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双级螺杆空压机故障分析及改进
摘要
双级螺杆空压机作为压缩空气站的主要设备,具有效率高、节能效果显著等优点,应用也越来越广泛,在应用过程中,也存在排气温度高、油分离芯使用寿命短以及排气中油含量超标等诸多问题,给压缩空气系统安稳运行带来了不利的影响。本文分析了影响双级螺杆空压机排气温度、油分离芯使用寿命、排气中油含量超标的因素,通过对油冷却器循环水进行改进、油分离芯结构改造、合理控制润滑油油位,提高油分离芯质量及工况适应性,规范二次回油管的安装标准等,有效降低了排气温度,使排气温度较为恒定,提高了油气分离芯使用寿命,使压缩空气中的含油量低于3ppm,同时将重要设备运行参数引入DCS中进行实时监测,保证了双级螺杆空压机的安稳运行,使其在实际生产过程中得到了良好的应用。
关键词双级螺杆空压机;排气温度;油气分离芯;含油量;二次回油管
1、概述
双级螺杆空压机在主机部件里带有两级螺杆,压缩过程由第一级螺杆和第二级螺杆通过分级串联压缩的方式完成,除了秉承双螺杆空压机具有的结构简单、安装灵活以及高效率的有点外,还能够可降低轴承负载,提高容积效率,在部分负载情况下运转时,更能提高效率、节能效果显著,应用也越来越广泛。
2、存在的问题
某生产装置压空系统有4台英格索兰双级螺杆空压机,型号为MSC250W-2S。自2009年7月份投入运行后,运行过程中一直存在主机排气温度高、油气分离芯使用寿命短、排气含油量超标等问题:

空压机在运行1个多月后,正值南方8月份的高温季节,主机排气温度上升到95℃以上,其中排气温度最低的1#机温度最高时95℃,最高的4#机高达100℃,几乎要触顶109±3℃的自保停车值,整个压缩空气面临系统崩溃的险境,为保整个装置的平稳运行,最好不得不考虑采用氮气来补充压缩空气系统,以备不时之需。

油气分离芯是决定喷油螺杆空压机排气含油量的关键部件。一个质量优良的油气分离芯在工作中会受到空压机的多种不良因素的影响,常常表现为滤芯应有的工作寿命未到就开始喷油(压缩空气含油量过大),或其滤芯压差升高过快,从而必须更换滤芯。以2#空压机为例,,, MPa,排气温度高联锁停车。停机后将油气分离器打开后发现,油气分离芯上部失稳造成了严重破损(如图2所示),滤层及支撑网板由于变形与边缘板张口导致分离短路,造成油气分离器内润滑油全部跑损。
图1 C201B油气分离器芯破损情况
空压站4台空压机自7月运行,保持3开1备的运行状态,8月20日以后,运行的1#、2#、3#机分离差压均从60KPa上涨至100KPa以上(现场压力表显示),而且每天以60kPa的速度不断上涨,由于当时空压机厂家提易损件清单时,油分离芯的使用寿命估计为4000h
,此时仓库并没有油分离芯库存,使整个装置面临停净化风的险境,最后厂家连夜将油分离芯带来进行更换,虽然暂时缓解了面临的问题,但油分离芯寿命短的问题却未能解决。4台空压机油分离芯更换时间如表1所示:
表1 油分离芯使用寿命列表计量单位:小时(h)
1#空压机
油分离芯更换日期


运行时间
884h
548h
2#空压机
油分离芯更换日期


运行时间
918h
712h
3#空压机
油分离芯更换日期


运行时间
960h
1054h
4#空压机
油分离芯更换日期


运行时间
860h
797h
从表中可以看出,运行时间最短的油分离芯只有548小时,最长的也不过1054小时,。

一般来说用于喷油螺杆式空压机的出口压缩空气残油量不大于3ppm,空压机出口空气含油量超标通常称之为耗油量大,又称跑油,跑油问题是长久以来一直困扰着厂家及使用单位的头痛问题。若空压机出现跑油除了造成润滑油消耗量加大,还会污染后处理设备,缩短了后处理设备的使用寿命。
空压站投运后,4台空压排气中带油现象时有发生,压缩空气缓冲罐排凝口和后处理设备中的前置除油过滤器自动疏水阀中不时有油排出,为了保证空压机正常运行,油气分离器中经常要补充润滑油,使其保持在正常油位,润滑油消耗量较大。
,不能实现DCS远程数据监测
空压站采用无人值守、定期巡检的运行方式。但MS250W-2S众多重要参数都只能现场进行读取,如:(1)主机排气温度、分离差压、电机前后轴承温度等,排气温度表为现场机械指针式,