減少空壓機排氣溫度高故障停機的措施

張振東，張聰泰

（酒鋼集團宏晟電熱公司，甘肅嘉峪關 735100）

前言

排氣溫度高故障是一種空壓機運行過程中常見故障,出現的頻次較高。產生排氣溫度高的原因很多，主要集中在：潤滑油回路故障導致的排氣溫度高;水、油冷卻回路故障導致的排氣溫度高;檢測元件、控制回路導致的等。空壓機排氣溫度高不僅影響生產的正常運行造成設備緊急停車,同時還會加劇設備內部元件損耗,影響設備運行壽命;此外還會影響設備潤滑油脂的使用周期引起潤滑油性能劣化,導致壓縮機葉片燒損等嚴重事故。

1 機組概況

西北某電廠裝配4×350 MW 超臨界機組，配備美國康普愛公司生產的L260G 螺桿式空壓機，主機是單級容積式回轉機械壓縮機，主機的安裝結構主要是安裝在壓縮腔外的滾柱軸承，支撐螺旋轉子；裝在吸氣端滾柱軸承，承載螺旋轉子徑向負荷；裝在排氣端的圓錐滾柱軸承，承載螺旋轉子軸向載荷同時起到軸向定位作用。氣體進入壓縮腔內后通過嚙合的螺旋轉子在進行壓縮，增加氣體壓力后排出，達到氣體壓縮的目地。

2 目前存在的問題

該空壓機主要用以為現場氣動執行機構提供儀用壓縮氣源，同時也為鍋爐除灰除渣設備提供輸出用壓縮氣源，裝機容量共14 臺，在空壓機運行過程中多次出現“排氣溫度高”停機故障，此類停機故障輕則導致空壓機非計劃停機，對電廠機組的正常設備運行管理帶來影響，重則導致空壓機設備燒損或導致供現場氣動執行機構的儀用壓縮氣源壓力下降，氣動執行機構出現誤動和拒動的情況，威脅電廠機組的穩定生產。

同時該類故障逐年呈遞增趨勢，根據對2017 年至2019 年電廠空壓機因排氣溫度高造成停機故障的統計，共計19 次。其中2017 年4 次，2018 年7 次，2019 年8 次。因此提高空壓機的穩定運行時間，減少空壓機排氣溫度高故障停機次數，成為了電廠一個亟待解決的問題。

3 問題原因及數據分析

通過對L260G 螺桿式空壓機冷卻原理進行分析，如圖1 所示，空氣進入主壓縮室壓縮，壓縮后空氣進入油氣桶推動油氣桶內低溫潤滑油反向進入壓縮機內部，實現降低壓縮機內部溫度的作用。冷卻后的油氣混合氣體通過壓縮機排出后再次進入油氣桶實現過濾，過濾后的潤滑油通過冷油冷卻后，再次進行壓縮機內部，實現主壓縮室內各部件循環潤滑及冷卻作用。因此可以得出，引起空壓機排氣溫度高的主要原因在于潤滑油冷卻能力不足。

圖1 壓縮機潤滑油系統圖

根據對2017 年至2019 年電廠空壓機因排氣溫度高造成停機故障的統計，進行分類匯總及分析，總結出下列幾種導致空壓機排氣溫度高故障主要原因。如表1所列，其中“潤滑油量不足及潤滑油油質劣化冷卻不充分”占比最高為31.58%；“油過濾網堵塞造成的供油不暢”占比為26.32%；“混流閥不動作造成的油溫高跳機”占比為21.05%；概括起來上述三項主要體現由于設備問題導致潤滑油冷卻能力不足，使空壓機在運行過程中排氣溫度升高，共計占比為78.94%。因此解決設備問題提高潤滑油冷卻能力，是減少空壓機排氣溫度高故障停機問題的主要方向。而由于氣路及電路問題產生的“氣路中電磁閥故障導致進氣閥打開不全造成溫度高”及測量元件故障導致測量失準，誤發溫度高信號的“溫度傳感器故障造成的空壓機跳機”共計占比為21.06%，是減少空壓機排氣溫度高故障停機次數問題的次要方向。下文對幾種情況產生原因及解決方案進行逐一說明。

表1 2017年～2019年空壓機因排氣溫度高故障原因統計

（1）潤滑油量不足及潤滑油油質劣化冷卻不充分

產生原因：在空壓機的運行過程中，冷卻后的油氣混合氣體再次進入油氣桶進行過濾，通過冷油冷卻后，再次進入主壓縮室內部，實現循環冷卻的作用，此過程中若潤滑油變質或油位低，將導致主壓縮室內各部件摩擦力增加或冷卻量減少，造成壓縮機內部溫度持續升高，最終導致排氣溫度高跳機。

