LU200-250系列螺桿空氣壓縮機改造

王新

（天津天鐵冶金集團棒線廠，河北涉縣056404）

LU200-250系列螺桿空氣壓縮機改造

王新

（天津天鐵冶金集團棒線廠，河北涉縣056404）

針對天鐵棒線廠螺桿空壓機在運行過程中主機和排氣溫度高、電機熱故障和壓縮空氣含油、含水量大等問題，通過定期清理油冷卻器、提高水質等改造措施，對空氣壓縮機故障的判斷、處理和預防起到了良好效果，保證了設備安全長周期運行。

空氣壓縮機；壓縮空氣；改造

1 引言

天津天鐵冶金集團有限公司棒線廠共裝備有6臺LU200-250系列螺桿空氣壓縮機，負責全廠壓縮空氣的供給。正常雙線生產四運兩備。該機組由廣西柳州富達機械有限公司生產，核心技術采用瑞典阿特拉斯。在實際生產過程中，故障的判斷處理難度較大，尤其是機組連鎖控制點較多，檢修人員在修理過程中沒有頭緒，缺乏系統的方法和工作流程。本文一方面總結出空壓機故障的分析流程，另一方面對高頻和難點故障制定了詳細的解決方案，在檢修過程中得到應用，效果顯著，保證了機組的正常運行。

2 空壓機工作原理及系統流程

2.1 工作原理

LU200-250系列空氣壓縮機依靠電機帶動壓縮機工作，屬容積式壓縮機。進入壓縮機的外界空氣通過置于機殼內配合非常精密的相互平行嚙合的陰陽轉子之間的齒槽間，容積的變化而被壓縮。隨著轉子連續不斷地轉動，進入轉子齒槽的空氣不斷被壓縮、排出，形成了周期性的工作過程，從而達到生產壓縮空氣的目的。

2.2 空氣流程

在壓縮機的作用下，外界空氣經過粗過濾器和精過濾器兩層過濾，進入減荷閥，減荷閥根據用氣量的多少，控制進入壓縮機的空氣量。空氣被壓縮機壓縮產生高溫壓縮空氣（高達100℃），通過單向閥送往油氣分離器，除油后的壓縮空氣經冷卻器降溫至40℃以下，再經過氣水分離器去除水分后外送。

2.3 潤滑油流程

大部分潤滑油與空氣的分離在油罐內進行。來不及分離的一小部分被精油分離器頂部的抽油管抽出送往主機的低壓區，參與主機潤滑。主機潤滑依靠主機與油罐之間的壓力差值推動潤滑油進行循環，循環使用的潤滑油根據壓縮機對溫度的要求，由溫控閥進行調節。如果油溫過高，潤滑油通過溫控閥增大比例進入油冷卻器，依靠循環水進行降溫。達到溫度要求的潤滑油經油過濾器，濾出油中雜質，被送往主機，如此反復循環達到機組潤滑的目的。系統流程圖見圖1。

圖1 系統流程圖

2.4 控制系統的工作原理

空氣壓縮機的控制系統由PLC發出指令，根據高、低限壓力的設定值，自動進行機組的加載和減載運行，以達到一個恒定的輸出壓力，滿足生產需要。

當機組啟動后，減荷閥并沒有打開。運行幾分鐘后，油壓達到0.2～0.3 MPa，且排氣壓力達到50℃，手按儀表板上的加載按鈕，減荷閥接到PLC的指令，打開進氣，壓縮機加載開始正常工作。如果經過一段時間加載，壓縮機出口壓力值高于預先設定的上限壓力，控制系統發出指令，減荷閥停止進氣，壓縮機空轉，停止加載。隨著壓縮空氣不斷消耗，如果壓縮機出口壓力低于預先設定的下限壓力，控制系統再次發出指令，減荷閥打開進氣，壓縮機再次加載，如此反復循環，運行工作。

3 空壓機故障判斷及統計

棒線廠公輔車間裝備有6臺空氣壓縮機，其中1#～4#于2009年8月投用，5#～6#于2012年4月投用。對近6年來運行過程中故障處理，包括ATS48軟起動器報故障也同時進行了分析，總結出高頻和難點故障的判斷程序和方法。

