無油潤滑窯氣壓縮機故障分析及處理

劉鵑

（柳州壓縮機總廠，廣西 柳州 545002）

某糖業集團于2009年購進3 臺LW-42/3.6 型無油潤滑窯氣壓縮機，作為燃燒甘蔗渣窯氣廢氣回收利用開發項目的設備之一。壓縮機型式為L 型、往復活塞式、氣缸無油潤滑。氣體簡易流程為：窯氣經進氣過濾器→一級壓縮→中間冷卻器→二級壓縮→后冷卻器→窯氣利用。

LW-42/3.6 型無油潤滑窯氣壓縮機，是某專業廠家生產的，該廠技術力量雄厚，研制開發能力強，各種加工檢測設備齊全，設計和制造都具有國內先進性。

1 無油潤滑窯氣壓縮機故障

2010年度蔗糖榨季使用后，該機型運轉平穩，可靠性高，機組噪聲低，機械振動小，運行情況良好。然而，好景不長，2011年7月無油潤滑窯氣壓縮機發生了嚴重的故障，十字頭及連桿銅套等已經嚴重損壞，整個氣腔通道銹蝕嚴重，氣缸鏡面已無金屬光澤。

具有先進技術的產品，在使用不到一年就發生了事故。用戶和制造廠及時組成了事故調查組，親臨現場勘察。

2 故障原因分析

2.1 氣體工藝流程

氣體工藝流程為：燃燒的蔗渣產生的氣體（窯氣）—除塵—冷卻—穩壓罐—分別進入3 臺無油潤滑窯氣壓縮機—后冷卻器—分離罐（利用CO2）。如圖1 所示。

從氣體工藝流程中可知，窯氣在產生和處理過程中氣體夾帶著大量的水份和灰塵，經測定，含水已到了飽和狀態（相對濕度100%）；溫度40℃；灰塵達含量50 mg/m3；灰塵大小0.1 mm。

圖1 氣體工藝流程

2.2 故障原因

經分析認為，造成壓縮機故障的主要原因是氣質差，氣體含水、含塵過大。由于氣體相對濕度100%，溫度為40℃，一旦碰到＜40℃的氣腔壁時，就會出現冷凝水。過量的水份進入氣缸，壓縮機在運行時形成水擊（水錘）現象，加上腔內臟和生銹的原因，摩擦阻力增大，造成活塞力瞬間增大超荷，而致使十字頭、連桿銅套等受破壞。

在拆機勘察過程中，發現整個氣腔的凹坑里，都積有很多水，同時氣閥臟、堵嚴重，這證實了以上分析的正確。而且，該機型為無油潤滑，活塞環、支承環均采用自潤滑材料，當腔壁粘水后，很容易發生銹蝕，特別是在停機后，缺乏正確的維護保養，再次開機時，會增大摩擦阻力，極易發生故障。

3 應對處理措施

3.1 增設分離器

（1）分離器的作用。根據故障原因，進入壓縮機氣缸前的氣體品質差，是導致故障的主要原因。因此，必須將氣體處理合格后，才能進行壓縮。即在壓縮機進氣前，設置分離器（如圖2 所示）。

圖2 分離器

利用慣性分離、絲網除沫原理，既是氣液分離，也是氣固分離，當氣體通過除沫器中設置的用細絲編織的絲網時，可以除去氣體中夾帶的大顆粒水、塵等雜質，可濾去氣體中的0.9 μm 顆粒，效率高達90%以上，能滿足無油潤滑窯氣壓縮機入口的氣體品質要求。

結合現場實際，3 臺壓縮機進口處有一個直徑為1 400 mm 的穩壓罐，可以將其改造成分離器，即在其內部增設絲網除沫器。分離器的作用，是根據液體和氣體的重度差別，利用氣流方向和速度改變時的慣性作用，使液體和氣體互相分離。同時，經過絲網時可濾去大顆粒雜質。

（2）分離器分離原理。氣體互相分離方式，有折向分離和碰撞分離兩種。

一是折向分離——當氣體沿進氣管進入容器后，氣流作90°折向的同時，流速急劇下降，重度較大的液滴，向下降落，而氣體向上運動經出氣管流出。這時氣體在容器內向上運動的速度越低，分離效果越好。

二是碰撞分離——利用絲網實現，當氣體進入分離器后，碰撞作用是指微粒隨氣流運動，當氣流碰撞障礙物時，氣流發生改變方向，較大質量的微粒，由于慣性的原因，不易于改變方向，便粘附在障礙物上。即氣體撞擊絲網除沫器的網塊和容器壁，使液滴附在絲網和壁面上，并形成水珠降落，積聚在容器底部，由排污管排出。

（3）根據分離原理，確定絲網除沫器的參數。

一是操作氣速。氣體通過絲網的氣速應選取適宜。氣速過低，夾帶的霧沫在氣體中飄蕩，未與絲網細絲碰撞，就隨著氣流通過絲網而被氣體帶走；氣速過高，聚集的液滴不易從絲網上下落，液體充滿絲網，造成液泛，以致一度被捕集的液滴又飛濺起來，再次被氣體攜帶去，使分離效率急劇下降。

經理論分析和實踐證明，操作氣速Vg取1.5～3 m/s 時，分離效率最高，取Vg=2.5 m/s。

二是絲網除沫器直徑。氣體處理量

絲網除沫器的直徑

三是選取絲網除沫器的結構型式。如圖2 所示，穩壓罐的直徑為1.4 m，無設備法蘭，人孔位置開設在絲網除沫器的下面，因此選縮徑型下裝式絲網除沫器，條形網塊，公稱直徑D = 1 000 mm，高度H =150 mm，絲網材料選用不銹鋼絲。

3.2 使用新型防污氣閥

針對窯氣氣體品質比較差，宜使用新型防污氣閥。其特點是氣閥表面光滑，臟物不易附著，也不會在氣缸內積聚，造成摩察阻力增大，雜質可隨氣流帶走，不會造成氣閥堵塞，延長氣閥的使用壽命。當然，前期投資成本會較高。

3.3 注意維修保養

另外，用戶在使用壓縮機時，應注意維修保養，使壓縮機能更好地運行。

4 結束語

經過現場改造，把穩壓罐改制為分離器，更換了損壞的零部件，LW-42/3.6 型無油潤滑窯氣壓縮機已再次投入使用，運行情況良好，給用戶帶來良好的經濟效益，用戶十分滿意。這證實了以上故障分析是正確的，處理方法也是行之有效的。

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