龐增誠，李懿

（西南油氣田公司川中油氣礦磨溪天然氣凈化廠，四川 南充 637000）

螺桿式空氣壓縮機(jī)在磨溪天然氣凈化廠的應(yīng)用

龐增誠，李懿

（西南油氣田公司川中油氣礦磨溪天然氣凈化廠，四川 南充 637000）

在天然氣凈化裝置中，有許多關(guān)鍵設(shè)備需要以壓縮空氣為動力源運(yùn)行，如調(diào)節(jié)閥、聯(lián)鎖閥、吹氣式熱電偶、吹氣式液位計(jì)、制氮裝置、H2S/SO2/CO/H2O在線分析儀等，因此需要一種能提供動力源的機(jī)械設(shè)備——空氣壓縮機(jī)。本文根據(jù)實(shí)際工況，淺談螺桿式空氣壓縮機(jī)的原理及典型故障處理方法。

螺桿式空氣壓縮機(jī)；儀表風(fēng)；典型故障處理

磨溪天然氣凈化廠目前擁有80×104m3/d、新建50×104m3/d、300×104m3/d及引進(jìn)50×104m3/d四套凈化裝置，共計(jì)有162臺調(diào)節(jié)閥、67臺聯(lián)鎖閥、14臺在線分析儀及3套制氮裝置需通過壓縮空氣為動力源運(yùn)行。因此，制造壓縮空氣的機(jī)械設(shè)備——空氣壓縮機(jī)在保證裝置正常運(yùn)行中具有重要意義。

1 空氣壓縮機(jī)簡介

空氣壓縮機(jī)（AirCompressor）簡稱空壓機(jī)，是將原動機(jī)（通常是電動機(jī)）的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置。磨溪天然氣凈化廠凈化裝置共有6臺空壓機(jī)，坐落于海拔314m平面空氮站，其形式均為螺桿式。

1.1 螺桿式空氣壓縮機(jī)的原理

螺桿式空壓機(jī)是由一對相互平行齒合的陰陽轉(zhuǎn)子（或稱螺桿）在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)子齒槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化，空氣則沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸入側(cè)輸送至輸出側(cè)，實(shí)現(xiàn)螺桿式空壓機(jī)的吸氣、壓縮和排氣的全過程。

在潤滑油流程中，因油缸內(nèi)的壓力，將油缸內(nèi)的潤滑油壓出，經(jīng)油冷卻器、油過濾器除去雜質(zhì)顆粒，并分成兩路。一路從機(jī)體下端噴入壓縮室，冷卻壓縮氣體；另一路通至機(jī)體兩端，潤滑軸承組，而后各部分的潤滑油再聚集于壓縮室底部，由排氣口排出。與油混合的壓縮空氣排入油缸后，絕大部分油沉淀于油缸底部，其余的含油霧空氣再經(jīng)過油細(xì)分離器，進(jìn)一步濾下剩余的油，并參與下一個(gè)循環(huán)。

圖1 螺桿式空壓機(jī)系統(tǒng)流程

1.2 螺桿式空氣壓縮機(jī)的特點(diǎn)

相對于往復(fù)式空氣壓縮機(jī)，螺桿式空氣壓縮機(jī)具有如下特點(diǎn)：

（1）本體結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，易損件較少，保養(yǎng)簡單，使用壽命長，在相同的排氣壓力下消耗的能源低；

（2）排氣量穩(wěn)定，排氣壓力范圍廣，方便大幅度調(diào)整，且可以使用節(jié)流控制；

（3）自動化程度高，操作簡便，輸出信號可直接反饋至凈化裝置DCS系統(tǒng)，便于中控實(shí)時(shí)監(jiān)測；

（4）動力平衡優(yōu)良，無不平衡慣性力，可在無基礎(chǔ)情況下平穩(wěn)高速工作，體積小，占地面積少；

（5）運(yùn)行平均噪聲量接近100dB，可通過機(jī)柜隔音罩實(shí)施隔聲。

2 典型故障判斷及處理

2.1 頻繁高溫報(bào)警、停機(jī)

2.1.1 故障現(xiàn)象

2013年4～5月，130×104m3/d凈化裝置年度檢修期間，阿特拉斯·科普柯GA37P-7.5型空壓機(jī)C臺常發(fā)生高溫報(bào)警事件。設(shè)備技術(shù)人員經(jīng)現(xiàn)場觀察后發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備啟運(yùn)后2～3h內(nèi)，機(jī)體溫度由60℃上升至100℃以上，溫升趨勢明顯，且潤滑油消耗量約為正常情況的2～3倍。即使在外界溫度低于20℃的夜晚，也會發(fā)生高溫報(bào)警甚至停機(jī)事件。

圖2 損壞的恒溫閥

2.1.2 原因分析

造成空氣壓縮機(jī)高溫報(bào)警的原因有以下幾種可能：

（1）潤滑油油位低于油缸最低液位值（液位指示于紅色區(qū)域）。潤滑油在空氣壓縮機(jī)內(nèi)的作用不僅是潤滑油路系統(tǒng)，而且會對壓縮空氣進(jìn)行降溫?fù)Q熱。若潤滑油量低于額定量，則會加速其消耗，從而降低換熱效率，致使壓縮機(jī)溫度升高；

（2）空氣濾芯、散熱片積塵過多。空氣濾芯的作用是過濾外界空氣的塵埃，當(dāng)濾芯積塵過多時(shí)，其過濾效果明顯下降，此時(shí)，外界空氣中的塵埃物質(zhì)則會附著在空氣壓縮機(jī)內(nèi)的散熱片上，導(dǎo)致散熱效果下降，從而使其溫度上升；

