噴油螺桿式空氣壓縮機(jī)常見故障分析與排除

楊 超

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司能源動(dòng)力廠，山東濟(jì)南 250100）

0 引言

噴油螺桿式空氣壓縮機(jī)作為生產(chǎn)系統(tǒng)中供應(yīng)氣源的重點(diǎn)設(shè)備，具有操作便捷、維修方便、振幅低、噪聲小、效率高以及故障率低等特點(diǎn)。如果噴油螺桿式空氣壓縮機(jī)出現(xiàn)故障，會(huì)直接影響整個(gè)供氣系統(tǒng)，進(jìn)而對(duì)后續(xù)生產(chǎn)造成很大的影響，帶來(lái)的損失將不可估量。

1 噴油螺桿式空氣壓縮機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)

噴油螺桿式空氣壓縮機(jī)主要由主機(jī)和輔機(jī)構(gòu)成，主機(jī)主要包括空氣壓縮機(jī)和主電機(jī)，輔機(jī)主要包括排氣系統(tǒng)、噴油及油氣分離系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等。

此類型的壓縮機(jī)為雙軸容積式回轉(zhuǎn)型，其進(jìn)氣口位于機(jī)殼的上側(cè)，而排氣口位于下側(cè)。一對(duì)高精度的主（陽(yáng)）、副（陰）轉(zhuǎn)子，水平且平行安裝于機(jī)殼的內(nèi)部，其轉(zhuǎn)子的兩端均由軸承支承定位，主轉(zhuǎn)子有5 個(gè)形齒且直徑大，副轉(zhuǎn)子有6 個(gè)形齒且直徑小，齒形均為螺旋形狀?？諝鈮嚎s機(jī)和主電機(jī)之間使用梅花形彈性聯(lián)軸器連接傳動(dòng)。

電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器、高精度增速齒輪帶動(dòng)主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，主轉(zhuǎn)子帶動(dòng)副轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，主、副轉(zhuǎn)子的齒形相互嚙合。冷卻潤(rùn)滑油由壓縮機(jī)機(jī)殼的下側(cè)經(jīng)由噴嘴噴入轉(zhuǎn)子間的嚙合部位，并與空氣充分混合，從而帶走因油氣壓縮而產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而起到冷卻的效果。同時(shí)，產(chǎn)生油膜，防止主、副轉(zhuǎn)子直接接觸產(chǎn)生磨損以及減少因高速壓縮所產(chǎn)生的噪音。

2 噴油螺桿式空氣壓縮機(jī)工作原理

此類型壓縮機(jī)的工作循環(huán)共分為4 個(gè)部分，分別為吸氣過程、封閉和運(yùn)輸過程、壓縮和噴油過程以及排氣過程。其工作原理是通過主、副轉(zhuǎn)子在機(jī)殼內(nèi)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)改變壓縮腔內(nèi)的工作容積，從而使氣體體積逐漸壓縮縮小，逐步提高壓縮氣體壓力的過程。

2.1 吸氣

在主轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)副轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)主、副轉(zhuǎn)子的齒溝空間轉(zhuǎn)至進(jìn)氣側(cè)壁開口時(shí)，其空間達(dá)到最大。此時(shí)，主、副轉(zhuǎn)子的齒溝空間與進(jìn)氣口自由空氣相連，外界的空氣被吸入在由主、副轉(zhuǎn)子以及殼體所形成的封閉腔內(nèi)。當(dāng)空氣充滿整個(gè)齒溝時(shí)，轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣側(cè)面端面就轉(zhuǎn)離了機(jī)殼的進(jìn)氣口，在齒溝間的空氣就會(huì)被封閉，稱為吸氣（圖1）。

圖1 吸氣

2.2 封閉和運(yùn)輸

當(dāng)主、副轉(zhuǎn)子完成吸氣時(shí)，兩個(gè)轉(zhuǎn)子的齒峰會(huì)與機(jī)殼形成一個(gè)封閉的空間。此時(shí)，空氣封閉在齒溝內(nèi)不再外流，稱為封閉。這時(shí)主、副轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，其齒峰與齒溝在吸氣側(cè)進(jìn)行嚙合，形成的嚙合面逐漸向排氣側(cè)移動(dòng)，稱為運(yùn)輸。

