中国石化洛阳分公司热电部
【摘要】主机排气温度高是螺杆式压缩机最为常见的故障之一,本文通过对英格索兰MXU250/350-2S型螺杆压缩机排气温度高的现象进行分析,讨论该机排气温度高的原因及影响因素。
【关键词】螺杆压缩机 压力维持阀 热控阀 回油不畅
洛阳石化空分区域冷冻站共有4台螺杆压缩机,其中三台是由美国英格索兰公司生产: MXU350-2S型2台,处理量50.2m3/min; MXU250-2S型1台,处理量36.4m3/min。另一台是由台湾复盛生产:SA-6690W型,处理量60m3/min。机组主要向化纤区域长、短丝装置和宏达公司合纤装置提供0.8-1.0MPa Mpa的工艺用吸枪风。2021年3-8月之间MXU250-2S和MXU350-2S型螺杆压缩机排气温度高联锁跳车,经过分析,最终解决了排气温度高的问题,为了以后能准确判断出口温度超温的原因,特对螺杆压缩机的排气温度高的原因及影响因素进行分析,为具体解决问题提供依据。
2.1英格索兰微油螺杆式空压机有主机和电机系统、润滑和冷却系统、油气分离系统、气路系统、控制系统以及保护系统所组成。
MXU250/350-2S型机组为电机驱动二级螺杆空压机,螺杆空压机的压缩过程产生于两根螺杆(阳螺杆和阴螺杆)的啮合。
空气通过进气过滤器进入第一级压缩,将空气压缩到级间压力。空气然后再通往二级的压缩途中要经过冷却油帘,一级压缩后的空气与冷却油均匀的接触大大降低了第二级的进气温度。空气进入第二级将被压缩到最终排气压力,空气再经油细分离器将冷却油从空气中分离出来。冷却油经油冷却器冷却后回到空压机进口,空气排出分离器后经压力维持阀进入后冷却器,冷却后的空气经过水分离器时将空气中部分水分分离,通过排出阀进入缓冲罐,经过缓冲的空气再进入冷干机降温除湿后,最终以优质空气提供给用户使用。
3.1空气流程
空气由空气滤清器滤去尘埃之后,经由进气阀进入压缩主机压缩,并与润滑油混合。与油混合的压缩空气进入油气分离桶,再经油细分离器、压力维持阀、后冷却器,然后经水分离器,送入储气罐后再经除湿,最后供用户使用。
3.2润滑油流程
由于油气分离桶内与机头压力差,将润滑油压入油冷却器,经温控阀调节后,分两路:一路润滑油经油冷却器冷却,另一路不经冷却。两路汇合后经油过滤器除去杂质颗粒,再经断油阀、油分配器,分成两路,一路由机体下端喷入压缩室,冷却压缩空气,另一路通到机体的端面,用来润滑轴承组及传动齿轮,而后(各部之润滑油)再聚集于压缩室底部,随压缩空气排出。与润滑油混合的压缩空气进入油气桶,分离大部分的润滑油,其余的含油雾空气再经油细分离器过滤,分离后的润滑油进入油细分离器底部再经回油管送回压缩机轴承进行润滑。
在MXU250/350-2S型螺杆式压缩机的故障中,排气温度高故障最为常见,引起排气温度高的主要因素有:
(1)润滑油质量不合格
螺杆压缩机的压缩空气温度为70-100℃,润滑油在螺杆室中部雾化喷出,与高压高温压缩空气充分混合,油雾与高温的空气接触后随后进入油气分离器、过滤器及冷却器中温度下降,不断经历温度上升和下降的过程,氧化反应的温度范围宽,也远高于一般循环润滑油60-80℃的环境温度,随着温度升高,氧化反应速度成倍增加。润滑油变质后起不到冷却作用,甚至积碳,造成润滑油流动不畅,自然排气温度高。
(2)冷却水压力或温度不合格
