摘要：本文主要对某电厂空压机近年来出现的各种缺陷进行汇总分析，结合现场设备维护实际情况，对compair某机型空压机的缺陷进行整体梳理与分析，旨在为同类型空压机故障判断与设备维护提供参考，提高螺杆式空压机设备维护水平与故障处理效率。
关键词：螺杆式空压机；故障判断；余热利用；缺陷分析
一、研究背景
本文以某电厂二期两台660 MW机组，九台螺杆式空气压缩机为研究背景。其中输灰侧空压机5台，仪用侧空压机3台，备用空压机1台，运行方式八运一备。每年7-9月份，该公司螺杆式空压机出现设备排气温度过高报警，并伴随着设备加卸载异常、进气阀异响、轴封漏油等缺陷，且缺陷发生存在周期性变化。
二、螺杆式空压机工作原理
螺杆式空气压缩机运转过程中，通过空气滤芯从环境中获取空气，利用进气阀组件进行进气量调节，在主机的内腔平行布置一对互相啮合且保持微小间隙的阴阳转子，在系统内压的作用下，经过油冷却器或油气分离桶中喷入适温的润滑油进入主机内腔，并与待压缩空气混合，阴阳转子的相对运动造成转子中间空腔的容积发生变化，达到油气混合物共同压缩的目的；紧接着在油气分离桶，经过两级两相分离实现油气分离，极少部分油雾随着压缩空气（含水）通过最小压力阀进入压缩机空气冷却器，大部分润滑油滞留在油气分离桶底部，并通过系统内压实现润滑油冷却与系统循环；空气冷却器是叉排顺流管壳式换热器，冷却介质为冷却水，冷却壁面为铜管，经过空气冷却器冷却的空气进入到气水分离器，由于在气水分离器中压缩空气瞬间体积扩大，溶解在空气中的水蒸气析出、凝结，高速运行过程中被气水分离器滤网捕捉排出系统外。在空压机整个运行过程中，设备的加载与卸载由IVO和IVC两组电磁阀控制，其中，当系统母管压力低于设定压力时，设备IVC电磁阀关闭，IVO电磁阀打开，空压机进气阀气缸泄压打开，系统加载；当系统母管压力高于设备设定最大加载压力时，设备IVO电磁阀关闭，IVC电磁阀打开，进气阀气缸推动活塞关闭，系统卸载，而且此时BDV电磁阀实现油气分离桶与主机空气联通，实现系统内循环；当设备停机时，BDV电磁阀实现系统与进气阀通路，进而卸放系统内压。
三、设备排气温度高原因分析
我们对螺杆式空压机缺陷进行整体分析，发现周期性缺陷的发生，最初大部分表现为设备排气温度高（或温度突变异常），而空压机的温度产生主要为电机驱动螺杆式空压机做功，过程将电能转化为电机自身的热能、主机及附属管道的热能、各换热器壁面散失的热能、冷却介质带走的热量以及空气、水带走的热量。查阅该电厂空压机设备保养台账记录发现，设备保养及时，温控阀芯也是更换新的备品，三滤（空滤、油滤、油分离器滤芯）使用时间仅几百个小时，但是依然出现排气高温报警，导致设备非计划退出运行。并且原油冷却器自身换热效率无明显问题，但是回流温度仍然高于设计温度70℃。
所以，结合管壳式换热器型号，我们选择新油冷却器使用条件为法兰下口为进油口，上口为出油口；底部两口为冷却水进出口。桶体直径273mm，长度为1160mm,工作设计温度120℃，油压1.2Mpa，换热管为内径10mm铜质管，数量200根，换热管布管截面为十字形，叉型复合换热方式。即使在夏季高温天气，经过油冷却器出口的润滑油温度已经降至70℃以下，满足该机型设计要求。
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四．螺杆式空压机常见故障判断与分析
（一）空压机排气温度高
除了上文提到的换热器换热量达不到实际要求，需进行选型改造以外，以下几个因素仍然可能引起螺杆式空压机排气温度高：
1.润滑油位过低，油量偏少；
2.设备保养周期到，因各方面原因可能仅对参数进行复位而未做好消耗性材料的更换；
3.换热器冷却水压力偏低，或冷却水量少，这种情况往往伴随着在役空压机组普遍性排气温度高的现象；
4.空压机油质恶化或油系统长期未进行有效清洗，导致油系统积碳等杂物附着在表面，油路截面积变小，压力增大，换热效果变差；
5.气冷却器换热管破损，导致压缩气体与冷却水混合，气体压力大于水压，进而致使冷却水无法给油路冷却。
（二）螺杆式空压机轴封漏油
1.润滑油油质变差，积碳或杂质过多，导致轴封唇边磨损，密封性能变差；
2.因为该机型空压机轴套为O型圈密封，所以主机长时间运行会导致轴套发生微量位移、晃动，造成O型圈被磨损失效，同时轴套与轴封唇边相接触，也会受到磨损；随着晃动的加剧，密封件部位的轴也会发生轻微磨损。
（三）螺杆式空压机加卸载异常
1.后端气源用户短时间大量用气，导致储气罐压力突变；
2.螺杆式空压机控制管路内部有油泥等杂物堵塞，或者各电磁阀阀芯堵塞，导致电磁阀不能正常动作；
3.气冷却器堵塞；
4.螺杆式空压机控制管道渗漏，或者压力调节阀调整不准确；
（四）螺杆式空压机末端气体含油量高
1.螺杆式空压机油位过高，导致油气分离效果变差；
2.保养不及时，螺杆式空压机油分芯破裂失效；
3.最小压力阀故障，导致油分桶排气压力低于设计值。
（五）螺杆式空压机产气量不足或排气压力不足
1.螺杆式空压机空滤严重堵塞，导致进气量减少；
2.进气阀故障，加载时未完全打开；
3.螺杆式空压机卸载压力设定过低。
（六）螺杆式空压机后端含水量大
1.螺杆式空压机气水分离器严重堵塞；
2.附属干燥机设备氧化铝失效，或者干燥机滤芯严重损坏。
五、螺杆式空压机的相关优化建议
通过以上种种分析、试验与改进，该电厂九台在役空压机较之前运行状况有极大改观，不仅提高了设备运行可靠性，也降低了设备维护成本，带来的经济效益非常可观。与此同时，根据笔者从事螺杆式空压机设备现场维护经验来看，螺杆式空压机仍然有优化空间，加强对螺杆式空压机运行状态参数的收集，研究设备运行规律，进而制定切实可行的科学保养周期。
参考文献
[1]孙晓明，彭恒，林子良等.动力用空气压缩机能源效率的探讨[J].流体机械.2013.41（11）.
[2]王晓露.无油螺杆式空气压缩机热回收系统的研究与开发[J].通用机械GM.2011（9）.
论文作者:姚涛,吕宏奇,谢睿
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/11
标签：设备论文; 螺杆式空压机论文; 冷却器论文; 空压机论文; 压力论文; 系统论文; 气阀论文; 《电力设备》2018年第30期论文;