仪用压缩空气系统空压机运行异常浅析

1 系统设备概述

大唐鲁北发电公司2×330MW公用仪用压缩空气系统由四台烟台冰龙SAC132—8固定螺杆空压机及配套的杭州嘉隆JHL—20吸附式干燥机和两台上海康普艾L250—7.5W喷油螺杆式空压机及配套的杭州嘉隆JAL—45M组合式干燥机组成，用于提供两台机组气动控制装置所需的压缩空气。

2 运行及异常现象

大唐鲁北发电公司公用仪用压缩空气系统四台烟台冰龙固定螺杆式空压机从2009年09月20日安装完成投运；两台上海康普艾喷油螺杆式空压机从2011年04月15日安装完成投运，自运行以来，正常情况下，为保证两台机组仪用气源需求，三台烟台冰龙固定螺杆式空压机和一台上海康普艾喷油螺杆式空压机正常投入运行，其余空压机用于备用。在适时正常的维保下，各台空压机都安全、可靠运行，能够满足两台机组仪用正常用气。自2011年12月以来，3号烟台冰龙固定螺杆式仪用空压机频繁出现排气温度高及跑油现象。

3 异常分析

3.1 排气温度高的危害及分析

3.1.1 危害

高排气温度是螺杆式空压机最常见的故障，其危害性也相当大。通常螺杆式空压机的工作温度在65℃～85℃之间，空压机设计最高排气温度为：105℃报警，110℃主机自动停机。如果设备长期在高排气温度下运行，过高的温度会使空压机转子和轴承材料的物理系数值产生恶化，使轴承产生异常磨损损耗，甚至出现轴承散珠事故；过高的排气温度也会降低输气系数和增加功率消耗，油黏度降低；温度过高还会使油在金属的催化下出现热分解，生成对工作有害的游离碳、酸类物和水分（结碳），严重时会使整个主机螺杆卡死或出现跳机现象。

3.1.2 异常分析及控制措施

①环境温度异常

空压机房温度过高也会影响排气温度，一般情况下，环境温度超过40℃，应立即停止空压机运行休息。鲁北的年平均气温在12.7℃左右，四台烟台冰龙空压机布置的空压机房温度也不会超过20℃，因此排除环境温度过高导致排气温度高的可能。

②环境质量异常

由于环境异常，空气质量差，当带有杂质的空气通过空压机空气过滤器时，都积聚在滤芯上，长时间运行以后，灰尘在其上大量沉积，造成空气滤网堵塞，通气不畅，最终导致排气温度升高；另外，烟台冰龙SAC132—8固定螺杆空压机采用轴流风扇强制循环冷却方式对油冷却器进行冷却，由于空气不干净，风机携带大量杂质空气通过油冷却器换热元件，杂质、灰尘等积垢于换热元件上，导致油冷却器换热能力下降，油冷却不畅，最终导致排气温度升高，为此，应定期对空气过滤器芯清灰，必要时需更换滤芯，降低进而消除因空气滤芯缺陷导致的排气温度高；同时，进行油冷却器换热元件吹扫、清灰消除换热元件积灰导致的排气温度高。

③温控阀失灵

温控阀安装于油冷却器前方，其功能是通过控制喷入空压机机头的油温度来控制压缩机的排气温度，保证机头排气温度于压力露点以上，以避免空气中的水蒸汽在油气桶内凝结而乳化油。其工作原理是：刚开机时，油温度较低，温控阀关闭，油不经过油冷却器直接喷入机头。待温度升高至70℃以上，则温控阀逐渐打开至油冷却器的通路，待温度升高到76℃时，该阀全开，油全部经过油冷却器再喷进机头，以最大程度对油进行冷却。如果温控阀出现故障，则油可能不经过冷却器直接喷入机头，从而油温无法下降造成超温。失灵原因：一是阀芯上的热敏弹簧疲劳后弹性系数改变，不能随温度变化而正常动作；二是阀体磨损，阀芯卡死或动作不到位而无法正常关闭。可根据情况修复或更换。通过异常排查，3号仪用空压机温控阀动作正常，运行人员应加强监视。

④油系统异常

a油气桶油位：检查油气桶油位，确认油量是否满足。在停机泄压后，油处于静态时，油位应处于高油位标志(H)。在设备运行过程中，油位不能低于低油位标志(L)，应处于正常油位标志。一旦发现油量不足，应立即停车加油。b油过滤器、油细分离器芯堵塞：检查油过滤器、油细分离器是否堵塞。油细分离器为多层玻璃纤维制成，压缩空气中所含雾状油经过油细分离器后几乎可被完全滤去。油颗粒大小可控制在0.1μm以下，含油量则可小于3ppm。油细分离器其作用是将压缩空气中的油雾过滤下来，防止油流失，而导致排气温度高。巡检、运行人员应及时监控油分差压，若超过0.06MPa，需要更换；若超过0.10MPa，必须更换油分。一般情况下，油细分离器可工作达6000小时，油过滤器为4000小时。如果油滤、油分都到了上述工作状态，则应及时更换油滤、油细分离器，进而保证空压机不会超温而正常运行。

3.2 空压机跑油危害及分析

3.2.1 危害

空压机出口空气含油量超标（大于3ppm），通常称为耗油量大，又称跑油。3号仪用空压机跑油比较严重，其后的吸附式干燥机自动排污里带油，油气桶油位经常低，缺油频率较高。跑油是空压机故障非常严重的问题之一，它的危害也不容忽视，它能导致排气温度高，以致产生一系列衍生的危害。同时，空压机出现跑油，会导致空压机耗油量增大，造成油浪费。另外，跑油还会导致干燥机过滤罐里的干燥剂失效，降低干燥能力，同时危害过滤器滤芯的运行寿命，最终导致压缩空气不合格，进而影响气动控制设备系统的安全运行，从而威胁机组的安全、稳定运行。因此，必须重视空压机跑油及其危害，并制定预防措施杜绝其跑油。

