螺桿空氣壓縮機跳閘的原因分析及優化措施

閆東東，閆巧峰，趙華，曹錦龍，王慧(陜西北元集團錦源化工有限公司，陜西 神木 719319)

0 引言

螺桿空氣壓縮機在火電廠生產經營活動中發揮著重要的作用，保持其正常運轉是提高氮氣產量的基本前提，氮氣又可用于設備維修中氣體的置換等，所以螺桿空氣壓縮機的狀態是否良好決定著火電廠的整體工作能否順利進行。螺桿空氣壓縮機在啟動時經常有跳閘現象的發生，不利于生產活動，因此對其跳閘原因的分析及優化措施的研究具有尤為深遠的重要意義。一般來說，螺桿空氣壓縮機有著比較完善的自我保護功能，能夠對其運行過程中的異常情況及時反映，并發出報警信號，從而為故障診斷提供一定的參考。

1 螺桿空氣壓縮機的結構及工作原理

螺桿空氣壓縮機的基本結構如圖1所示。本廠本工序生產濕空氣設計能力是單臺螺桿空壓機52.6 Nm3/min，離心空壓機250 Nm3/min，最大生產能力是973.4 Nm3/min。主機和輔機共同組成了一臺完整的螺桿空氣壓縮機組。主機的主要構成是螺桿空氣壓縮機的主機和電機。輔機的主要結構是排氣結構、冷卻結構、油氣分離結構、電氣結構和控制結構等。

圖1 螺桿空氣壓縮機的基本結構

工作原理：兩個按照一定傳動比反向旋轉且又相互咬合的螺旋轉子平行配置在倒8字形鑄鐵機殼中，陽轉子的外徑要比陰轉子大，陰轉子有六個螺旋形齒子，陽轉子有五個。工作腔由齒槽、端蓋和機殼內壁面共同組成，其功能類似于氣缸，轉子的齒功能類似于活塞。吸氣、排氣孔口在機殼兩端呈對角線排布，一旦陽、陰轉子開始反向旋轉，轉子的齒脫開或進入都會引發容積的改變，達成吸氣、壓縮和排氣的循環，從而完成壓縮空氣產出的工作目的。

2 螺桿空氣壓縮機的跳閘故障分析及相對應的措施

如上文所說，螺桿空氣壓縮機遇到故障問題會發出警報信號，引發其故障而發出警報的原因有很多。在螺桿空氣壓縮機報警信號中，主機排氣溫度過高是最常見的原因，同時也可能存在通風設備可能出現故障問題、油位過低、主機油壓壓力不強、設備出現短路現象、由于其長時間運轉導致輸電線截面積較小等原因[1]。接下來本文對跳閘的各種可能故障進行分析。

2.1 主機排氣溫度高原因分析和處置措施

排氣溫度傳感器作為螺桿空氣壓縮機的一個元件，其主要職責是監視從空壓機產出的油氣混合物溫度，超過一定溫度會報警，超過更高溫度會導致跳閘現象的發生。而在整個油循環系統中，影響油循環的配件很多，比如，斷油電磁閥，油控閥，油冷卻器，止逆閥，溫控閥等等。這些配件操作不當或出現問題都有可能導致油溫升高，最終使螺桿空氣壓縮機發生跳閘現象[2]。

2.1.1 斷油電磁閥故障及措施

故障分析：斷油電磁閥的作用是防止螺桿空氣壓縮機停機時，吸氣口不在噴出潤滑油。斷油電磁閥腔內有通孔，連接著不同的油管，腔內的電磁鐵受到通電影響就會控制閥體移動，進而關閉和開啟某些排油孔，通過油的壓力推動機械裝置運動，達到斷油電磁閥的工作目的。在其正常運轉時，斷油電磁閥的受到電力影響打開油路，而當其停機時，電力供應不上會切斷油路[3]。螺桿空氣壓縮機在正常運轉時，斷油電磁閥的電磁鐵應該受到電力影響而工作，但如果此時電磁閥不得電，就會導致油溫急劇升高，螺桿壓縮機啟動保護系統而跳閘。處置措施：應對斷油電磁閥進行檢查，確定其問題后進行清洗或及時更換。

2.1.2 溫控閥故障及措施

故障分析：對溫控閥來說，當螺桿空氣壓縮機剛剛啟動時，設備內溫度較低，油溫也較低，潤滑油不能充分發揮潤滑作用，甚至會析出一部分水，鑒于螺桿空氣壓縮機的保護作用，此時的潤滑油不會經過冷卻器而會經過溫控閥，當設備內油溫升上來之后，溫控閥的特定通道關閉[4]，油冷卻器會對潤滑油進行冷卻處理。當溫控閥的膜片或其它元件損壞時，本應該關閉的特定通道不能及時關閉，導致高溫油進入此通道，冷卻器不能發揮其降低油溫的作用，從而使得油溫處在較高溫度上，導致跳閘現象。

