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喷油水冷螺杆空压机排气温度高原因及解决

石芝锋   点击:

  一、前言

  在石油化工行业,喷油螺杆空压机凭借其具有运行可靠、效率高、寿命长、气量不受排气压力影响、运行平稳不发生喘振等优点,得到了广泛的应用。特别是在公用系统做为一种先进的空气动力设备,广泛应用于空压站为装置提供仪表风用的空气。所以,空压机组的安全运行,保证了装置仪表风的稳定和装置的安全运行。而在喷油螺杆空压机日常运行过程中,由于维护保养不到位等,机组经常发生排气温度高报警、机组连锁停机故障。因此,对螺杆空压机排气温度高报警、机组连锁停机的故障进行详细的分析,并对其提出切实有效的处理方法,以确保螺杆空压机的正常平稳运行是非常重要的。

  二、故障案例

  (1)事件描述

  2016年5月15日,正在生产运行的空压机组J-6001A突然连锁停机,检查发现PLC显示屏显示排气温度高报警、油气分离器压差高报警、油过滤压差高报警连锁停机。为了确保装置生产的安全运行,换备用机组J-6001B,故障机组J-6001A停机检修。

  (2)检修情况简介

  2016年5月16日8:30,故障机组J-6001A进行检修,针对机组排气温度高报警、油气分离器压差高报警、油过滤压差高报警连锁停机故障,主要检修的内容为对机组油路系统和循环水冷却系统进行检修维护。从检修的情况看,主要存在以下几个方面的问题:

  1)油气分离器滤芯结垢、堵塞;

  2)油过滤器堵塞;

  3)断油阀失灵、阀芯卡死;

  4)温度控制阀故障卡死;

  5)油冷却器积垢严重,堵塞。

  三、原因分析及解决措施

  1、空压机组概况及其工作原理

  (1)我司喷油螺杆空压机组概况

  我司空压站仪表风系统使用的空气压缩机为无锡压缩机股份有限公司生产的喷油水冷螺杆式空气压缩机,型号LGD75/0131GC,其排气量为12.8 Nm3/min,排气压力为0.8 MPa,为装置仪表风系统提供压缩空气,一备一用。该空压机组为单级、喷油、撬装式低噪声螺杆式压缩机。机组主要由螺杆压缩机主机、电动机、油气分离器、油冷却器、气冷却器、气液分离器、电气控制箱以及气管路、油管路、水管路、调节系统等组成。其流程简图如图1所示。

喷油水冷螺杆空压机排气温度高原因及解决

  (2)喷油螺杆空气压缩机的工作原理

  压缩机壳体内有一对经过精密加工的相互啮合的阴、阳转子,其中阳转子有四个齿,阴转子有六个齿。机组采用齿轮传动,电机通过弹性联轴器驱动轴齿轮,再通过齿轮传动给阳转子,阳转子带动阴转子一起高速旋转。随着转子齿间容积的不断缩小,从空气滤清器中被吸入的空气和喷入机壳的润滑油不断被压缩而升高压力,当齿间容积与压缩机排气口相通时压缩空气和润滑油的混合物便从排气口排出,进入油气分离器进行油、气分离。经油气分离后的压缩空气依次通过最小压力阀、气冷却器和液气分离器排出机外,供用户使用。分离出来的润滑油沉降到油气分离器的底部,并在压差作用下经油冷却器冷却和油过滤器过滤后再回到主机压缩腔而循环使用。

  2、排气温度高原因分析及解决措施

  针对空压机J-6001A出现的排气温度高报警、油气分离器压差高报警、油过滤压差高报警、机组连锁停机,及结合检修的情况,对机组故障原因进行分析,并针对性的提出有效的解决措施。空压机组排气温度高的原因主要有以下几个方面:

  (1)油气分离器滤芯结垢堵塞造成的排气温度高

  油气分离器的主要功能是通过旋风分离(粗分)和油分滤芯(精分)将润滑油从压缩空气中分离出来,其下部兼作油箱,用于存储润滑油。当油气分离器滤芯结垢堵塞后,使油气分离效率变差,机组冷却润滑不良,造成压缩机温度升高。外供压缩机空气含油量大,影响后期净化设备和用气设备的正常工作。如果油气分离器滤芯击穿失效,造成跑油,耗油量急剧增大,造成润滑油减少而导致机组温度急剧升高,严重时会造成压缩机机头抱死故障。

  解决措施:更换油气分离器,做好机组的定期维护保养,每运行约2000~4000小时要定期更换油气分离器。

  (2) 油过滤器堵塞造成排气温度高

  油过滤器安装在温控阀后面,作用是滤去润滑油中的杂质,以保证洁净的润滑油进入主机工作腔和各润滑点,保证螺杆压缩机转子的可靠工作和防止冷却器管道堵塞。当油过滤器堵塞,将导致润滑油流通不畅通,进入空压机主机的流量减少,则润滑油从主机携带出的热量就降低,会造成机组排气温度升高。


  解决措施:更换油过滤器。定期做好机组的维护保养,每运行约2000~4000小时要定期更换油过滤器。

  (3)断油阀失灵、阀芯卡死故障造成的排气温度高

  断油阀装于压缩机机壳下部,利用压缩机排口的气体压力打开。在机组运行时断油阀始终是打开的。其功能是在停机时能迅速切断油路,避免从油气分离器过来的油继续喷入压缩机主机内,导致润滑油从进气口喷出。如果机组在运行时,控制断油阀的电磁阀故障或断油阀阀芯卡涩,不能打开或不能全开,会造成机组回油量不足,导致机组温度升高。

