喷油螺杆空压机故障案例分析

喷油螺杆空压机机头卡死故障分析及防范措施

作者:石芝锋 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:72 发布时间:2018-04-23
喷油螺杆空压在日常运行过程中,由于环境和人为操作等原因,经常发生各种故障。本文以某公司加氢装置空压站制氮系统喷油螺杆空压机组J-6004机组出现的“空压机机头卡死”停机故障为例,结合机组检修情况,对喷油螺杆空压机出现故障的原因进行分析,并提出切实有效的防范措施,确保空压机组的安全生产运行。
喷油螺杆空压机故障案例分析

在石油化工、纺织及电力等行业,空气压缩机作为一种先进的空气动力设备,为各行业装置和车间仪表风系统和气动设备提供了可靠的压缩空气动力源。特别是喷油螺杆空压机凭借其具有运行可靠、效率高、寿命长、气量不受排气压力影响及运行平稳不发生喘振等优点,得到了广泛的应用。

喷油螺杆空压在日常运行过程中,由于机组运行的环境、操作及维护保养不到位等原因,机组经常发生各种故障。如空压机排气温度高、排气量不足、机组跑油及停机时机头返喷油等常见的故障,更严重的出现空压机机头卡死故障,存在着安全隐患,同时会造成经济损失。因此,对喷油螺杆空压机组出现的故障原因进行深入的分析,并针对性的提出有效的解决措施,快速解决故障,对确保空压机的安全平稳运行非常重要。

图1 空压机组系统流程简图

机组概述

某公司13万t/a非芳烃溶剂油加氢装置公用系统制氮系统喷油螺杆空压机组J-6004为某品牌132 kW机型的喷油水冷螺杆式空气压缩机,型号LGD132/0135GC,其排气量为24.0 Nm3/min,排气压力为0.8 MPa,为制氮系统提供压缩空气。该空压机组为单级、喷油、撬装式低噪声螺杆式压缩机。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、水管路和调节系统等组成。其流程简图如图1所示。

(1)气路系统流程

空气通过空气滤清器4过滤后,经过进气控制器5进入压缩机2,与喷入的润滑油混合后而被压缩,在压缩机排气口处被压缩的油气混合物,通过单向阀6进入油气分离器7进行分离,分离后的压缩空气经最小压力阀8、气冷却器9和水气分离疏水器10,最终由供气阀20排出,送入用户管网使用系统中。

(2)油路系统流程

在油气分离器7(兼作油箱)中大部分油通过旋风分离方式从压缩空气中分离出来,分离出的油沉积在油气分离器的下部,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降噪、润滑、冷却和密封;另一部分润滑油通过机壳内部的各通道润滑轴承和齿轮

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2 开裂的轴承支架

机组故障案例

2017年10月20日9:30,空压站制氮系统喷油螺杆空压机J-6004空压机机头发生故障,导致机组无法正常运行。2017年10月21日,维保中心组织钳工及专业技术人员进行检修,检查发现机组盘不动车,空压机内部有一套轴承支撑架开裂,如图2所示。轴承失去原有精度,导致机头内螺杆相互抱死。这次空压机故障被确定为机头螺杆卡死故障。

原因分析及防范措施

导致故障的原因主要有以下几个方面:

(1)空压机轴承老化,磨损严重

空压机机头的使用寿命就是其中轴承的使用寿命。随着空压机的长周期生产运行,空压机机头的大小轴承必然会产生磨损,从而导致螺杆产生轴向及径向窜动值增大,该变化会让螺杆与螺杆之间、螺杆与主机壳体及前后端面之间的间隙发生变化。

该间隙变化在轴承寿命期限内是正常的,而由此产生的空压机产气量衰减及传动电机负荷增加也是正常的。但当轴承磨损及主机配合间隙超过允许的极限量后,就会导致螺杆的轴向及径向窜动值增大,该变化会让螺杆与螺杆之间、螺杆与主机壳体及前后端面之间的间隙发生变化,就可能发生严重的机头卡死故障。

防范措施:定期对空压机机组进行检修维护保养。在维护保养过程中,要特别对轴承进行检测,检查轴承的游隙有无晃动、磨损,如发现轴承晃动和磨损等异常情况,应及时更换轴承。在安装时,一定要调节好螺杆与前后端面之间的间隙,如图3。

图3  安装时调节好间隙(螺杆与前后端面之间的间隙)

(2)空压机机头内的润滑油不足

当螺杆空压机长时间处于停运状态时,其内部配件,特别是机头中的油量不足,当不注意而启动机器时,就会造成瞬间缺油,导致机头卡死。

防范措施:对长期停机的螺杆空压机机组,开机前要先往机头内加足量的油,多手动盘车几次,再启动机组。

(3)空压机在运行过程中供油不足、油位过低

空压机机组供油不足、油位过低,包括润滑油更换或添加不及时,或油路堵塞、泄露会导致螺杆转子两端的轴承在运行过程中失去润滑,造成轴承严重磨损使阴阳螺杆发生摩擦卡(抱)死。

防范措施:做好机组的日常维护和定期保养工作,每日进行巡检,按时检查油位,及时补充润滑油,避免发生因缺油而导致的机头抱死。

(4)润滑油杂质太多

润滑油含杂质,易引起积碳、结焦和锈斑。此外,使用劣质的润滑油或超期使用,润滑油的各项性能指标下降,也很容易发生主机(机头)卡死事故。

防范措施:使用品质好的专用润滑油,严格按照空压机润滑油更换规定进行维护保养,定期对机组润滑油进行取样分析,保证润滑油的质量。

(5)异物进入卡死

当有异物从进气口吸入,极容造成卡死。

防范措施:定期对空气过滤器进行检查维护,确保进入空压机的气源洁净。

结语

喷油螺杆空压机机头卡死故障是非常严重的设备故障,会导致设备的损坏,存在严重的安全隐患,后期维修费用高,造成较大的经济损失。因此,深入了解和掌握造成空压机机头卡死的原因,对空压机出现故障后快速处理故障及防范故障的发生有着非常重要的指导意义。

因此,为了确保喷油螺杆空压机机组的长周期安全平稳运行,我们应该加强机组的日常维护和定期保养工作。同时,要做好机组的日常运行点检、巡检工作,及时发现机组在运行过程中的隐患,确保机组的安全运行。岗位操作人员应该做到“四懂三会”,严格按照设备安全操作规程进行操作,严禁违规操作。同时加强机组的润滑管理,使用质量合格和优质的空压机专用油,定期对润滑油进行取样分析,确保润滑油质量。只有坚持科学的管理,才能降低设备故障率,从而降低设备维修和管理成本,保障设备安全运行,提高企业的经济效益。

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