螺桿式空壓機(jī)故障原因分析及對(duì)策

單永華

（河北國(guó)華定州發(fā)電有限責(zé)任公司，河北保定 073000）

0 引言

河北國(guó)華定州電廠共使用17臺(tái)空壓機(jī)，全部為上海康普艾公司生產(chǎn)的螺桿式壓縮機(jī)，分別為L(zhǎng)250-8A型4臺(tái)、L160-07型4臺(tái)、L55-09型2臺(tái)、L250-8.5型7臺(tái)，每臺(tái)空壓機(jī)對(duì)應(yīng)1臺(tái)杭州嘉隆公司配套的空氣干燥器。螺桿空壓機(jī)工作過(guò)程中分為3個(gè)流程。

（1）壓縮空氣產(chǎn)生過(guò)程：普通空氣通過(guò)空濾，通過(guò)入口調(diào)節(jié)器、逆止閥，進(jìn)入空壓機(jī)，然后進(jìn)入儲(chǔ)油罐，通過(guò)最小壓力閥—帶逆止閥，冷卻器，合格的壓力空氣供往用戶。

（2）潤(rùn)滑油自循環(huán)過(guò)程：通過(guò)壓差，油從儲(chǔ)油罐回到空壓機(jī)進(jìn)行潤(rùn)滑，中間經(jīng)過(guò)油過(guò)濾器，溫度高時(shí)經(jīng)過(guò)冷油器，節(jié)流閥進(jìn)入空壓機(jī)。

（3）冷卻系統(tǒng)：冷卻壓縮空氣，冷卻空壓機(jī)油。

1 空壓機(jī)常見故障統(tǒng)計(jì)

定州電廠螺桿式壓縮機(jī)自從投產(chǎn)以來(lái)，多次發(fā)現(xiàn)故障，導(dǎo)致空壓機(jī)跳閘，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。近幾年的故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1。

由表1可以，造成空壓機(jī)故障跳閘的主要原因有溫度過(guò)高、加卸載不正常、熱控故障、漏油等原因造成的油耗過(guò)量、冷干機(jī)故障造成空壓機(jī)連鎖跳閘等。

2 常見故障原因分析及應(yīng)對(duì)措施

2.1 溫度過(guò)高

（1）冷油器面積偏小。日常運(yùn)行期間溫度高主要發(fā)生在二期除灰及一期公用系統(tǒng)上的11臺(tái)L250型空壓機(jī)，夏季運(yùn)行（95～105）℃，主要原因是L250和L160用的空氣端總成、冷油器大小都一樣（電機(jī)功率不同，皮帶輪不一樣），但是冷油器面積偏小。一期除灰的L160夏季最高85℃、冬季75℃。無(wú)論冬季、夏季運(yùn)行溫度較二期至少低10℃。由于空壓機(jī)運(yùn)行已多年，冷油器內(nèi)部存在油污結(jié)垢，影響散熱，造成空壓機(jī)長(zhǎng)期溫度偏高。針對(duì)這一問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)更換冷油器，建議通過(guò)增加水冷換熱器，降低運(yùn)行溫度，解決冷油器面積偏小的問(wèn)題。

（2）冷卻風(fēng)扇故障。電機(jī)工作環(huán)境溫度高，多在70℃以上，電機(jī)外殼溫度在90℃左右，長(zhǎng)時(shí)間高溫運(yùn)行加速了電機(jī)絕緣的老化；由于風(fēng)的作用，冷卻風(fēng)扇電機(jī)啟動(dòng)前是反轉(zhuǎn)的，啟動(dòng)時(shí)容易造成較大的沖擊電流，也加速了電機(jī)絕緣的損壞。電機(jī)因?yàn)檫\(yùn)行環(huán)境等原因絕緣會(huì)逐漸老化下降，運(yùn)行中匝間短路，造成風(fēng)扇電機(jī)跳閘。雖然縮短了檢修周期，但冷卻風(fēng)扇電機(jī)運(yùn)行在油冷卻器后的熱風(fēng)區(qū)，環(huán)境溫度過(guò)高，再加上電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量，使電機(jī)本體外殼溫度經(jīng)常在（80～100）℃，過(guò)高的溫度大大降低了繞組的絕緣強(qiáng)度，影響電機(jī)運(yùn)行壽命。隨著春季氣溫回升，電機(jī)運(yùn)行的環(huán)境溫度升高，加速了電機(jī)絕緣老化。可以通過(guò)縮短檢修周期（冷卻風(fēng)扇電機(jī)改為每半年檢修一次）、采購(gòu)大功率電機(jī)、購(gòu)耐高溫電機(jī)加強(qiáng)其絕緣等級(jí)與壽命等措施，增加設(shè)備運(yùn)行可靠性。

2.2 加卸載不正常

表1 空壓機(jī)故障原因分析統(tǒng)計(jì) /次

（1）電磁閥問(wèn)題。加卸載不正常包括不加載、不卸載或加卸載頻繁等問(wèn)題。原因也較多。電磁閥主要是來(lái)控制加卸載的，常見故障就是電磁閥卡澀、膜片裂紋、氣源管脫開等，主要原因是電磁閥設(shè)計(jì)安裝位置振動(dòng)大造成電磁閥故障。原電磁閥設(shè)計(jì)安裝在氣缸上由于正常運(yùn)行時(shí)氣缸處振動(dòng)大，造成電磁閥線圈故障。現(xiàn)將電磁閥安裝在空壓機(jī)外殼上減小振動(dòng)，電磁閥線圈故障減少（圖1）。

