噴油螺桿式空壓機潤滑油含水問題的探討

李政(中海油能源發展裝備技術有限公司,天津 300450)

噴油螺桿式空壓機低噪聲箱式結構，無需基礎，安裝簡單；PLC控制，配有氣量自動調節控制系統等優點在工業生產中大量的運用。某終端處理廠噴油螺桿式空氣壓縮機設計為二臺，正常情況為一用一備。機組運行時，除了常規的維護和保養之外，還特別采取定期振動監測和油液監測維護方式，目的是保證機組有效可靠運行，為生產保駕護航。

1 空壓機B取樣油液分析結果

1.1 污染度狀態

1.1.1 油品污染度指數超標，達到999.0。

1.1.2 油品檢測中發現水分，檢測數據為57.60%,數據超標。

2 化學性質

2.1 油品化學性質數據為100，數據顯示為高值報警。

2.2 油品的介電常數為80.0（參考油標準為4.81),數據顯示為高值報警。

2.3 40度粘度為7.3（參考油標準為48），數據顯示為高值報警。

3 檢驗結果

該油品的污染度、化學性質及磨損狀態均達到高報警值，應對潤滑油進行更換；鑒于油品中大量含水，應對溫控閥,最小壓力閥等相關組件進行檢查。

4 故障分析和診斷思路

從壓縮機工作流程和原理圈定與潤滑冷卻系統有關，下面著重從潤滑冷卻系統進行詳細的分析和論證。

壓縮機潤滑冷卻系統主要由油氣分離器、最小壓力閥、濾網和節流孔、安全閥、冷卻器、水分離器和排放管線組成。噴油螺桿式壓縮機工作時，壓縮機排氣進入油氣分離器后，滑油的溫度與排氣溫度一致，通過散熱器將滑油溫度降為合理的溫度，再進入壓縮機循環使用。

在現場使用過程中對排氣溫度、壓力，潤滑油溫度進行分析監測，機組這些指標均在正常范圍，機組PLC控制沒有出現故障和報警，確定壓縮機潤滑冷卻系統在機組正常運行時工作正常。

油氣分離器內的壓力由壓縮機壓縮空氣和油混合物產生。油在重力作用下存在于容器下部，氣體則經過分離芯從容器頂部通過最小壓力閥排出。最小壓力閥的作用是在油氣分離器內形成油循環的最小壓力。同時在停機時有止逆功能，防止管網中的壓縮空氣向分離器內倒灌。最小壓力閥只有分離器內壓力超過一定值時才能打開，保持分離器內的壓力，保證分離效果。其打開壓力值一般為4bar，同時此閥體為單向閥體。那么潤滑油中的水分推斷就可能是最小壓力閥體的損壞，壓縮空氣回流冷凝析出，來自于壓縮空氣中。為了證明此推斷在現場進行了如下的檢測方法：

4.1 兩臺壓縮機正常工作至少兩次加載和潤滑油至少進行兩個大循環，停機大約十分鐘后對兩臺空壓機進行采取油樣對比，未發現異常。

4.2 兩臺機組同時停機至少20小時以上（潤滑油自然冷卻為常溫），然后在停機情況下擰出油氣分離罐底部的球閥前螺堵，緩慢打開球閥排水，直到有油流出為止。發現B機組比A機組在油水分離器底部排出的水，遠遠多于A機。B機組排出的水分大約有1200mL—1500mL左右。由此結合油氣分離系統的工作原理和各部件功用及采集振動數據的綜合推斷出最小壓力閥可能出現故障。

隨之，對B機組的最小壓力閥進行了檢查和更換。使用上述檢測步驟進行驗證，發現B機組排出的水分和A機組正常情況及停機排出的水分相當，所以確定B機組由于油氣分離系統中的最小壓力閥損壞，導致潤滑油中大量水分的推斷的正確。下圖分別為潤滑油正常時和最小壓力閥損壞初期，潤滑油含水時，機組運行初期對機組采集的振動數據頻譜圖。

4.2.1 最小壓力閥正常，潤滑油不含水時機組運行頻譜圖：

4.2.2 最小壓力閥損壞，潤滑油含水時機組啟動初期，機組運行時的頻譜圖：

由于最小壓力閥體的損壞而導致壓縮空氣回流進油氣分離器中，壓縮空氣中的水分在油氣分離罐中凝結，冷凝水析出，同時由于水的密度大于潤滑油的密度，造成大量的冷凝水積淀在油分離器的底部。在啟機初期，底部沉積大量的水分，空壓機得不到有效的潤滑，易使螺桿在運行過程中因表面油膜形成的不及時和充分，螺桿發生碰磨現象，使螺桿表面的光潔度變差。隨之機組的振動和噪音變大，長期高振動的條件下運行，螺桿嚙合間隙偏差越來越大，潤滑油中產生大量的機械雜質，潤滑油的性能下降，最終導致機組的功能性失效和機組的停機，對生產造成影響。

5 結語

通過此案例證實了對機組進行的油液監測和振動監測的維護和維修策略的有效性。1、及時預測設備運轉狀況和趨勢，發現故障根本原因，合理安排檢修和生產，提高機器可靠性，很大程度上避免災難事故的發生。2優化零部件庫存，降低庫存費用，不必大量存儲備件以保證設備的可靠性，減少機器停機時間，提高了生產率；3同時可在機器檢修后驗證檢修質量，找到導致機器重復性故障或生產損失的根本失效原因，對維護和維修流程優化并消除故障性停機，提高維修效率和資產利用率，降低設備維修費用。

[1]焦生杰.工程機械機電一體化.人民交通出版社.

[2]楊其明,嚴新平,賀石中.油液監測分析現場實用技術.機械工業出版社.

[3]中海石油技術檢測有限公司狀態監測分公司.螺桿空壓機培訓教材.

[4]沈水福,高大勇.設備故障診斷技術.科學出版社.