当冷却水温度过高时,会造成油冷却器效果差;当冷却水压过低或冷却水进口Y型过滤器堵塞,会造成水量不足;两者都会引起油温升高,排气温度也升高。冷冻站在总厂循环水管线的末端,循环水中的杂质逐渐沉淀堵塞换热器,15年大检修期间,在机组的循环水上水管线上加装Y型过滤器,但是春天的杨絮等其他杂质极易堵塞Y型过滤器,如发现、更换不及时造成润滑油温度高引起机组排气温度高。
(3)压缩机回油不畅
压缩机回油不畅,会导致润滑油流速降低,油压过低,回油量少,大大减少进入机头的油量,造成排气温度高。
压缩机回油有两种方式,一种是油细分离器与机头压力差回油,能分离出50-95%的奔油,回油效果好,速度快。另一种是油气分离后回油管回油。当油细分离器破损、机头真空不足、压力维持阀泄漏、泄放电磁阀泄漏,都会引起压力差变小,影响回油效果;当回油管堵塞、断油阀堵塞、油过滤器堵塞也会造成回油不畅。断油阀是一种两位两通常闭电磁阀,启动时通电开启,停机时断电关闭,当其动作失灵时,会导致压缩机排气温度迅速升高,甚至压缩机因失油而烧毁;当压缩机频繁空重车也不利于回油,由于连续运转时间很短,压缩机来不及形成稳定的气压差,润滑油只能留在管路里,压缩机就会缺油。
(4)热控阀积碳堵塞或失效
热控阀其功能是维持机头排气温度于压力露点温度以上。国产润滑油替代进口油过程中,设备中存在原用油残留物。维修人员在更换新油时只是将原用油通过油气桶底部放油阀、法兰自然流尽就视为“清洗干净”,但其他角角落落中如:油冷器、机头中可能积存有较多的原用油。螺杆机润滑油有酯类合成油、聚-烯烃类合成油等汇合使用后,原用油经高温、多次沉淀可能成为高度氧化物,最终越积越稠,这类残留物与新油混合在一起,造成油的变质或碳化。这些变质的油粘度大,容易附着在管内壁,流动比较困难,时间长积在热控阀内,引起热控阀堵塞失效,使进入油冷却器的油量减少,造成油温、机体温度逐渐升高。
(5)润滑油量不足
油细分离器芯子出现损坏如破损、穿孔现象,那么其就失去了油气分离的作用,油气混合物和压缩机的排气管道直接贯通了,大量的润滑油并没有被分离出来,就会随着气体一起被排出机体外,引起压缩机缺油;油分离芯内部与压缩机进口形成压力差,当回油管堵塞时,造成油气桶底部积压的油过多,那么这部分未被送回压缩机的油就将随着气体排出,引起压缩机缺油;压力维持阀的作用是保证油气桶压力控制在最小压力之上,如果压力维持阀泄漏,那么系统的最小压力将无法保证,聚集在油气桶底部的油将无法回送到压缩机,油会随着压缩气体排出机体,造成机头缺油。
(6)油冷却器漏或堵塞
冷却水质差时,易造成润滑油冷却器结垢或堵塞,换热效果变差,引起润滑油温度高;长时间运行的机组,冷却换热器腐蚀泄漏,起不到冷却作用,进而引起排气温度高。
(7)油过滤器堵塞
螺杆机油过滤器可除去油中如金属微粒,油劣化物杂质,保护轴承及转子的正常运行。当油滤堵塞,更换不及时,将直接导致奔油量不足,机头排气温度过高,同时因润滑油不足也会影响轴承寿命。
螺杆压缩机在失水、失油、水量不足等情况下,均会导致机头排气温度上升,进而影响到润滑油氧化变质,严重时轴承寿命缩短,机头烧毁,为防止此类故障发生,要及时查找出压缩机排气温度升高的原因并消除缺陷。
参考文献:
[1]《冷冻站工艺技术规程》 洛阳石化热电部空分区域
[2]《螺杆式空气压缩机使用及保养说明书》北京复盛机械有限公司
作者简介:陶新国(北京航空航天大学计算机科学与技术,洛阳市)助工,现从事热电部制冷运行工作。