螺桿式空壓機燒損原因分析與改進思路

史 月

（大慶油田昆侖集團水泥有限責任公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

螺桿式空壓機是空氣壓縮機的一種，有單螺桿空壓機和雙螺桿空壓機兩種。雙螺桿式空壓機是在單螺桿空壓機的基礎上研發(fā)出來的新型產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)構(gòu)造更加合理、先進，克服了單螺桿式空壓機不平衡、軸承易損的問題，其應用價值更高，被廣泛應用于礦產(chǎn)礦壓風系統(tǒng)、電廠輔機系統(tǒng)等領域。其應用領域逐漸擴展，無論國內(nèi)或是國外，其市場占有率逐年攀升，在空氣壓縮機市場的市場占有率達到了80%。

1 螺桿式空壓機

螺桿式空壓機是目前空氣壓縮機的主要設備類型，在空氣壓縮機市場中占據(jù)重要地位，被廣泛應用于各個領域，逐漸實現(xiàn)了對傳統(tǒng)活塞式空壓機的替代，成為了空氣壓縮機市場的主流設備[1]。螺桿式空壓機作為一種容積式氣體壓縮機械設備，運行中是機械的工作容積回轉(zhuǎn)運動形式完成的，其主要結(jié)構(gòu)原理是由壓縮機的一對轉(zhuǎn)子在機體內(nèi)的回轉(zhuǎn)運動來實現(xiàn)對空氣的壓縮處理的。螺桿式空壓機的主要結(jié)構(gòu)組成有：在螺桿式空壓機的機體結(jié)構(gòu)之中，有一對象滬鎳和螺旋形轉(zhuǎn)子平行設置，根據(jù)其結(jié)構(gòu)差異，分為陽轉(zhuǎn)子和陰轉(zhuǎn)子（也稱之為陽螺桿和陰螺桿），一般情況下，螺桿式空壓機節(jié)圓外部呈現(xiàn)為凸齒的轉(zhuǎn)子稱之為陽轉(zhuǎn)子，螺桿式空壓機機體節(jié)圓內(nèi)部呈現(xiàn)為凹齒的轉(zhuǎn)子稱之為陰轉(zhuǎn)子。在螺桿式空壓機的機體結(jié)構(gòu)組成中，一般狀態(tài)下陽轉(zhuǎn)子與空壓機的原動機相連，陰轉(zhuǎn)子跟隨陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，并由轉(zhuǎn)子上的最后一對軸承來實現(xiàn)對螺桿式空壓機軸向運動的定位，承受壓縮機中的軸向力。然后由轉(zhuǎn)子兩端呈現(xiàn)為圓柱滾子形態(tài)的軸承實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子的徑向定位，承受壓縮機中的徑向力。并且在螺桿式空壓機兩端還分別開設了進氣口和出氣口，來保證螺桿式空壓機運行中的吸氣和排氣。

螺桿式空壓機運行過程中，其工作原理主要就是進氣、壓縮、排氣，其空氣壓縮過程的原理如下：首先，吸氣。螺桿式空壓機通過電機或內(nèi)燃機渠道轉(zhuǎn)子，主從轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)過程中，齒溝空間在處于進氣口一端時，其內(nèi)空間較大，外界空氣進入并充滿齒溝空間，當轉(zhuǎn)子離開進氣口端時，齒溝空間內(nèi)的空氣被封閉在主轉(zhuǎn)子的機體空間內(nèi)部，實現(xiàn)吸氣處理。其次，壓縮。在齒溝空間完成吸氣以后，隨著主從轉(zhuǎn)子在機體內(nèi)部的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子之間與機體機殼形成的空間逐漸所限，并開始隨著轉(zhuǎn)子進行螺旋狀移動，此移動過程就是對齒溝空間內(nèi)空氣的壓縮過程。最后，排氣。當螺桿式空壓機的主從轉(zhuǎn)子的齒峰旋轉(zhuǎn)逐移動，與螺桿式空壓機的排氣端出氣口相遇時，被壓縮的空氣在壓強作用下迅速排放，直到機體齒峰與齒溝的咬合面完全移動至排氣端面，實現(xiàn)其空間內(nèi)空氣的完全排出，實現(xiàn)排氣環(huán)節(jié)。同時，主從轉(zhuǎn)子的另一對齒溝已經(jīng)到達螺桿式空壓機的進氣端，開始下一循環(huán)的空氣壓縮處理[2]。

2 螺桿式空壓機的應用優(yōu)勢

（1）螺桿式空壓機具有高性能、高效率的應用優(yōu)勢。空氣壓縮機的性能和工作效率直接決定了其適用性，更決定了使用單位的壓縮機成本投入利用實效。而螺桿式空壓機采用大容量的空氣壓縮組件作為空氣壓縮的核心結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)子外圓的運轉(zhuǎn)速度底，能夠充分保證其注油效果，不僅空氣壓縮效率更高，并且其設備運行的可靠性也更高[3]。與此同時，隨著近年來螺桿式空壓機使用范圍的逐漸擴大，其研發(fā)也更加科學化，確保了其設備運行中系統(tǒng)溫度以及壓縮空氣溫度能夠控制到極低，進而達到其使用過程中的最佳冷卻效果，提升其使用壽命。