3.1 故障判斷流程

（1）空壓機主機或排氣溫度過高判斷流程見圖2。

（2）壓縮空氣含油量過大，油耗高或含水量過大判斷流程見圖3。

3.2 ATS48軟起動器報故障（見表1）

根據故障判斷和處理的難易、發生頻率，統計出高頻和難點故障為：主機或排氣溫度過高、電動機熱故障、氣體含油量或含水量過大且耗油量大。

圖2 空壓機主機或排氣溫度過高判斷流程圖

圖3 壓縮空氣含油量過大，油耗高或含水量過大判斷流程圖

表1 ATS48軟起動器所報故障

3.3 具體原因分析

（1）主機或排氣溫度過高原因分析

空壓機主機或排氣溫度過高，主要是由于油冷卻器或后冷卻器因水質不佳，冷卻器內部銅管外壁嚴重結垢，換熱能力大大下降或環水中雜質、污物、藻類過多，導致銅管間隙堵塞，冷卻水不能很好地流過銅管，冷卻水量減小，無法帶走足夠的熱量，機組冷卻能力下降，油溫過高，導致高溫報警。

而其它原因如：冷卻水量不足、通風條件不良、環境溫度過高、潤滑油是否缺失、溫控閥能否自動打開，故障的判斷較簡單，且處理起來較容易，不再做過多分析。

（2）電動機熱故障原因分析

根據幾年來故障處理來看，造成電機熱故障主要是機械方面的原因。突出表現在潤滑油缺失和橡膠聯軸器磨損。而Pro菜單中的THP參數設定、SET菜單中的IN參數設定及電動機的電器隔離、室溫高影響幾乎沒有出現過。電機選型問題同樣不存在。

（3）氣體含油量過大，且油耗高或含水量過大原因分析

壓縮空氣含水量過大對于生產危害很大，軋鋼精軋和預精軋減速機、粗中軋減速機采用噴油潤滑。它是通過合理的壓縮空氣與潤滑油配比，形成霧狀油膜對設備進行潤滑。如果壓縮空氣含水量過大，水與潤滑油融合，會加劇油的乳化，縮短潤滑油的使用期限，同時降低潤滑效果，造成設備損壞。在冬季，如果壓縮空氣含水量過大，生產線上很多氣動閥門或采用壓縮空氣吹掃的儀表會因溫度過低被凍住不能工作，嚴重影響正常生產。

近幾年來，壓縮空氣含水量大，與干燥器工作性能、工況和職工能否定時排污有很大關系。棒線廠裝備的空壓機選配杭州山立凈化設備有限公司生產的微熱再生吸附式壓縮空氣干燥機。通過分析，干燥器故障主要有以下幾種：吸附劑（活性氧化鋁）被油污染或超期失效、過濾器失效、電加熱器故障。

壓縮空氣含油量過大，會導致空壓機油耗升高，增加使用成本，同時壓縮空氣含油，會造成使用壓縮空氣吹掃的攝像頭因油污多，影響視線，增加清理的頻次，縮短使用壽命。使用壓縮空氣吹掃儀表會因油污過多，影響計量或讀數的準確，可能會對生產造成不可預見的損失。壓縮空氣含油量如果≥0.1×10-6，將直接影響干燥器吸附效果、吸附劑使用壽命，甚至使吸附劑中毒失效。

通過現場故障處理和分析判斷，壓縮空氣含油過多主要是回油管堵塞或單向閥失控，單向閥起不到單向供油的作用，造成機組停機后機油倒流回油罐內，空壓機再次啟動，多余的油就會跑掉。最小壓力閥的開啟值也是造成壓縮空氣含油過大的主要原因，最小壓力閥的主要作用是降低前后的差值壓力，降低氣體流動的速度，保證含油的壓縮空氣在分離器內得到很好分離。如果開啟的壓力值過低，會導致前后的壓力差值過大，氣體流動的速度會隨著升高，高速的氣流會將凝聚的油液帶走，降低分離效果。