2.3 壓縮和噴油

在氣體輸送的過程中，嚙合面會(huì)向排氣側(cè)逐漸移動(dòng)，主、副轉(zhuǎn)子的齒間封閉容積會(huì)逐漸減小，齒溝內(nèi)的氣體被逐漸壓縮，壓力也逐漸升高，稱為壓縮。在壓縮的同時(shí)，潤(rùn)滑油會(huì)因壓力差的作用直接噴入壓縮室內(nèi)與空氣充分混合。

2.4 排氣

當(dāng)主、副轉(zhuǎn)子間的封閉容積轉(zhuǎn)到機(jī)殼排氣口時(shí)，此時(shí)的壓縮氣體壓力達(dá)到峰值，被壓縮的氣體就會(huì)開始逐漸排出，直到兩轉(zhuǎn)子的齒間容積為零時(shí)（即壓縮氣體完全排出），稱為排氣（圖2）。同時(shí)，主、副轉(zhuǎn)子的另一對(duì)齒已轉(zhuǎn)至進(jìn)氣端，形成最大空間，開始吸氣過程，由此開始下一個(gè)新的壓縮循環(huán)。

圖2 排氣

3 噴油螺桿式空氣壓縮機(jī)的故障分析與排除措施

3.1 壓縮機(jī)無(wú)法啟動(dòng)、電氣故障燈亮

壓縮機(jī)的主要作用是對(duì)空氣進(jìn)行連續(xù)壓縮，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)后續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定供氣。如果壓縮機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，就會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)工藝生產(chǎn)。其中，常見的故障原因?yàn)楸ｋU(xiǎn)絲燒損、保護(hù)繼電器故障、啟動(dòng)繼電器接通故障、起動(dòng)按鈕損壞或接線松動(dòng)、啟動(dòng)電壓較低、電動(dòng)機(jī)故障、壓縮機(jī)的機(jī)體故障、欠相保護(hù)繼電器動(dòng)作等?？梢酝ㄟ^及時(shí)檢查保險(xiǎn)絲、保護(hù)繼電器、啟動(dòng)繼電器、起動(dòng)按鈕、供電線路系統(tǒng)、壓縮機(jī)機(jī)體、電源線及接點(diǎn)等措施進(jìn)行故障排除，并視損壞情況進(jìn)行檢修和更換。

3.2 壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電流低

壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電流低于正常值，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)自行停機(jī)，這時(shí)應(yīng)及時(shí)啟動(dòng)備用機(jī)，待運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，再進(jìn)行故障原因查找和處理。其中，常見的故障原因有空氣濾芯堵塞、進(jìn)氣閥動(dòng)作不良、蝶型閥卡住不動(dòng)作、容調(diào)閥調(diào)整不當(dāng)、壓力設(shè)定不當(dāng)?shù)??？梢酝ㄟ^及時(shí)檢查空氣濾芯、進(jìn)氣閥、蝶形閥、容調(diào)閥等措施進(jìn)行排除，并視情況進(jìn)行檢修、調(diào)整、重設(shè)和更換。

3.3 壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)電流高的情況下自行停機(jī)

壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)電流高的情況下，電氣故障指示燈亮起，也會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)自行停機(jī)。其中，常見的故障原因?yàn)殡妷哼^低、排氣壓力過高、潤(rùn)滑油規(guī)格型號(hào)不正確、油細(xì)分離器堵塞、潤(rùn)滑油油壓偏高、壓縮機(jī)機(jī)體故障或者電路各接點(diǎn)接觸不良等?？梢酝ㄟ^及時(shí)檢查供電線路系統(tǒng)、壓力表、壓力開關(guān)、油號(hào)、油細(xì)分離器、壓縮機(jī)機(jī)體等措施進(jìn)行排除，并視損壞情況進(jìn)行檢修、調(diào)整和更換。