（2）螺桿式空壓機操作期間無需維護。在傳統(tǒng)的活塞式壓縮機以及離心式壓縮機的空氣壓縮過程中，需要根據(jù)設備運轉(zhuǎn)情況不斷對機械設備進行維護，以保證其運行狀態(tài)以及其性能。而螺桿式空壓機則是以高效傳動系統(tǒng)作為其速度驅(qū)動壓縮組建的，具有極高的適用性，因此在正常操作壓縮過程中，并不需要進行設備維護，具有免維護、高度可靠的應用特點，在其使用過程中，能夠節(jié)省大量的人工成本。

（3）螺桿式空壓機的維修成本較低。螺桿式空壓機的壓縮機設計獨創(chuàng)的，所使用零部件均具有使用壽命長的有點，并且其大尺寸的入口式過濾器、油濾器以及精細分離器都能夠確保其最佳空氣壓縮質(zhì)量。雖有油濾器結(jié)構(gòu)以及分離器組件都采用離心式啟閉的工作模式，在發(fā)生故障進行維修時，能夠有效降低維修時間和維修成本。一般情況下，螺桿式空壓機的維修工作在速達維修點的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)幾分鐘內(nèi)的維修完成，大大降低了螺桿式空壓機的停機時間以及維修成本。

（4）螺桿式空壓機具有內(nèi)置智能控制體系。智能控制是實現(xiàn)空氣壓縮機運行成本降低的必然途徑，只有通過精細化的操作控制，才能夠提升空氣壓縮機的運轉(zhuǎn)實效。而螺桿式空壓機內(nèi)置智能控制體系，其操作控制菜單簡潔明了，運行過程中操作簡單，極大提升了螺桿式空壓機的操作精細性。

3 螺桿式空壓機的燒損原因

隨著螺桿式空壓機應用領域的逐漸拓展，其應用過程中存在的一些問題也逐漸暴露出來，而其中較為嚴重的應用問題之一就是螺桿式空壓機的燒損問題，不僅會導致螺桿式空壓機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的嚴重受損，甚至造成螺桿式空壓機的徹徹底報廢，給使用單位帶來較大的經(jīng)濟損失。因此對螺桿式空壓機燒損問題原因的探究與分析已經(jīng)成為螺桿式空壓機應用中必然的工作流程，不僅關(guān)系到其使用的實效性，也關(guān)系到其運行的安全性[4]。

首先，轉(zhuǎn)子位移問題導致的螺桿式空壓機燒損。轉(zhuǎn)子作為螺桿式空壓機運行的主要結(jié)構(gòu)組成部分，一旦螺桿式空壓機轉(zhuǎn)子長時間運行就會逐漸磨損，在沒有落實定期的維修保養(yǎng)工作時，就會由于轉(zhuǎn)子磨損原因，導致轉(zhuǎn)子的對中慢慢出現(xiàn)位移，造成螺桿式空壓機運轉(zhuǎn)的不平衡卡死，在電機或內(nèi)燃機強大推動力的影響下，導致螺桿式空壓機燒損的情況發(fā)生。

其次，向心軸承磨損導致的螺桿式空壓機燒損。向心軸承是螺桿式空壓機轉(zhuǎn)子軸向定位的核心結(jié)構(gòu)部件，每一個轉(zhuǎn)子就有2 盤向心推力軸承，才能夠保證轉(zhuǎn)子運行中的軸向定位。在螺桿式空壓機長時間的運轉(zhuǎn)過程中，向心軸承逐漸產(chǎn)生磨損，導致轉(zhuǎn)子軸向定位的間隙逐漸擴大，向心軸承無法準確定位轉(zhuǎn)子軸向，導致轉(zhuǎn)子的非正常運轉(zhuǎn)，尤其是陽轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)間隙過大時，就會導致異常竄動情況發(fā)生，導致螺桿式空壓機燒損。

再次，潤滑油質(zhì)量問題導致螺桿式空壓機燒損。潤滑油作為螺桿式空壓機運轉(zhuǎn)中必不可少的潤滑物質(zhì)，對于螺桿式空壓機有著重要的影響。一旦潤滑油質(zhì)量出現(xiàn)問題，潤滑油中含有大量粉塵以及各種金屬雜質(zhì)的情況下，就會造成螺桿式空壓機機體中殘存各種雜質(zhì)，嚴重影響螺桿式空壓機的正常運轉(zhuǎn)，加大磨損，在沒有定期進行清洗時，就會導致螺桿式空壓機燒損的情況發(fā)生。同時，潤滑油質(zhì)量不足也會導致螺桿式空壓機運行中油溫過高的問題發(fā)生，導致螺桿式空壓機的板翅式冷卻器出現(xiàn)堵塞情況，造成了螺桿式空壓機的冷卻效果不佳、高溫運轉(zhuǎn)，出現(xiàn)燒損。