精油分離器使用時間如果超過規定時間，會造成濾網被機油中的雜質或污物堵塞，增大氣體的壓降功能，如果不及時更換，甚至可能造成精油分離器分離濾芯被擊穿，從而完全失去分離作用。經潤滑油冷卻的壓縮空氣中所含的油來不及被分離出來，就隨著壓縮空氣一同送出，造成壓縮空氣含油過多和油耗過高。

4 解決故障的具體措施

4.1 主機或排氣溫度過高故障處理

（1）冷卻器堵塞或結垢的故障處理

應根據環境和水質情況定期對油冷卻器和后冷卻器進行清理，使壓縮機在正常溫度下工作，保證機器有較長的壽命。當冷卻器被雜質、污物堵塞或由于銅管結垢嚴重起不到應有的換熱作用，壓縮機的排氣溫度會升高很快，導致主機一、二高溫報警，空壓機自我保護停機。

定期清理油冷卻器有可使機組始終在理想工作溫度下（95℃以下）進行工作，提高機器的使用性能，延長壽命。

油冷卻器水側的清理：首先，機組拉閘斷電掛牌，打開泄壓閥，確認機組內沒有壓力后再拆下冷卻水進出水管；然后，注入標號2205426300的專用清洗溶（3瓶/臺）液浸泡或用泵循環沖刷（反沖效果較好）；最后，用清水沖洗干凈后裝好冷卻水進出水管。

當油冷卻器結垢較嚴重，用以上方法清理不理想時，可以單獨拆下油冷卻器，打開兩頭端蓋，用專用鋼刷或其它工具清除水垢。

當清理冷卻器水側不能有效降低溫度時，需要對油側進行清理，方法與清理水側基本相同：首先，停機并確認油壓力已經釋放完，拉下電源總開關后拆下進出油管；然后，注入專用清洗溶液浸泡或用泵循環沖刷（反沖效果較好）；最后，用清水沖洗，再用干空氣吹干或脫水油除水，裝好進出油管，即完成清理。

后冷卻器堵塞可用高壓水進行沖洗。如果清理效果不好，可將后冷卻器拆下，使用機械工具清理銅管間的雜質或污物。如果發現銅管表面結垢嚴重，可采用專用清洗溶液或自配弱酸溶液浸泡8 h左右，再用清水沖洗干凈。如果清理過程中發現銅管破損或管壁很薄，應更換。

（2）從提高水質入手，做到故障預防和事前處理

冷卻器結垢或堵塞后的清理往往是被動的清理，屬于事后處理。建議提高水質，從根本上杜絕結垢或污物堵塞，達到事故預防和事前處理。

要求空壓機冷卻使用的凈環水水質必須達到表2要求。

表2 空壓機冷卻使用的凈環水水質要求

但棒線廠空壓機凈環水與兩條生產線加熱爐凈環和主電機及液壓凈環共用同一種水，用戶較多，且整個水系統沒有任何水處理設備，水質很難保證，空壓機冷卻器多次因為水質原因造成堵塞或損壞。且主電機和液壓站也多次發生堵塞管道現象。為此車間經棒線廠批準，對凈環水系統進行了技術改造，方案如下：安裝4臺型號為WGL-1000的凈環旁濾過濾器，按凈環水池800 m3再加上管道內水理約500 m3系統總水量約為1 300 m3，過濾器3組工作，1組反洗，每隔9 h就能全部過濾一遍。

另外，在空壓機凈環水出水干管加裝型號為CTF-EB-L8自清洗管道過濾器，過濾精度為200 μm。在每臺空壓機的進水管道入機組前加裝Y型管道過濾器，過濾精度同樣為200 μm，確保完全去除掉雜質。

為防止冷卻塔玻璃鋼填料因長時間使用，風化形成碎塊，進入循環水中，堵塞過濾器。在冷卻塔集水槽收水口加裝濾網，根據水中藻類滋生產情況，適時填加殺菌滅藻劑，防止隨著水溫升高，藻類大量滋生，堵塞過濾器。

由于天鐵地處河北涉縣，使用的地下水硬度較高，總硬度高達350×10-6。為降低硬度，減少因水溫升高，造成冷卻器結垢，適當勾兌軟化水，以降低環水硬度，維持在100×10-6左右。

