喷油螺杆空压机高温故障分析及处理

喷油螺杆空压机高温故障分析及处理

邹峰 曹海峰

内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司内蒙古包头市 014080

摘要：空压机是牙轮钻机的核心部件，在实际运行中，高温报警是空压机最常见的故障。基于此，本文详细探讨了喷油螺杆空压机高温故障原因及其处理。

关键词：喷油螺杆空压机；高温故障；处理

螺杆式空压机具有高温保护功能，一旦排气温度超过设定值，经温度传感器指令温度开关动作，发出警报并自动停机。空压机是一种传动机械，高速运转螺杆与压缩空气会产生大量热量，若未得到合理的润滑或冷却，就会产生高温，温度过高会改变转子及轴承材料性能，严重时会烧毁整个主机。因此，研究分析喷油螺杆空压机高温故障原因及其处理具有重要意义。

一、喷油螺杆空压机工作原理

喷油螺杆压缩机主机由一对阴、阳转子和壳体构成，压缩中壳体壁上的喷嘴不断向压缩腔喷入冷却油，起到冷却、润滑、密封作用。冷却油随压缩空气一起排出主机后经分离、冷却、过滤后循环使用。

1、压缩空气系统。该系统包括空气进气过滤器、空气进气阀、压缩机主机、单向阀、油气分离器容器、最小压力阀、后冷却器、热交换器、气水分离器等。通过进气过滤器和打开的进气阀进入压缩机机头的空气被压缩，压缩空气和油通过单向阀流入贮气罐/油气分离器容器。压缩空气通过最小压力阀、空气冷却器和出口阀排出。单向阀在压缩机停机时能防止压缩空气倒流。最小压力阀作用为：①在停机或卸载时隔离压缩机和空气管网，使分离器内保持一定压力，以确保喷油，维持系统润滑；②防止压差过大，击穿油气分离器滤芯。

压缩空气的气量调节系统包括：电磁阀、卸荷阀、贮气罐、腔室、放空口、加载柱塞等。若耗气量少于压缩机空气输出，则管网压力会增加，当管网压力达到卸载压力时，电磁阀断电，阀的柱塞通过弹簧力返回，电磁阀使卸荷阀断电，卸荷阀将贮气罐压力与腔室及放空口连接，腔室中的压力使加载柱塞向上移动，压力稳定在较低数值。

当管网压力降到加载压力时，电磁阀通电，电磁阀的柱塞会克服弹簧力向上移动，电磁阀给卸载阀通电，卸荷阀关闭放空口并切断腔室供气，这使加载柱塞向下移动，进气阀完全打开，恢复空气输出，压缩机加载运行。

2、润滑油系统。其是喷油螺杆压缩机的生命线，包括回油管、油箱、油分离器、油冷却器、恒温旁通阀、油过滤器、断油阀等。当压缩机运转时，空气压力推动油从贮气罐/油气分离器容器经油过滤器和断油阀，到达压缩机机头及其润滑点，以带走空气在被压缩过程中所产生的热量，同时对主机工作腔进行润滑及密封，以减少内部泄漏，还可起到防腐蚀作用。在贮气罐容器中，通过离心力分离除去空气/油混合物中的大部分油，剩余的油通过油气分离器除去。油收集在贮气罐/油气分离器容器的下半部分，充当一个油箱。润滑油系统装配了一个恒温旁通阀，当油温低于某个特定值时，旁通阀将切断来自油冷却器的油供应，当油温上升到设定值时，旁通阀打开来自冷却器的油供应，在超出设定值大约15℃时，所有油都将流经油冷却器。

恒温旁通阀能保持稳定和适当的油温，稳定和适当的油温降低了油的氧化过程，使油的稳定性和性能保持更长时间。

断油阀可防止压缩机停车时油箱内油回流到主机及空气过滤器，起动压缩机后，该阀门通过机头出口压力打开。

回油管能抽走油分离器滤芯中聚结、积存在滤芯底部的油，与压缩转子间的压差使油返回压缩机。

油过滤器可过滤油路中的各种杂质，使机组及润滑系统保持洁净。

3、电气及传动系统。它包括电动机、电控柜、传动系统三部分。一般要求使用高效全封闭电机，电控柜一般统一要求为星-三角启动，传动系统一般要求选择可靠性高、全封闭设计、维护量小的高效齿轮箱。