解決方案：在空壓機啟動前及運行過程中需對潤滑油量進行檢查及在運行過程中周期性的對油質進行檢測，保證潤滑油量及油質始終處于合格狀態。

（2）油過濾網堵塞造成的供油不暢

產生原因：空壓機長期運行過程中，由于主壓縮室內機械部分的不斷摩擦及高溫環境對潤滑油油質的影響，使潤滑油中不可避免的產生金屬雜質及油脂碳化物等，長時間使用導致雜質不斷沉積到過濾器濾網中，造成油過濾器濾網堵塞，進入主壓縮室的油量不足，使主壓縮室內部沒有足夠的潤滑油進行潤滑及冷卻，從而使排氣不斷升高，導致排氣溫度高跳機。

解決方案：結合空壓機設備檢修，定期對進行油過濾網檢查清掃，對油過濾網堵塞要結合油質情況進行分析，及時更換潤滑油或進行過濾，減少雜質的產生，同時在運行過程中，周期性的對油質進行檢測，保證油過濾網狀態正常。

（3）混流閥不動作造成的油溫高

產生原因：空壓機啟動時油溫較低，混流閥不動作，潤滑油通過旁路不通過冷卻器直接進入壓縮機內部進行冷卻，當油溫大于66 ℃時，旁路完全關閉，此時潤滑油完全通過混流閥進行冷卻器進行降溫冷卻后進行壓縮機內部，最大程度保證了潤滑油的冷卻效果，同時也減少了油氣中水份的聚集，如果混流閥在油溫大于66 ℃時未及時進行切換，將使溫度較高的潤滑油無法通過油冷卻器進行降溫，導致壓縮機機體內溫度升高，壓縮機溫度保護跳機。

解決方案：定期對混流閥進行清洗，減少閥芯卡澀的現象同時對潤滑油進行定期濾油，減少油質中的雜質含量，有效保證設備的長周期可靠運行。

（4）溫度傳感器故障

產生原因：為確保空壓機的安全運行，安裝了多個溫度元件進行溫度檢測，同時溫度信號接入溫度巡測裝置，當任意一點溫度超出設定值時，空壓機發跳機指令，在實際運行過程中由于溫度元件性能劣化，誤發溫度高信號，導致壓縮機溫度保護跳機。

解決方案：將空壓機溫度引入主機DCS 系統，對于溫度采用三取二的判斷方式，同時加入溫度信號質量判斷，當溫度元件正常測量沒有突變的情況下，三點溫度中有二點同時超出設定值，方可觸發溫度高停機信號，避免了由于溫度元件性能劣化導致溫度突變，引起誤動的可能性。

（5）氣路中電磁閥故障導致進氣閥打開不全

產生原因：空壓機運行過程中進氣閥的開度由電磁閥控制氣體壓力進行調節。如果兩個閥都通電，進氣閥活塞內的控制壓力釋放出來使進氣閥打開。因此當電磁閥IVC 和IVO 由于氣體內雜質導致閥芯卡澀或電磁閥在長期使用過程，線圈絕緣老化造成線圈勵磁性能下降，閥芯不能完全打開情況，導致進氣閥活塞內釋放壓力較小，進氣閥不動作或動作較小，導致空氣進氣量小，造成進入主壓縮室內氣量少，主壓縮室內氣體反復壓縮，氣體溫度不斷升高，從而使排氣不斷升高，導致排氣溫度高跳機。

解決方案：定期對電磁閥閥芯進行清洗，減少閥芯卡澀的現象同時結合檢修對電磁閥線圈絕緣進行測量并形成記錄，當發現電磁閥線圈絕緣值有明顯降低時，應及時對電磁閥線圈進行更換，確保磁閥線圈絕緣正常，能有效避免此類情況的發生。

4 實施效果

通過對產生原因的分析及制訂解決方案的執行，對潤滑油量、混流閥、油過濾器、及電磁閥進行定期檢查、清洗，周期性的油質檢測，同時對溫度傳感器停機邏輯的改造，減少溫度元件誤動的情況，2020全年共發生了2起空壓機因排氣溫度高造成停機故障，故障率下降了89.4%，如圖2所示，有效地減少了空壓機排氣溫度高故障停機的發生，提高空壓機的穩定運行時間。

圖2 2017-2020年空壓機故障統計

5 結語

對空壓機對跳機原因進行分析，找出導致跳機的薄弱環節，通過技術改造及提高檢修和設備檢查質量，周期性的對設備進行維護、保養，有針對性的對不足之處進行逐一解決，采用技術手段，減少可能導致空壓機溫度高跳機的因素。為空壓機長期穩定、安全運行創造充分的外部條件。