4.2 電機熱高溫故障處理措施

首先電機前后軸承加注專用潤滑油300 g，確保潤滑到位（正常使用應每年加注一次潤滑油），同時檢查橡膠聯軸器。通常橡膠聯軸器使用壽命為4年左右，如果超期使用，聯軸器磨損過大，會造成電機與空壓機主機不同心，徑向和軸向超差，運行阻力增大，也會導致電機高溫。如果聯軸器使用年限不到，不排除因拍緊停造成空壓機急剎車，扭矩突然增大，造成聯軸器損壞。因此如果加注潤滑油不能消除電機熱高溫故障，必須要檢查橡膠聯軸器。

如果上面兩項處理完畢，仍未消除熱故障，可能為電機軸承損壞，需更換。軸承更換完畢后，要對電機做動平衡,確保電機維修后運行平穩。

4.3 壓縮空氣含水、含油量較大，油耗高故障處理

（1）壓縮空氣含水量過大處理措施

如果干燥器過濾效果不佳，過濾器失效（觀察過濾器指示器，指針在綠區即為正常，在紅區表示損壞，），需要更換濾芯。目前棒線廠在裝干燥器使用HT型濾芯，正常情況下，使用壽命8 000 h，每年必須更換1次。

干燥器使用直徑Φ3～5 mm的活性氧化鋁作為干燥劑。一般1～2年更換一次。干燥器使用過程中要定期進行檢驗，第一次檢查周期為2年，以后每隔半年檢查一次。關閉干燥器進出氣閥門，使壓縮空氣走旁通，打開干燥器底部放氣閥，將干燥器徹底泄壓，再打開干燥劑充填口，采樣檢查干燥劑，如果干燥劑被油污染粉碎，應立即更換。

如果電加熱器電阻值不正確，吸附再生筒達不到規定溫度，則電加熱器損壞，再生的活性氧化鋁中吸附的水分無法蒸發，也會造成壓縮空氣含水量較大，更換電加熱器。

從工人操作角度，嚴格執行每隔2 h一排污制度，車間也將加大檢查，確保按時排污。下一步考慮設備定時排污問題。

（2）壓縮空氣含油量過大或油耗過高處理措施

壓縮空氣含油量過大或油耗過高，主要是回油管堵塞、最小壓力閥故障、油精分離器失效或擊穿造成的。回油管堵塞可借助燈光觀察油管中有無回油就可判斷出，拆下疏通即可，如果無法疏通，更換。最小壓力閥使用8 000 h必須更換1次。

油精分離器一般使用周期為2 500～3 000 h。到期更換或壓差發汛器報警應立即更換。否則，輕則壓縮空氣含油量過大；重則造成機組油溫過高，伴有刺鼻的濃煙，如不及時停機，可能會造成壓縮機頭軸承抱死。

5 結語

通過對近幾年來空氣壓縮機高頻和難點故障的分析和總結，制定了各種故障的處理程序，并對系統進行了相應的技術改造，對空壓機故障的判斷、處理和預防起到良好效果，保證了設備安全長周期運行。

[1]劉建民，陳建軍.螺桿式空壓機運行及維護技術問答[M].北京：中國電力出版社，2011.

[2] 成心德.葉片式泵 通風機-壓縮機(原理、設計、運行、強度) [M].北京：機械工業出版社，2011.

[3]邢子文.螺桿壓縮機—理論、設計及應用[M].北京：機械工業出版社，2008.

Revamp of LU200-250 Series Screw Rod Air Compressor

WANG Xin
(Bar and Wire Rolling Mill,Tianjin Tiantie Metallurgy Group,She County,Hebei Province 056404,China)

Aiming at the problems of high temperature at main engine and exhaust,motor thermal fault and big content of oil and water in compressed air during the running of screw rod air compressor at Tiantie Bar Rolling Mill,measures were taken of periodically cleaning oil cooler and improving water quality,obtaining good results for the judgment,treatment and prevention of air compressor fault.The safe and long term running of the equipment was ensured.

air compressor;compressed air;revamp

10.3969/j.issn.1006-110X.2015.06.010

2015-08-15

2015-09-10

王新（1975—），男，本科，主要從事高線公輔系統技術和生產管理工作。