4、控制系统。其包括控制器、压力传感器、温度传感器、电磁阀。控制器使用微电脑实时控制，具备遥控和远程通讯功能，具备以下功能：1)显示功能：显示压力、温度和其他运行状态。2)控制功能：①基本控制：自动加/卸载、最短停机时间、电机最多起动次数的控制功能；②远程控制：远程控制压缩机的起动或停机；③程序控制：可设定每天的自动开机/停机时间，并可在压力许可范围内自行设定两个加/卸载压力。3)保护功能：①故障报警：能提前发现问题并及时采取措施以防止故障发生；②故障停机：压缩机性能参数超出规定要求时控制系统将报警，并在可能发生严重故障前停机保护。4)保养报警：可对必需的保养工作提前作好计划。

二、空压机的冷却原理

空压机正常运转时，分离储气罐中的润滑油依靠空压机的排气压力和喷油口处的压差，维持在回路中循环。润滑油在此压差作用下．通过恒温控制阀控制进入油冷却器得到冷却降温，再经油过滤器除去杂质微粒，被喷入空压机的压缩腔和轴承。冷却后的润滑油可在转子间形成油膜起密封间隙和润滑转子的作用．并与空气混合带走因压缩而产生的大部分热量，达到冷却效果。

三、螺杆空压机高温故障原因

及其处理

1、供油温度高。一台牙轮钻机在安装完成，试运行时出现空压机高温报警，经检查发现恒温控制阀的安装失误(3个口连接失误)。在润滑与冷却系统里，恒温控制阀安装于油冷却器前方，其作用是维持机头排气温度高于压力露点，避免出现冷凝水损坏主机。恒温控制阀有3个接口：A接油过滤器进口，B接压力储气罐，C接冷却器出口。其工作过程可分为3个阶段：刚开机时由于油温较低，温控阀B口开通，C口关闭，润滑油不经冷却器冷却直接喷入机头；待润滑油温度升至67℃以上，恒温控制阀B口逐渐关闭，C口逐渐开通，部分润滑油经冷却器得到冷却；润滑油温度升高到70℃以上，B口完全关闭，C口完全开通，冷却器对润滑油进行最大程度的冷却。由此可见，若恒温控制阀安装失误或出现故障，则需冷却的润滑油可能不经冷却器，得不到有效冷却，高温润滑油直接进入机头，从而造成高温故障。此次故障在重新正确安装恒温控制阀后解除。另外，通风不良及冷却器工作不正常也会造成供油温度高，通过日常维护点检，这些问题都易于发现及处理。

2、主机供油量少。冬季是设备故障的高发季节，标准型空压机设计工作温度范围为1.7～46℃。牙轮钻机在矿山运行的第一个冬季，高温故障频繁。分析认为：在低温环境下，润滑油粘度增加，流动性降低，油冷却器内的润滑油冻结，而需要冷却的润滑油根本不能进入油冷却器(恒温温控阀的C口不能打开)，即使进入油冷却器也会因散热风机的运行而冻结，这样会造成润滑油循环不畅，导致空压机主机由于供油量少，压缩过程产生的热量不能有效带走，从而出现高温报警。实践证明，在低温环境下，按生产厂家的使用说明方法不能正常启动喷油螺杆空压机，对此可改进空压机的启动方式。启动方式与厂家提供的启动方式区别在于：先断开冷却风扇开关，使空压机空载运行；待冷却器出口和进口温差在20～30℃时，才能使空压机加载运行；待空压机排气温度上升到90～95℃时，再合上风扇控制开关。采用新的启动方式后，牙轮钻机在冬季的空压机高温故障大幅降低。

导致供油量少的原因还有：系统储油量少，加载运行时油量油位应保持在油视镜中部位置；油过滤器阻塞，润滑油循环不畅；油气分离器堵塞等。这些问题都易于发现，可通过日常维护保养来解决。

3、控制及保护元件。由于冬季曾出现一次空压机启动时高温报警，检查进气装置、机头、冷却器、恒温控制阀、系统油量、油质、油过滤器及系统参数设置等无异常，最终在检查控制及保护元件时发现温度传感器外围有结冰。分析认为在低温环境下，空压机的控制系统或保护系统的部分元件失效，不动作或误动作，在这种情况下也可能会产生高温报警。这次空压机高温故障，在加热消除元件外围结冰后即可消除。

参考文献：

[1]孟凡昌.喷油螺杆式空气压缩机常见故障分析处理[J].石油与化工设备，2015(13).

[2]刘林江.喷油螺杆空压机高温故障分析及处理[J].矿业装备，2016(02).