（3）油路系統(tǒng)溫控調(diào)節(jié)閥卡澀。溫控調(diào)節(jié)閥簡稱恒溫閥，其作用是控制潤滑油油溫。當(dāng)油品溫度升高，恒溫閥會自動打開，使油品經(jīng)過油冷卻器冷卻，而后返回油路系統(tǒng)。若恒溫閥卡澀，則油品與壓縮空氣換熱后無法進(jìn)行冷卻，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)溫度升高。

2.1.3 故障處理

維修人員將空壓機(jī)停機(jī)泄壓，拆除原機(jī)上恒溫閥后發(fā)現(xiàn)，其閥芯彈簧已卡死，人為施加壓力并未改變其自身壓縮量，再次確認(rèn)故障原因判斷正確。在更換新恒溫閥后，壓縮機(jī)運(yùn)行正常，數(shù)月內(nèi)未發(fā)生相同或相似故障。

2.2 排污管線跑油

2.2.1 故障現(xiàn)象

2013年6月7日，當(dāng)班操作員工巡檢至空氮站時(shí)發(fā)現(xiàn)阿特拉斯·科普柯GA37P-7.5型空壓機(jī)B臺排污口堵塞并噴出粘稠狀液體，觀察液體顏色為淺黃色，人為對壓縮機(jī)進(jìn)行排污后依舊發(fā)現(xiàn)淺黃色不明液體噴流不止。為避免故障對該設(shè)備造成更大損傷，隨即停運(yùn)該空壓機(jī)等待維修。

2.2.2 原因分析

現(xiàn)場排出的黃色不明液體具有一定的黏度，經(jīng)判斷為空壓機(jī)內(nèi)未進(jìn)行分離的潤滑油及壓縮空氣中的水分，造成該現(xiàn)象的問題一定出自于其內(nèi)部油路系統(tǒng)與氣路系統(tǒng)的交匯處。外界空氣在壓縮室內(nèi)與潤滑油混合，經(jīng)油缸至油氣分離器進(jìn)行分離，若油氣分離器無法分離壓縮空氣與潤滑油，則氣路系統(tǒng)行進(jìn)至氣水分離器分離時(shí)，則會迫使其將液態(tài)水及潤滑油同時(shí)與空氣分離，最終排出的液體就形成黃色油水混合物。故判斷為空壓機(jī)油氣分離器損壞。

2.2.3 故障處理

維修人員將空壓機(jī)停機(jī)泄壓冷卻至常溫后，拆除油缸頂端的油氣分離器后發(fā)現(xiàn)，分離器表層支架出現(xiàn)長124mm、寬108mm的裂面，過濾芯已損毀并有油污附著，分離器內(nèi)芯已被擠壓至凸型，并且在檢查油濾時(shí)發(fā)現(xiàn)大量顆粒雜質(zhì)附著（圖3）。

針對該問題，可采用加強(qiáng)型油氣分離器杜絕該類故障。與普通油氣分離器相比，加強(qiáng)型油分外圈采用整體支架形式支撐，從而起到應(yīng)力分散作用。在更換加強(qiáng)型油氣分離器后，其使用周期目前已達(dá)到4000h，且未發(fā)生任何類似故障。

3 優(yōu)化運(yùn)行管理

3.1 操作人員

作為設(shè)備操作人員，在使用該設(shè)備時(shí)，應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則：

每間隔1h應(yīng)到現(xiàn)場巡檢一次；

巡檢時(shí)應(yīng)觀察機(jī)組排氣壓力是否在0.65～0.7MPa（0.7～0.8MPa）范圍內(nèi)，機(jī)組溫度是否低于100℃，若不滿足要求，應(yīng)及時(shí)報(bào)修，并做好相應(yīng)記錄；

每次巡檢應(yīng)將機(jī)組后端緩沖罐內(nèi)積水排空，防止儀表風(fēng)管網(wǎng)內(nèi)進(jìn)水損傷各儀器儀表。

圖3 加強(qiáng)型油氣分離器

3.2 維修人員

在設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)中，應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則：

每周機(jī)組切換后應(yīng)將停運(yùn)設(shè)備內(nèi)部散熱板、過濾網(wǎng)及排氣扇等易積塵部位進(jìn)行吹掃除塵；

機(jī)組每運(yùn)行4000h必須將內(nèi)部潤滑油進(jìn)行更換，停用機(jī)組若發(fā)現(xiàn)油箱內(nèi)油位低于觀油孔1/3時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充至1/2～2/3油位；

油濾及空氣濾網(wǎng)的使用壽命為2000h，油氣分離器的使用壽命為4000h，為確保機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行，必須在規(guī)定使用時(shí)間范圍內(nèi)將此類部件進(jìn)行及時(shí)更換。

3.3 技術(shù)管理人員

作為設(shè)備技術(shù)管理人員，及時(shí)對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，能夠有效的杜絕機(jī)組潛在隱患。在設(shè)備管理方面，應(yīng)注意如下要點(diǎn)：

常用備件如：空氣濾芯、油濾、油氣分離器、潤滑油等庫存量不能為0，最少應(yīng)滿足下一季度需求，即每臺機(jī)組需備用空氣濾芯1套、油濾2只、油氣分離器1套、潤滑油20L；

機(jī)組下游設(shè)備干燥機(jī)的P級、S級過濾器每8000h必須更換一次濾芯，Al2O3干燥劑應(yīng)在機(jī)組年度檢修時(shí)進(jìn)行更換。

[1]劉建明，陳建軍.螺桿式空壓機(jī)運(yùn)行及維護(hù)技術(shù)問答[M].北京：中國電力出版社，2011.5.

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[3]徐建英.螺桿式空氣壓縮機(jī)[M].北京：中國鐵道出版社，2004.

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