圖1 電磁閥安裝位置

（2）進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥氣缸卡澀。造成空壓機(jī)進(jìn)口空氣進(jìn)不來(lái)，無(wú)法加載。主要原因是檢修管理不到位，進(jìn)氣閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸活塞卡澀。安裝過(guò)程中將曲柄必須安裝到活塞的卡位里，如果頂在活塞尾部進(jìn)氣閥關(guān)不上，蝶閥在全開位置，放氣閥不不及卸壓，造成系統(tǒng)超壓。

2.3 冷干機(jī)故障聯(lián)跳空壓機(jī)

（1）干燥器電磁閥卡澀。控制氣動(dòng)頭的電磁閥氣源管設(shè)計(jì)取自冷干機(jī)除塵過(guò)濾器進(jìn)口管位置上，此處的壓縮空氣從A/B塔過(guò)來(lái)，塔內(nèi)的干燥劑含有大量粉塵雜質(zhì)，未經(jīng)過(guò)除塵過(guò)濾、含有雜質(zhì)的壓縮空氣進(jìn)入電磁閥前面的過(guò)濾器，因?yàn)檫^(guò)濾器處理能力有限，部分雜質(zhì)進(jìn)入電磁閥內(nèi)部（或者氣動(dòng)門氣缸內(nèi)）時(shí)，極易造成電磁閥閥體內(nèi)部堵塞（或閥門卡澀）。將干燥器電磁閥進(jìn)氣管氣源位置由原來(lái)的除塵過(guò)濾器入口改在除塵器過(guò)濾器出口管上，位置變更后，電磁閥氣源取自除塵過(guò)濾器出口，氣源不含雜質(zhì)，電磁閥或閥門堵塞的可能性大大下降，從而保障了A，B吸附塔切換閥的正常運(yùn)行（圖2）。

（2）冷干機(jī)A/B塔切換閥卡澀造成系統(tǒng)開關(guān)異常。主要原因切換閥成閥體襯膠老化損壞（也有時(shí)外觀完好，但開、關(guān)較緊，造成卡澀），每年在8—9月入冬前，冷干機(jī)更換干燥劑期間，對(duì)切換閥、供氣電磁閥及減壓過(guò)濾器進(jìn)行解體檢查清理，保證使用可靠，同時(shí)建議將襯膠閥門更換為不銹鋼硬密封閥門。

圖2 電磁閥氣源管改造

2.4 熱控故障

（1）失電故障。動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)造成控制電壓波動(dòng)。動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)過(guò)程中造成系統(tǒng)電壓波動(dòng)，從而導(dǎo)致控制變壓器輸出電壓波動(dòng)超過(guò)控制面板允許范圍，導(dǎo)致空壓機(jī)跳閘。目前已將二期空壓機(jī)的控制電源接至UPS系統(tǒng)，一期將控制回路上的保險(xiǎn)全部改為空氣開關(guān)，保證電源穩(wěn)定。

（2）壓力控制器故障。壓力傳感器失準(zhǔn)。通過(guò)定期檢查壓力傳感器膜盒發(fā)生彈性形變，并制定每?jī)赡赀M(jìn)行一次更換，通過(guò)定期進(jìn)行更換故障率明顯下降。

（3）接線端子氧化。常閉節(jié)點(diǎn)接觸不良。通過(guò)空壓機(jī)定期工作，多接線進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有氧化現(xiàn)象及時(shí)處理，保證觸點(diǎn)接觸良好。

（4）控制變壓器故障。控制變壓器輸出電壓異常。通過(guò)空壓機(jī)定期工作對(duì)輸出電壓進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)超差的進(jìn)行更換。目前已將同型號(hào)的控制變壓器進(jìn)行了更換。

（5）溫度傳感器故障。溫度傳感器直阻異常。通過(guò)空壓機(jī)定期工作對(duì)溫度傳感器的直阻進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)超差的進(jìn)行更換，降低了故障次數(shù)。

2.5 漏油等原因造成的油耗過(guò)量

（1）空壓機(jī)油系統(tǒng)油管均為硬連接，未留有熱膨脹裕度。在運(yùn)行中，接頭部位的密封處容易發(fā)生松動(dòng)導(dǎo)致漏油。建議部分油管更換為軟管連接形式，效果比較明顯（圖3）。

圖3 空壓機(jī)油管

（2）冷油器破損。翅片破損為設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題，不能焊接只能更換，所以建議將1個(gè)整體式冷油器改為2個(gè)分體式冷油器。

2.6 其他改進(jìn)措施

（1）入冬前更換全部冷干機(jī)吸收劑，保證冬季空氣出口含水率合格，防止冬季發(fā)生壓縮空氣管道凍結(jié)事件。建議在冷干機(jī)出口增加聯(lián)絡(luò)母管，打破了原來(lái)空壓機(jī)與冷干機(jī)之間的“一對(duì)一”關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了1臺(tái)空壓機(jī)和多臺(tái)冷干機(jī)之間的對(duì)應(yīng)，增加了冬季運(yùn)行的靈活性。

（2）針對(duì)冷凝水含油問(wèn)題，增加油水分離器。空壓機(jī)夏季濕度高，排水量大，水中含有一定量油污，給廢水排放造成環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)測(cè)算，每年約有1000 L油污隨冷凝水外排。2018年，為保證排水出口含油率下降，在空壓機(jī)的冷凝水出口增加油水分離器，收集廢油是效果明顯。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)螺桿式空壓機(jī)故障原因進(jìn)行深入的分析和研究，提出了降低空壓機(jī)故障頻率的解決方法，并采取有效的預(yù)防和控制措施，實(shí)施后取得良好效果，空壓機(jī)的故障次數(shù)由2011年的14次/a降至2017年2次/a，提升了螺桿式空壓機(jī)的運(yùn)行可靠性。