3.4 壓縮機(jī)排氣溫度低

一般情況下壓縮機(jī)排氣溫度的正常值為70 ℃，低于70 ℃會(huì)出現(xiàn)供氣不暢、影響后續(xù)生產(chǎn)。其中，常見的故障原因有冷卻水水量過大、機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境溫度偏低、排氣溫度表顯示不準(zhǔn)確、熱控制閥出現(xiàn)故障等。可以通過及時(shí)檢查冷卻水出口閥、機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境溫度、排氣溫度表以及熱控制閥等措施，并視情況進(jìn)行檢修、調(diào)整和更換，以消除故障。

3.5 壓縮機(jī)排氣溫度高

排氣溫度高是壓縮機(jī)運(yùn)行過程中的常見故障，如果持續(xù)運(yùn)行會(huì)嚴(yán)重影響排氣量；當(dāng)溫度過高時(shí)且超過設(shè)定值100 ℃，排氣高溫指示燈亮，則會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)自行停機(jī)。其中，常見的故障原因?yàn)闈?rùn)滑油油量不足、冷卻水量不足、冷卻水溫度偏高、機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境溫度偏高、油冷卻器堵塞、潤(rùn)滑油規(guī)格型號(hào)不正確、熱控制閥出現(xiàn)故障、空氣濾芯太臟、油過濾器堵塞或者溫度開關(guān)故障等。因此，可以通過及時(shí)檢查油位、進(jìn)出口水管溫度、進(jìn)水溫度、室內(nèi)溫度、進(jìn)出口水管溫差、油號(hào)、油是否經(jīng)過油冷卻器冷卻、熱控制閥、空氣濾芯、油過濾器、溫度開關(guān)等措施進(jìn)行排除，并視情況進(jìn)行檢修和更換，以此來(lái)消除故障。

3.6 空氣中含油分高

當(dāng)空氣中含油分較高時(shí)，潤(rùn)滑油添加的周期也會(huì)隨之縮短，特別是在無(wú)負(fù)荷狀態(tài)下，還會(huì)導(dǎo)致空氣濾芯冒煙。其中，常見的故障原因?yàn)橛臀贿^高、回油管限流孔阻塞、排氣壓力較低、油細(xì)分離器破損、壓力維持閥彈簧疲勞等。可以通過及時(shí)檢查油位、回油管限流孔、壓力開關(guān)、油細(xì)分離器以及彈簧等措施進(jìn)行排除，并視情況進(jìn)行檢修、調(diào)整和更換。

3.7 壓縮機(jī)無(wú)法空車運(yùn)轉(zhuǎn)

壓縮機(jī)在負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)前，必須先要進(jìn)行空車運(yùn)轉(zhuǎn)，如果無(wú)法空車，就要及時(shí)對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行全面檢查。其中，常見的故障原因?yàn)閴毫﹂_關(guān)故障失效、進(jìn)氣閥動(dòng)作不良、泄放電磁閥損壞、氣量調(diào)節(jié)膜片破損以及電腦主板故障等?？梢酝ㄟ^及時(shí)檢查壓力開關(guān)、進(jìn)氣閥、泄放電磁閥、氣量調(diào)節(jié)膜片及電腦主板等措施進(jìn)行排除，并視情況進(jìn)行檢修、調(diào)整和更換。

3.8 壓縮機(jī)無(wú)法滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)

壓縮機(jī)在進(jìn)氣壓力較低時(shí)，無(wú)法進(jìn)行滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致排氣壓力較低。其中，常見的故障原因?yàn)閴毫﹂_關(guān)故障、三相電磁閥故障、延時(shí)繼電器故障、進(jìn)氣閥動(dòng)作不良、壓力維持閥動(dòng)作不良、控制管路泄漏以及泄放電磁閥故障等。因此，可以通過及時(shí)檢查壓力開關(guān)、三相電磁閥、延時(shí)繼電器、進(jìn)氣閥、壓力維持閥、控制管路以及泄放電磁閥等措施進(jìn)行排除，并視情況進(jìn)行檢修、調(diào)整和更換，以此來(lái)消除故障。