最后，異物進入機體導致的螺桿式空壓機燒損。異物進入螺桿式空壓機機體也是導致螺桿式空壓機燒損問題發(fā)生的主要原因之一。螺桿式空壓機轉(zhuǎn)子之間的間隙最小處在0.02 mm 以下，不大于1.00 mm 的鐵屑雜質(zhì)也會對螺桿式空壓機的正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響，導致機體磨損加劇，造成螺桿式空壓機出現(xiàn)燒損。

4 螺桿式空壓機燒損問題的改進思路

針對螺桿式空壓機燒損問題的種種原因，提出如下改進思路建議，以降低螺桿式空壓機燒損情況的發(fā)生概率，為螺桿式空壓機的科學化使用提供保障。

首先，根據(jù)螺桿式空壓機出廠說明建立定期的維修保養(yǎng)機制。維修保養(yǎng)的落實是降低螺桿式空壓機燒損情況發(fā)生的重要途徑，也是螺桿式空壓機廠家對設備使用的基礎要求。因此，使用單位在螺桿式空壓機使用過程中，必須根據(jù)螺桿式空壓機的出廠使用說明建立定期的維修保養(yǎng)機制，在維修保養(yǎng)過程中，及時進行軸承以及轉(zhuǎn)子的維修保養(yǎng)，避免因為轉(zhuǎn)子的異常竄動導致螺桿式空壓機出現(xiàn)燒損的問題，導致螺桿式空壓機停機，也造成維修成本的增加。

其次，定期更換螺桿式空壓機的易損件。在螺桿式空壓機運轉(zhuǎn)中，空氣過濾芯是主要的功能結(jié)構(gòu)原件，是過濾粉塵的重要保障結(jié)構(gòu)。螺桿式空壓機的工作環(huán)境越惡劣對空氣過濾芯的損耗越快，一旦空氣過濾芯損壞，就會導致粉塵侵入螺桿式空壓機機體，導致潤滑油的黏度增加，加劇零部件磨損，導致螺桿式空壓機燒損。因此，螺桿式空壓機使用單位要建立定期的空氣濾芯更換機制，將空切過濾器的真空指示器作為日常檢驗的重點內(nèi)容，確認濾芯真空指示器是否出現(xiàn)堵塞情況，以保證空氣過濾芯的正常過濾功能，降低螺桿式空壓機燒損概率。

再次，嚴格管控螺桿式空壓機工作環(huán)境的空氣質(zhì)量。空氣質(zhì)量是影響螺桿式空壓機使用壽命的主要因素之一，如果螺桿式空壓機使用環(huán)境靠近空氣污染源如電廠灰?guī)臁⑹曳蹅}等地點，就會由于螺桿式空壓機運行中形成的空氣負壓導致灰塵不斷聚集，出現(xiàn)異物侵入螺桿式空壓機機體的情況發(fā)生，增加螺桿式空壓機零部件運轉(zhuǎn)的負荷，導致轉(zhuǎn)子、向心軸承等結(jié)構(gòu)磨損加劇，也會增加空氣過濾芯的壓力，最終導致粉塵等侵入潤滑油，降低潤滑油的潤滑效果，加大機體磨損，導致燒損情況發(fā)生。因此必須嚴格保證螺桿式空壓機工作環(huán)境的空氣質(zhì)量，對空氣質(zhì)量較差的環(huán)境進行處理，例如架設防塵網(wǎng)，實現(xiàn)對空氣的初次過濾，降低空氣中粉塵等雜質(zhì)的含量。

最后，加強潤滑油質(zhì)量檢驗。潤滑油作為螺桿式空壓機運轉(zhuǎn)中必要的潤滑劑，其質(zhì)量情況是螺桿式空壓機機體運轉(zhuǎn)狀態(tài)的決定性因素之一。因此螺桿式空壓機使用單位必須落實對采購潤滑油的檢驗，建立多層次、多環(huán)節(jié)的潤滑油質(zhì)量檢驗小組，并且建立定期的潤滑油質(zhì)量抽檢，充分保證潤滑油質(zhì)量能夠滿足螺桿式空壓機運轉(zhuǎn)的要求，保證螺桿式空壓機的潤滑效果，降低螺桿式空壓機軸承以及轉(zhuǎn)子的磨損，全面提升螺桿式空壓機的使用壽命，避免燒損問題的發(fā)生。

5 結(jié)束語

螺桿式空壓機作為當前空氣壓縮領域的主要設備，是空氣壓縮機市場的主要市場占有者。在螺桿式空壓機使用過程中，必須充分注重其燒損問題，注重對其燒損原因的分析，并落實改進思路，保證螺桿式空壓機使用的科學性和合理性，延長其使用壽命，推動螺桿式空壓機使用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。