  故障判断:开机后判断断油阀是否工作正常,可以将手放在断油阀后的回油管线上,感觉温度的变化情况。管线温度应在短时间内上升至60~70℃,若管线温度没变化或变化不明显,开机后短短几分钟内主机排气温度高联锁跳车,这就说明断油阀工作不正常,可以先检查断油阀的电磁阀;若电磁阀工作正常就需要对断油阀进行检查,拆下断油阀检查阀芯及阀座内是否有杂物及拉毛现象,必要时需要更换新的断油阀。

  解决措施:

  ●检查断油阀的电磁阀是否正常。

  ●拆下断油阀检查阀芯及阀座内是否有杂物及拉毛现象,进行修复。

  ●更换新的断油阀。

  (4)温度控制阀故障造成的油温高

  温度控制阀的作用是保证机组排气温度不低于温度控制阀的设定温度,以免压缩空气产生冷凝水,引起润滑油乳化变质。当温度偏低时,润滑油通过温度控制阀的常开旁通口经油过滤器、断油阀直接进入压缩机,此时润滑油未经冷却。当温度超过设定值时,温度控制阀的旁通口关闭,润滑油进入油冷却器进行冷却,然后经油过滤器、断油阀进入压缩机。根据空压机类型、型号的不同,温控阀阀芯的动作温度分为75℃、85℃等,若温控阀在动作温度时不动作,将使高温的油无法进入油冷却器内进行热交换,导致油温进一步升高,迅速造成高温机组连锁停机。

  解决措施:

  ●此故障可以用测温枪测量油冷却器进、出口油管来判断是否因为温控阀故障造成空压机高温跳机,若油冷却器进出口温差在10℃左右则可以排除温控阀动作不良造成空压机高温跳机。

  ●也可以把温控阀拆检出来放入100℃的开水里观察温控阀的阀芯是否动作正常。若现场无备件更换可以人为的把温控阀阀杆顶开,让空压机一开机就直接走油冷却器,不再走旁路,可以一直使用至新的备件到货后进行更换。直接走旁路不能代表温控阀的作用,因为润滑油长时间走旁路开机,空压机排气温度过低容易使压缩空气在油系统析出的水分增多,造成润滑油使用寿命缩短,所以若备件到货后,应尽快安排时间进行更换。

  ●定期检查温控阀阀芯是否卡死,研磨阀芯或更换温控阀。

  (5)油冷却器脏、堵塞造成的排气温度高

  机组油冷却器是高效管壳式结构,壳程走润滑油,管程走水,其作用也是冷却润滑油,通过冷却水带走热量。由于机组运行时温度较高,冷却器很容易结垢,冷却器列管结垢堵塞就会影响冷却水流量,造成冷却器换热效果差,进入机组的油温高。另外,油冷却器的铜管外流动的是油,由于空压机长时间运转,铜管外壁的油垢过多,同样会影响冷却器的换热效果,需要使用专用的清洗剂清洗铜管外壁来排除这类故障。如果积垢太厚,需要多清洗几次来达到需要的换热效果。

  解决措施:

  ●控制好冷却水水质,必须符合一般工业用水标准以上,防止冷却器结垢,以免影响冷却器的效率及寿命;

  ●每半年对冷却水管路、油冷却器管、壳程进行清洗,回装要进行试压合格才可投入使用。

  四、检修后机组运行效果

  喷油螺杆空气压缩机J-6001A排气温度高报警连锁停机故障,经过仔细排查检修,更换“三滤”——空滤、油滤、油分,对故障的断油阀、温控阀进行更换,对油冷却器及整个冷却系统进行清理,同时加强机组的日常维护保养及定期维护保养工作。截止到目前,机组运行良好,各工艺指标正常,达到很好的运行效果。

  五、结束语

  喷油螺杆空压机最常见的故障就是主机排气温度高、联锁停机,尤其在夏季环境温度高的情况下该问题更为突出,机组润滑冷却系统的科学维护是解决主机排气温度高的关键。通过对机组润滑油系统、冷却系统经常出现的问题分析,总结出机组日常维护注意事项和主机排气温度高的原因排查和故障判断办法,对此类型空压机的操作维护有一定指导意义。做好机组的日常维护和定期维护,坚持科学的管理,降低设备故障率,才能降低设备维修和管理成本,确保设备的安全运行,提高企业的经济效益。
 

喷油水冷螺杆空压机排气温度高原因及解决
 

  参考文献
  【1】JB/T6430-2014《一般用喷油螺杆空气压缩机》
  【2】SHS 02021-2004《螺杆压缩机维护检修规程》
  【3】中国石油和石化工程研究会.《炼油设备工程师手册(第二版)》.中国石化出版社.2009
  【4】王福利 田吉新 戴有恒.《石油化工厂设备检修手册 压缩机组》.中国石化出版社.2007

  作者简介
  石芝锋,男,本科学士,中级工程师,过程装备与控制工程专业。在石油化工及燃气行业从事设备专业技术管理工作近8年,精通炼厂设备管理及故障处理。现任广西钦州泰兴石油化工有限公司设备主管和设备工程师,在炼厂加氢装置从事设备专业技术管理。

 

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