确保空压机组的安全运行

喷油螺杆空压机油路系统常见故障分析及解决措施

作者:石芝锋 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:40 发布时间:2018-02-05
本文以我司加氢装置公用系统仪表风系统喷油螺杆空压机组J-6001A/B机组在生产运行过程中,空压机组油路系统出现的故障为例,结合机组检修情况,对喷油螺杆空压机油路系统常见故障的原因进行分析,并提出切实有效的处理措施,确保空压机组长周期安全生产运行。
确保空压机组的安全运行

在石油化工行业,喷油螺杆空压机凭借其运行可靠、效率高、寿命长、气量不受排气压力影响以及运行平稳不发生喘振等优点,得到了广泛的应用。作为一种先进的空气动力设备,在公用系统中为装置提供仪表风用的压缩空气动力源。而在喷油螺杆空压日常运行过程中,由于维护保养不到位等原因,机组经常发生各种故障,其中由于油路系统出现的故障率高,如机组排气温度高、机组耗油量大等故障。因此,对喷油螺杆空压机油路系统常见的故障进行详细分析,并对其提出切实有效的处理措施,以确保螺杆空压机的安全平稳运行是非常重要的。

机组概述

空压机概况

我司空压站仪表风系统使用的空气压缩机为某品牌75 kw机型的喷油水冷螺杆式空气压缩机,型号LGD75/0131GC,其排气量为12.8 Nm3/min,排气压力为0.8 MPa,为装置仪表风系统提供压缩空气,一备一用。该机组为撬装式低噪声、单级、喷油螺杆式空气压缩机。机组主要由螺杆压缩机主机、电动机、油气分离器、油冷却器、气冷却器、气液分离器、电气控制箱以及气管路、油管路、水管路、调节系统等组成。其流程简图如图1所示。

油路系统原理、部件及其作用

的下部,然后靠气体压力迫使受热的润滑油通过油冷却器9、油过滤器12及断油阀11到达压缩机机壳底部油槽,然后一部分润滑油喷入到机壳内腔,润滑油的主要作用为起到降噪、润滑、冷却和密封的作用;另一部分润滑油通过机壳内部的各通道润滑各类轴承和齿轮。压缩空气中剩余的油通过油分筒旋风分离:即在重力和离心力的作用下,使油气混合气中95%的油分离出来,滴落到油分桶里,剩余下5%的油通过油气分离器滤芯过滤分离,分离出的集中于滤芯底部的少量润滑油通过回油管抽回到压缩机壳体内。喷入机壳内的润滑油再与空气混合,并被压缩,再通过单向阀重新进入油气分离器。

图1 油路系统

其中空压机油路系统主要包括下列部件:

(1)油气分离器7

油气分离器的主要功能是通过旋风分离(粗分)和油分滤芯(精分)将润滑油从压缩空气中分离出来,其下部兼作油箱,用于存储润滑油。

(2)断油阀11

断油阀装于压缩机机壳下部,利用压缩机排口的气体压力打开。在机组运行时断油阀始终是打开的。其功能是在停机时能迅速切断油路,避免从油气分离器过来的油继续喷入压缩机主机内,导致润滑油从进气口喷出。

(3)油过滤器12

油过滤器的作用是滤去润滑油中的杂质,以保证洁净的润滑油进入主机工作腔和各润滑点。如果润滑油中含有杂质,就会引起转子型面、齿轮啮合面和轴承的磨损,减少压缩机主机的寿命。该机组采用集成温度控制阀的油过滤器座,结构紧凑,温度控制阀作用是保证机组排气温度不低于温度控制阀的设定温度,以免压缩空气产生冷凝水,引起润滑油乳化变质。当温度偏低时,润滑油通过温度控制阀的常开旁通口经油过滤器、断油阀直接进入压缩机,此时润滑油未经冷却。当温度超过设定值时,温度控制阀的旁通口关闭,润滑油进入油冷却器进行冷却,然后经油过滤器、断油阀进入压缩机。

系统常见故障分析及解决措施

机组故障案例概述

2016年8月15日8:30,当班班长对机组进行巡检发现,润滑油油位相比昨天有了降低,进一步检查发现空压机出口排气含油量大。晚上18:30正在生产运行的空压机组J-6001A突然连锁停机,检查发现PLC显示屏显示排气温度高报警、油气分离器压差高报警、油过滤压差高报警连锁停机。为了确保装置生产的安全运行,换备用机组J-6001B,故障机组J-6001A停机待修。

2016年8月16日9:00,故障机组J-6001A进行检修,从检修的情况看,引起机组出现的排气含油量大、机组耗油大、排气温度高报警、油气分离器压差高报警及油过滤压差高报警连锁停机故障,都是空压机油路系统常见的故障,主要有以下几个方面的原因:

  • 油气分离器滤芯结垢、堵塞,被击穿。
  • 油过滤器堵塞。
  • 回油管或断油阀堵塞、失灵、阀芯卡死。
  • 温控阀故障卡死。
  • 油冷却器积垢严重,堵塞。

常见故障一:油气分离器滤芯结垢堵塞或被击穿,造成排气温度高或机组跑油、耗油

油气分离器是喷油螺杆空压机油路系统的关键部件,其主要功能是通过旋风分离(粗分)和油分滤芯(精分)将润滑油从压缩空气中分离出来,其下部兼作油箱,用于存储润滑油。当油气分离器滤芯结垢堵塞后,油气分离效率变差,机组冷却润滑不良,造成压缩机温度升高,同时外供压缩机压缩空气含油量大,机组油耗就大,影响后期净化设备和用气设备的正常工作。如果油气分离器滤芯击穿失效,造成跑油,耗油量急剧增大,润滑油减少而导致机组温度急剧升高,严重会造成压缩机机组机头抱死故障。

