷卻能力不足。

圖1 壓縮機(jī)潤滑油系統(tǒng)圖

根據(jù)對(duì)2017 年至2019 年電廠空壓機(jī)因排氣溫度高造成停機(jī)故障的統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行分類匯總及分析，總結(jié)出下列幾種導(dǎo)致空壓機(jī)排氣溫度高故障主要原因。如表1所列，其中“潤滑油量不足及潤滑油油質(zhì)劣化冷卻不充分”占比最高為31.58%；“油過濾網(wǎng)堵塞造成的供油不暢”占比為26.32%；“混流閥不動(dòng)作造成的油溫高跳機(jī)”占比為21.05%；概括起來上述三項(xiàng)主要體現(xiàn)由于設(shè)備問題導(dǎo)致潤滑油冷卻能力不足，使空壓機(jī)在運(yùn)行過程中排氣溫度升高，共計(jì)占比為78.94%。因此解決設(shè)備問題提高潤滑油冷卻能力，是減少空壓機(jī)排氣溫度高故障停機(jī)問題的主要方向。而由于氣路及電路問題產(chǎn)生的“氣路中電磁閥故障導(dǎo)致進(jìn)氣閥打開不全造成溫度高”及測量元件故障導(dǎo)致測量失準(zhǔn)，誤發(fā)溫度高信號(hào)的“溫度傳感器故障造成的空壓機(jī)跳機(jī)”共計(jì)占比為21.06%，是減少空壓機(jī)排氣溫度高故障停機(jī)次數(shù)問題的次要方向。下文對(duì)幾種情況產(chǎn)生原因及解決方案進(jìn)行逐一說明。

表1 2017年～2019年空壓機(jī)因排氣溫度高故障原因統(tǒng)計(jì)

（1）潤滑油量不足及潤滑油油質(zhì)劣化冷卻不充分

產(chǎn)生原因：在空壓機(jī)的運(yùn)行過程中，冷卻后的油氣混合氣體再次進(jìn)入油氣桶進(jìn)行過濾，通過冷油冷卻后，再次進(jìn)入主壓縮室內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻的作用，此過程中若潤滑油變質(zhì)或油位低，將導(dǎo)致主壓縮室內(nèi)各部件摩擦力增加或冷卻量減少，造成壓縮機(jī)內(nèi)部溫度持續(xù)升高，最終導(dǎo)致排氣溫度高跳機(jī)。

解決方案：在空壓機(jī)啟動(dòng)前及運(yùn)行過程中需對(duì)潤滑油量進(jìn)行檢查及在運(yùn)行過程中周期性的對(duì)油質(zhì)進(jìn)行檢測，保證潤滑油量及油質(zhì)始終處于合格狀態(tài)。

（2）油過濾網(wǎng)堵塞造成的供油不暢

產(chǎn)生原因：空壓機(jī)長期運(yùn)行過程中，由于主壓縮室內(nèi)機(jī)械部分的不斷摩擦及高溫環(huán)境對(duì)潤滑油油質(zhì)的影響，使?jié)櫥椭胁豢杀苊獾漠a(chǎn)生金屬雜質(zhì)及油脂碳化物等，長時(shí)間使用導(dǎo)致雜質(zhì)不斷沉積到過濾器濾網(wǎng)中，造成油過濾器濾網(wǎng)堵塞，進(jìn)入主壓縮室的油量不足，使主壓縮室內(nèi)部沒有足夠的潤滑油進(jìn)行潤滑及冷卻，從而使排氣不斷升高，導(dǎo)致排氣溫度高跳機(jī)。

解決方案：結(jié)合空壓機(jī)設(shè)備檢修，定期對(duì)進(jìn)行油過濾網(wǎng)檢查清掃，對(duì)油過濾網(wǎng)堵塞要結(jié)合油質(zhì)情況進(jìn)行分析，及時(shí)更換潤滑油或進(jìn)行過濾，減少雜質(zhì)的產(chǎn)生，同時(shí)在運(yùn)行過程中，周期性的對(duì)油質(zhì)進(jìn)行檢測，保證油過濾網(wǎng)狀態(tài)正常。

（3）混流閥不動(dòng)作造成的油溫高

產(chǎn)生原因：空壓機(jī)啟動(dòng)時(shí)油溫較低，混流閥不動(dòng)作，潤滑油通過旁路不通過冷卻器直接進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)部進(jìn)行冷卻，當(dāng)油溫大于66 ℃時(shí)，旁路完全關(guān)閉，此時(shí)潤滑油完全通過混流閥進(jìn)行冷卻器進(jìn)行降溫冷卻后進(jìn)行壓縮機(jī)內(nèi)部，最大程度保證了潤滑油的冷卻效果，同時(shí)也減少了油氣中水份的聚集，如果混流閥在油溫大于66 ℃時(shí)未及時(shí)進(jìn)行切換，將使溫度較高的潤滑油無法通過油冷卻器進(jìn)行降溫，導(dǎo)致壓縮機(jī)機(jī)體內(nèi)溫度升高，壓縮機(jī)溫度保護(hù)跳機(jī)。