3.2.2 跑油分析及控制措施

①系统部件设计安装缺陷

a油气分离桶设计不规范：有部分空压机厂商，在设计油气分离罐时，初级分离系统设计不合理，初级分离效果不理想，使进油分前的油雾浓度含量很高，油分负荷过重，处理能力不足，导致油耗过高。也就跑油。生产厂商应改进设计，提高初级分离效率。b回油管安装不当：在更换、清洗、维修空压机时，回油管未插到油分底部（距油分底部弧心1~2mm较好），导致分离出来的机油无法及时回到机头，积聚的机油会随着压缩空气一起跑出去。停机，待泄压归零后，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）。

②油系统缺陷

a油质恶化：螺杆空压机都有高温保护，其跳机温度为110℃，空压机使用不合格的机油之后，在排气温度高时就会出现不同程度的耗油现象（基于此，温度越高，耗油越大），其原因是高温时经过油气桶初级分离后有部分油微粒可与气相分子具有相同的数量级，分子直径≦0.01μm，油分难以将其捕捉分离，导致耗油量大。为此，要化验定期化验油质，必要时更换新油。b加油过多：加油量超过正常油位，部分机油随气流带走，导致耗油量过大。停机后，待油气桶内气压泄放为零后，开启放油阀，将油排放至正常油位即可。c回油管路堵塞：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。这些异物通常是由安装时掉落的固体杂质造成。停机，待油桶压力泄放至零后，拆下回油管的所有管件，将堵塞的异物吹出即可。安装内置油分时注意清理干净油气桶盖，同时留意油分芯底部是否有固体颗粒残留。

③空压机系统故障

a油细分离细芯损坏：油分是油气分离元件，将油气混合物中的油和压缩空气分离出来，使油重新回到油循环系统，从而降低出气含油量。螺杆式空压机油分要求是经过油分处理后的出口压缩空气残油量不大于3ppm。若油细分离器芯损坏，压缩空气中所含雾状油经过油细分离器后就不能被完全滤去，出口压缩空气残油量大于标准值就属于跑油。若出现这种情况，就应进行油分检查更换。b最小压力阀故障：若最小压力阀的密封处有泄漏点或最小压力阀提前开启（因各厂家设计开启压力各有不同，通常范围在3.5~5.5kg/cm2之间），那么机器在运行初期建立油气桶压力时间就会增长，此时处于低压状态的气体油雾浓度高，通过油分时流速快，油分负荷加重，分离效果降低，导致耗油量大，系统就跑油，这样就要检查最小压力阀，必要时进行更换。c回油单向阀损坏：若回油单向阀损坏（由单向通流变成双向通流），停机后油分罐内压则会将大量的机油通过回油管倒回油分内部，下次机器运行时，油分内部的机油将无法及时吸回机头，导致部分的机油随着分离后的空气跑到空压机外（此种情况常见于未装置油路截止阀和机头排气出口单向阀的机器）。停机泄压后，拆下后检查单向阀，如有杂物将其卡住，清理杂物即可，如单向阀已损坏，则更换新备品。

④运行参数故障

空压机运行时超负荷低压使用，用气量大，超负荷低压使用（或机器出厂前选用的油分处理量与机器排气量匹配过紧）负荷低压使用是指使用空压机时，排气压力并未达到空压机本身的额定工作压力，但基本能满足用气要求，若增加了用气设备，用气量增大，使空压机排气量与用气量无法达到平衡，假设空压机额定排气压力8kg/cm2，但实际使用时压力只有5kg/cm2甚至更低，这样使空压机长期处于负荷运行状态，无法达到机器的额定压力值，导致耗油量增大，其原因是在排气量不变的条件下，油气混合物经过油分时流速加快，油雾浓度过高，使油分负荷加重，最终导致耗油量大。应与厂家联系，调换一款能匹配低压使用的油分产品。

4 结束语

仪用压缩空气系统空压机运行异常——排气温度高及跑油现象，分析其原因，引起空压机排气温度高及跑油异常的因素如前边分析。针对大唐鲁北发电公司2×330MW公用仪用压缩空气系统3号仪用空压机排气温度高及跑油等运行异常情况进行分析，排气温度经常超温、油气桶油位频繁低下主要是因油细分离器芯损坏，导致油分分离能力下降，排气带走大量的油，致使排气温度频繁超温及大量跑油。同时也因为空气质量差致使油冷却器冷却能力差引起部分时期排气温度高。为此，更换新的油气分离器芯，并定期进行油冷却器吹灰，3号仪用空压机运行正常，能够保证仪用气源供应稳定，进而保证气动控制装置用气要求，为大唐鲁北发电公司两台机组安全、可靠运行提供了有力保障。同时也为今后空压机运行维护奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]大唐鲁北发电有限公司空压机设备台账.大唐鲁北.2011.

[2]固定式螺杆空压机安装、维护、使用手册.烟台冰龙.37—40.

[3]螺杆空压机控制和操作规程.烟台冰龙.

[4]邢子文.螺杆空压机理论、设计及应用.机械工业出版社.2000.

[5]兰运良.空气压缩机技术.西北工业大学出版社.2008.10.

[6]郁永章.容积式空气压缩机维修.北京机械出版社.2007.01.