解决措施:做好机组的日常和定期维护保养,定期检查油分滤芯有无堵塞或被击穿,更换油气分离器,一般机组每运行约2 000~4 000 h要定期更换油气分离器。

常见故障二:油过滤器堵塞造成排气温度高

油过滤器安装在温控阀后面,作用是滤去润滑油中的杂质,使洁净的润滑油进入主机工作腔和各润滑点,保证螺杆压缩机转子的可靠工作和防止冷却器管道堵塞。油过滤器堵塞时,润滑油流通不畅通,进入空压机主机的流量减少,则润滑油从主机携带出的热量就降低,会造成机组排气温度升高。

解决措施:

油过滤器前后的压差为0.105~0.140 MPa,当大于规定值时应及时清洗更换。

更换油过滤器。定期做好机组的维护保养,一般机组每运行约2 000~4 000 h要定期更换油过滤器。

常见故障三:温控阀故障卡死造成的油温高

温度控制阀的作用是保证机组排气温度不低于温度控制阀的设定温度,以免压缩空气产生冷凝水,引起润滑油乳化变质。当温度偏低时,润滑油通过温度控制阀的常开旁通口经油过滤器、断油阀直接进入压缩机,此时润滑油未经冷却。当温度超过设定值时,温度控制阀的旁通口关闭,润滑油进入油冷却器进行冷却,然后经油过滤器、断油阀进入压缩机。根据空压机类型、型号的不同,温控阀阀芯的动作温度分为75℃、85℃等,若温控阀在动作温度时不动作,将使高温的油无法进入油冷却器内进行热交换,导致油温进一步升高,迅速造成高温机组连锁停机。

解决措施:

此故障可以用测温枪量测油冷却器进、出口油管来判断是否为温控阀故障造成空压机高温跳机,若油冷却器进出口温差在10℃左右则可以排除是温控阀动作不良造成的空压机高温跳机。

把温控阀拆检出来放入100℃的开水里观察温控阀的阀芯是否动作正常。若现场无备件更换可以人为地把温控阀阀杆顶开,让空压机一开机就直接走油冷却器,不再走旁路,可以一直使用至新的备件到货后进行更换。直接走旁路不能代替温控阀的作用,因为润滑油长时间走旁路开机,空压机排气温度过低容易使压缩空气在油系统析出的水分增多,造成润滑油使用寿命缩短,所以若备件到货后,应尽快安排时间进行更换。

定期检查温控阀阀芯是否卡死,研磨阀芯或更换温控阀。

常见故障四:回油管堵塞,断油阀失灵、阀芯卡死故障易造成机组从进气口喷油、机组排气温度高

当回油管路(包括回油管上的单向阀及回油滤网)有异物堵塞时,分离后凝聚在油分底部的机油就无法回到机头,已经凝聚的油滴又被气流吹起,随着分离后的空气一起被带走。

断油阀装于压缩机机壳下部,利用压缩机排口的气体压力打开,在机组运行时断油阀始终是打开的,其功能是在停机时能迅速切断油路,避免从油气分离器过来的油继续喷入压缩机主机内,导致润滑油从进气口喷出。如果机组在运行时,断油电磁阀控制断油阀的电磁阀故障或断油阀阀芯卡涩,不能打开或不能全开,会造成机组回油量不足,导致机组温度升高。

解决措施:

  • 故障判断:开机后判断断油阀是否工作正常,可以将手放在断油阀后的回油管线上,感觉温度的变化情况,管线温度应在短时间内上升至60~70 ℃,若管线温度没变化或变化不明显,开机后短短几分钟内主机排气温度高联锁跳车,这就说明断油阀工作不正常。
  • 检查断油阀的电磁阀是否正常。
  • 拆下断油阀检查阀芯及阀座内是否有杂物及拉毛现象,进行修复。如不能修复可更换新的断油阀。
  • 将回油管调整至合理高度(回油管距油分底部1~2mm处,斜口的回油管可以插到油分底部)。

油路系统常见故障五:油冷却器结垢堵塞,换热效果差,造成油温高

机组油冷却器是高效管壳式结构,壳程走润滑油,管程走水,其作用也是冷却润滑油,通过冷却水带走热量。由于机组运行时温度较高,冷却器很容易结垢,冷却器列管结垢堵塞就会影响冷却水流量,造成冷却器换热效果差,进入机组的油温高。另外,油冷却器的铜管外流动的是油,由于空压机长时间运转,铜管外壁的油垢过多,同样会影响冷却器的换热效果。

解决措施:

  • 控制好冷却水水质,必须符合一般工业用水标准以上,防止冷却器结垢,影响冷却器的效率及寿命;
  • 每半年对冷却水管路、油冷却器管、壳程进行清洗,回装要进行试压合格才可投入使用。
  • 检修后机组运行效果
  • 经过仔细的检修维护,更换机组“三滤”——空滤、油滤和油分,对故障的断油阀、温控阀进行更换,对油冷却器及整个冷却系统进行清理,同时加强机组的日常维护保养及定期维护保养工作,目前机组运行良好,各工艺指标正常,达到很好的运行效果。

结束语

空压机组的油路系统是喷油螺杆空气压缩机的心脏,机组油路系统保持良好的运行状态,是空压机正常工作的前提。因此熟练掌握和了解油路系统常见的故障,并对机组润滑油油路系统经常出现的问题进行分析总结,针对性地加强机组油路系统日常维护,同时快速判断机组故障原及解决措施,对此类型空压机的操作和维护有一定的指导意义。做好机组的日常维护和定期维护,坚持科学的管理,降低设备故障率,才能降低设备维修和管理成本,确保设备的安全运行,提高企业的经济效益。

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