解決方案：定期對(duì)混流閥進(jìn)行清洗，減少閥芯卡澀的現(xiàn)象同時(shí)對(duì)潤滑油進(jìn)行定期濾油，減少油質(zhì)中的雜質(zhì)含量，有效保證設(shè)備的長周期可靠運(yùn)行。

（4）溫度傳感器故障

產(chǎn)生原因：為確保空壓機(jī)的安全運(yùn)行，安裝了多個(gè)溫度元件進(jìn)行溫度檢測，同時(shí)溫度信號(hào)接入溫度巡測裝置，當(dāng)任意一點(diǎn)溫度超出設(shè)定值時(shí)，空壓機(jī)發(fā)跳機(jī)指令，在實(shí)際運(yùn)行過程中由于溫度元件性能劣化，誤發(fā)溫度高信號(hào)，導(dǎo)致壓縮機(jī)溫度保護(hù)跳機(jī)。

解決方案：將空壓機(jī)溫度引入主機(jī)DCS 系統(tǒng)，對(duì)于溫度采用三取二的判斷方式，同時(shí)加入溫度信號(hào)質(zhì)量判斷，當(dāng)溫度元件正常測量沒有突變的情況下，三點(diǎn)溫度中有二點(diǎn)同時(shí)超出設(shè)定值，方可觸發(fā)溫度高停機(jī)信號(hào)，避免了由于溫度元件性能劣化導(dǎo)致溫度突變，引起誤動(dòng)的可能性。

（5）氣路中電磁閥故障導(dǎo)致進(jìn)氣閥打開不全

產(chǎn)生原因：空壓機(jī)運(yùn)行過程中進(jìn)氣閥的開度由電磁閥控制氣體壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果兩個(gè)閥都通電，進(jìn)氣閥活塞內(nèi)的控制壓力釋放出來使進(jìn)氣閥打開。因此當(dāng)電磁閥IVC 和IVO 由于氣體內(nèi)雜質(zhì)導(dǎo)致閥芯卡澀或電磁閥在長期使用過程，線圈絕緣老化造成線圈勵(lì)磁性能下降，閥芯不能完全打開情況，導(dǎo)致進(jìn)氣閥活塞內(nèi)釋放壓力較小，進(jìn)氣閥不動(dòng)作或動(dòng)作較小，導(dǎo)致空氣進(jìn)氣量小，造成進(jìn)入主壓縮室內(nèi)氣量少，主壓縮室內(nèi)氣體反復(fù)壓縮，氣體溫度不斷升高，從而使排氣不斷升高，導(dǎo)致排氣溫度高跳機(jī)。

解決方案：定期對(duì)電磁閥閥芯進(jìn)行清洗，減少閥芯卡澀的現(xiàn)象同時(shí)結(jié)合檢修對(duì)電磁閥線圈絕緣進(jìn)行測量并形成記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)電磁閥線圈絕緣值有明顯降低時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)電磁閥線圈進(jìn)行更換，確保磁閥線圈絕緣正常，能有效避免此類情況的發(fā)生。

4 實(shí)施效果

通過對(duì)產(chǎn)生原因的分析及制訂解決方案的執(zhí)行，對(duì)潤滑油量、混流閥、油過濾器、及電磁閥進(jìn)行定期檢查、清洗，周期性的油質(zhì)檢測，同時(shí)對(duì)溫度傳感器停機(jī)邏輯的改造，減少溫度元件誤動(dòng)的情況，2020全年共發(fā)生了2起空壓機(jī)因排氣溫度高造成停機(jī)故障，故障率下降了89.4%，如圖2所示，有效地減少了空壓機(jī)排氣溫度高故障停機(jī)的發(fā)生，提高空壓機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間。

圖2 2017-2020年空壓機(jī)故障統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)語

對(duì)空壓機(jī)對(duì)跳機(jī)原因進(jìn)行分析，找出導(dǎo)致跳機(jī)的薄弱環(huán)節(jié)，通過技術(shù)改造及提高檢修和設(shè)備檢查質(zhì)量，周期性的對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)，有針對(duì)性的對(duì)不足之處進(jìn)行逐一解決，采用技術(shù)手段，減少可能導(dǎo)致空壓機(jī)溫度高跳機(jī)的因素。為空壓機(jī)長期穩(wěn)定、安全運(yùn)行創(chuàng)造充分的外部條件。