3.9 壓縮機(jī)風(fēng)量低于正常值

當(dāng)壓縮機(jī)風(fēng)量低于正常值時(shí)，會(huì)影響壓縮機(jī)的正常運(yùn)行和后續(xù)生產(chǎn)。其中，常見的故障原因?yàn)榭諝鉃V芯堵塞、進(jìn)氣閥損壞、壓力維持閥的止回閥片與閥座產(chǎn)生磨損、油細(xì)分離器破損或堵塞、泄放電磁閥產(chǎn)生泄漏、容調(diào)閥調(diào)整不當(dāng)?shù)取？梢酝ㄟ^及時(shí)檢查空氣濾芯、進(jìn)氣閥、壓力維持閥、油細(xì)分離器、泄放電磁閥以及容調(diào)閥等措施進(jìn)行排查，并視情況進(jìn)行檢修、更換和調(diào)整。

3.10 壓縮機(jī)空重車頻繁出現(xiàn)

壓縮機(jī)頻繁出現(xiàn)空重車，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)長(zhǎng)期處于輕、重負(fù)荷的頻繁交替的過程中，對(duì)壓縮機(jī)和電機(jī)的軸承都會(huì)造成嚴(yán)重的損害。其中，常見的故障原因有管路有泄漏點(diǎn)、壓力開關(guān)壓差過小、空氣消耗量不穩(wěn)定、壓力維持閥閥芯密封不嚴(yán)和彈簧疲勞等?？梢酝ㄟ^及時(shí)檢查各管路系統(tǒng)、壓力開關(guān)、排氣罐容量、壓力維持閥等措施進(jìn)行排除，并視情況進(jìn)行檢修和更換，特別是壓力開關(guān)在進(jìn)行重新設(shè)定壓差時(shí)，一般應(yīng)為0.2 MPa。

3.11 停機(jī)時(shí)空氣濾芯有油霧冒出

在壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)，會(huì)有短暫的反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，而此時(shí)管路里會(huì)存有少量的空氣和油，進(jìn)而導(dǎo)致空氣濾芯會(huì)有油霧冒出。其中，常見的故障原因有進(jìn)氣止回閥不嚴(yán)、重車停機(jī)、電氣線路故障、壓力維持閥泄漏、油細(xì)分離器破損等。可以通過及時(shí)檢查進(jìn)氣止回閥、進(jìn)氣閥、電氣線路系統(tǒng)、壓力維持閥、油細(xì)分離器等措施進(jìn)行排除，并視情況進(jìn)行檢修和更換。

4 噴油螺桿式空氣壓縮機(jī)的日常保養(yǎng)和檢修

為延長(zhǎng)噴油螺桿式空氣壓縮機(jī)使用壽命、有效預(yù)防設(shè)備故障停機(jī)，除了采取以上措施，還應(yīng)采取定期的保養(yǎng)和檢修工作。

（1）每日或每次運(yùn)轉(zhuǎn)前，要進(jìn)行開機(jī)前的全面檢查。

（2）運(yùn)轉(zhuǎn)500 h：①吹掃空氣濾芯；②更換潤(rùn)滑油。

（3）運(yùn)轉(zhuǎn)1000 h：①吹掃空氣濾芯；②檢查管接頭固定螺栓及緊固電線端子螺栓。

（4）運(yùn)轉(zhuǎn)2000 h：①檢查管路；②更換空氣濾芯和油過濾器；③電機(jī)補(bǔ)充鋰基酯。

（5）運(yùn)轉(zhuǎn)3000 h：①檢查更換油細(xì)分離器和螺桿油；②清洗冷卻器，更換O 形環(huán)；③檢查更換空氣濾芯、油濾芯。

（6）運(yùn)轉(zhuǎn)10 000 h：檢測(cè)電機(jī)絕緣電阻，應(yīng)在1 MΩ 以上。

（7）運(yùn)轉(zhuǎn)20 000 h：更換壓縮機(jī)軸承、各處油封。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)噴油螺桿式空氣壓縮機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)和工作原理的認(rèn)知以及對(duì)常見故障原因等問題的全面分析和采取的排除措施。同時(shí)，也應(yīng)該與定期的維護(hù)保養(yǎng)相結(jié)合，從而全面確保壓縮機(jī)長(zhǎng)期處于安全穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，有效保障生產(chǎn)。