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螺杆空压机机头喷油故障快速解决方案

  一、前言
 
  在石油化工、纺织、电力等行业,空气压缩机做为一种先进的空气动力设备,广泛为各行业装置和车间仪表风系统以及气动设备提供可靠的压缩空气动力源。特别是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。在喷油螺杆空压日常运行过程中,由于维护保养不到位等原因,机组经常发生各种故障,其中油路系统出现的故障率比较高。如空压机停机时机头返喷油事故,存在着安全隐患,同时会造成一定的经济损失。因此,对喷油螺杆空压机组机头反喷油事故的原因进行分析,并针对性的提出有效的处理措施,快速解决故障,对确保螺杆空压机的安全平稳运行是非常重要的。
 
  二、喷油螺杆空压机油路系统原理、部件及其作用
 
  见图1,喷油螺杆空气压缩机在运行时,混合有大量油雾滴(气+油混合气体)的高温高压空气由压缩机排入油气分离器7(兼作油箱),在油气分离器中大部分油通过旋风分离方式从压缩空气中分离出来,分离出的油沉积在油气分离器的下部,然后靠气体压力迫使受热的润滑油通过油冷却器9、油过滤器12及断油阀11到达压缩机机壳底部油槽,然后一部分润滑油喷入到机壳内腔。润滑油的主要作用为起到降噪、润滑、冷却和密封的作用;另一部分润滑油通过机壳内部的各通道润滑各类轴承和齿轮。压缩空气中剩余的油通过油分筒旋风分离:即在重力和离心力的作用下,使油气混合气中95%的油分离出来,滴落到油分桶里;剩余下5%的油通过油气分离器滤芯过滤分离,分离出的集中于滤芯底部的少量润滑油通过回油管抽回到压缩机壳体内。喷入机壳内的润滑油再与空气混合,并被压缩,再通过单向阀重新进入油气分离器。

 
螺杆空压机机头喷油故障快速解决方案
 
  其中空压机油路系统主要包括下列部件:
 
  a、油气分离器7
 
  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。
 
  b、断油阀11
 
  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。
 
  c、油过滤器12
 
  油过滤器的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。如果润滑油中含有杂质,就会引起转子型面、齿轮啮合面和轴承的磨损,减少压缩机主机的寿命。该机组采用集成温度控制阀的油过滤器座,结构紧凑。温度控制阀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。

 
螺杆空压机机头喷油故障快速解决方案
 
  三、机头喷油故障原因分析及解决措施
 
  1、机组故障概述
 
  某公司13万吨/年非芳烃溶剂油加氢装置公用系统制氮系统喷油螺杆空压机组J-6001A/B为某品牌132kW机型的喷油水冷螺杆式空气压缩机,型号LGD132/0135GC,其排气量为24.0 Nm3/min,排气压力为0.8MPa,为制氮系统提供压缩空气。在近3年的生产运行过程中,空压机曾多次发生机组停机,造成空压机机头反喷油事故。详情见表1。
 
  2、原因分析
 
  众所周知,空压机组的油路系统是喷油螺杆空气压缩机的心脏,机组油路系统保持良好的运行状态,是空压机正常工作的前提。从近三年生产运行过程中,机组停机时出现的机头喷油事故看,结合机组检修情况分析,机组停机时造成机组返喷油的故障主要有以下几个方面的原因:
 
  (1)断油阀阀芯故障
 
  断油阀的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。但断油阀因使用时间过长,阀体内的弹簧、阀芯在高温润滑油(90~100℃)的浸泡下弹簧的应力改变,导致弹簧的张力减弱,在空压机停机时不能关闭阀芯,造成油气分离器中的润滑油经断油阀反灌回机头造成润滑油从进气口反喷故障。
 
  (2)机头单向阀故障
 
  喷油螺杆空气压缩机在停机时,因机头单向阀关闭不严,导致排气管中的油反喷回机头。
 
  (3)油气分离器滤芯结垢堵塞失效
 
  油气分离器是喷油螺杆空压机油路系统的关键部件,其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。油气分离器滤芯结垢堵塞失效,当油气分离滤芯两边压降过大(≥0.1MPa)或过小(≤0.02MPa)时,滤芯起不到过滤分离作用,则润滑油在滤芯处分离不好。油气混合通过控制气体管路,阻塞控制气体管路,导致控制气体不能泄压,断油阀不能正常关闭,导致机组在停机时,机头反喷油事故。
 
  (4)电磁阀故障失效
 
  喷油螺杆空压机在生产运行中,如常开、常闭电磁阀因使用老化,阀芯失效或电磁线圈失效,则电磁阀将无法打开或无法关闭,控制气体不能泄压,导致断油阀关闭不严,发生机组在停机时,机头反喷油事故。
 
  (5)最小压力阀故障
 
  喷油螺杆空压机最小压力阀安装于油气分离器平盖上,其作用是保证起动时优先建立起润滑油循环所需的压力,确保机组的润滑;在压力达到最小压力阀设定值后开启,可降低流过精油气分离器滤芯的空气流速,确保油气分离的效果,并使油气分离滤芯不因压差太大而受损。
 
  其具有单向阀的作用,机组卸载时能防止管网中的压缩空气倒流至油气分离器和压缩机主机中,从而造成管路气体不能泄压导致断油阀关闭不严,发生机组在停机时,机头反喷油事故。因此,如果最小压力阀故障,螺杆空气压缩机在停止运行时,因最小压力阀提前关闭,控制气体不能泄压导致断油阀关闭不严,会发生机组在停机时,机头反喷油事故。
 
  3、解决措施
 
  (1)拆下检查断油阀,阀芯及阀座内有杂物需进行清洗,有拉毛,则要进行研磨修复;当阀芯或阀座卡死时,则需检修或更换阀芯或阀座;当弹簧失效时,调试或更换弹簧,确保断油阀工作正常。同时检查断油阀的电磁阀是否正常工作。
 
  (2)对单向阀进行清洗,检修维护,确保单向阀完好灵活好用。如因阀密封面磨损,维修后还是关闭不严,建议更换损坏的单向阀。
 
  (3)做好机组的日常和定期维护保养,定期检查油分滤芯有无堵塞或被击穿,更换油气分离器。一般机组每运行约2000~4000小时要定期更换油气分离器。
 
  (4)对故障电磁阀进行检修维护,确保电磁阀完好灵活好用。如无法维修时,建议更换损坏的电磁阀。
 
  (5)定期对最小压力阀进行清洗维护;检查最小压力阀活塞和弹簧是否完好;损坏时需更换最小压力阀。
 
  (6)加强机组的日常维护保养、点检、巡检工作,按机组的保养周期进行定期维护保养。
 
  结束语
 
  总之,要使喷油螺杆空气压缩机组运转良好,长周期安全平稳运行,我们就应加强机组的管理,做好机组的日常维护保养和定期维护保养工作,同时做好机组的日常运行点检、巡检工作,及时发现机组在运行过程中的隐患,确保机组的安全运行。做到“四懂三会”,严格按照设备安全操作规程进行操作,严禁违规操作。通过对机组几次发生的停机时断油阀关闭不严造成反喷油故障的检修维护和技术改造,解决了问题,从而消除了螺杆空压机停机时的安全隐患,降低生产运行费用,实现了预期目标。
 
  总之,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。
 
  参考文献
  【1】JB/T6430-2014《一般用喷油螺杆空气压缩机》;
  【2】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;
  【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】SHS 02021-2004《螺杆压缩机维护检修规程》.
 
  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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