處置措施：此時要對溫控閥進行檢查，及時更換溫控閥或其內部的元件，來保持其能正常工作，防止跳閘現象的發生。

2.1.3 油冷卻器故障及措施

故障分析：對油冷卻器來說，顧名思義其主要工作職責就是對溫油進行冷卻，從而保持油溫在合理范圍內以便于油可以順利進入到主機中。通過對出入口的冷卻水溫差判定可以有效清晰冷卻效果。一旦油冷卻器沒能發揮其應盡的職責，就會導致油溫升高，出現跳閘現象。

故障影響因素：第一，冷卻水質量差，水中含有的鈣鎂離子過多，時間一長就會時油冷卻器內部銅管發生結垢現象，使得銅管通道內部水流空間變小，冷卻效果降低。第二，冷卻水通道的分隔室密封元件損壞，使得密封效果變差，發生水路“短路”現象[5]。第三，油冷卻器泄漏，使油冷卻器走油的殼程壓力大于走水的管程壓力，潤滑油漏入冷卻水中，導致主機缺乏潤滑油使得溫度升高。第四，對于油冷卻器和后冷卻器串聯使用的機型來說，后冷卻器漏水導致冷卻水無法進入油冷卻器，使得降油溫效果變差，進入主機油溫升高，發生跳閘現象。

處置措施：對于這些故障的處理，首先要保證水質量合格，通過化學反應降低水中的鈣鎂離子濃度，降低結垢現象的發生概率。其次，檢查冷卻水通道的密封元件，發現其損壞要及時維修或更換。再次，檢查油冷卻器是否有漏油現象并及時維修。最后，對后冷卻器進行檢查，發現漏水現象及時維修。

2.1.4 止逆閥故障及措施

故障分析：對于止逆閥來說，其作用是螺桿空氣壓縮機停機時，防止油細分離器內的壓縮空氣倒回主機中，導致較大量的潤滑油從主機進氣口噴出。當止逆閥閥芯卡澀或回彈裝置失效會導致其不能正常發揮作用，引起壓縮空氣返回至主機內，潤滑油從主機口噴出，因缺油導致溫度升高，發生跳閘現象。

處置措施：對此故障的處理，應及時檢查止逆閥，如發現有閥芯卡澀或回彈裝置失靈要及時更換相關的元件。

2.1.5 潤滑油故障及措施

故障分析：潤滑油質量不過關，或者沒能做到及時更換潤滑油，使得潤滑油使用時間過長，油質變臟，潤滑油中水分過多，都會導致主機溫度升高，引發跳閘現象。

處置措施：在日常生產活動時，要對潤滑油情況及時關注，選擇質量較好的潤滑油并及時更換，防止因潤滑油質量不合格引發的跳閘現象，給企業帶來嚴重的經濟損失。

2.2 引起螺桿空氣壓縮機跳閘現象的其他原因分析和優化措施

其他故障分析：除因主機排氣溫度高而引起螺桿空氣壓縮機跳閘外，通風不良、排氣壓力設置不合理、電壓以及電流不穩定、電線老化、油氣分離器堵塞等都會導致螺桿空氣壓縮機出現跳閘故障，此時，系統內的壓力會驟然降低，容易引發安全事故。

處置措施：當出現跳閘事故時，應對螺桿空氣壓縮機及時檢查。除了上述內容之外，還要對通風裝置進行及時檢查，發現通風情況不太理想，在對通風裝置進行相應的改善后還可以考慮進行人工通風；如果發現排氣壓力設置不合理要及時更正，排氣壓力如果超過設備的額定壓力，電機會超載運行引發發熱現象，導致跳閘現象發生[6]；對螺桿空氣壓縮機的所用電壓以及電流進行檢查，如果發現異常，要及時采取措施保證電壓和電流的穩定和正確；對設備電線也要進行檢查和維修，如果發生設備短路現象也會導致跳閘現象的出現，定期對電線進行更換，通過增大電線截面積來達到減少產熱的目的，使得溫度在合理范圍內，避免出現跳閘事故；檢查油氣分離器是否存在堵塞現象，一旦堵塞會引起電機超載溫度升高，發生跳閘，如果存在堵塞現象，要對濾芯進行及時處理或更換。

3 結語

螺桿空氣壓縮機作為制氮工序的重要設備，保持其完好可靠是提升企業經濟效益的必備前提。螺桿空氣壓縮機在出現跳閘現象時，要引起相關人員的充分重視，一方面異常停機會導致企業經濟利益嚴重受損，另一方面跳閘又容易引發安全事故，存在著造成人員傷亡的安全隱患。因此，在日常生產中必須強化對螺桿空氣壓縮機的日常管理與維護，加強對斷油電磁閥、油過濾器、溫控閥、油冷卻器、止逆閥、潤滑油質量和規格、通風設備、排氣壓力、設備電線、電壓和電流等進行檢查，發現問題及時進行解決，防治跳閘現象的發生。另外，要求本工序相關操作人員必須掌握螺桿空氣壓縮機的工作原理，透過現象看到故障的本質，提高維修的質量和能力，從而促進制氮工段產能進一步增加。