仲?gòu)V玉(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

0 引言

某企業(yè)有數(shù)臺(tái)離心式空氣壓縮機(jī)，為全廠(chǎng)儀表調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供動(dòng)力保證，因此對(duì)空壓機(jī)本體的常規(guī)維護(hù)非常重要。隨著空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)久和檢修深入，筆者對(duì)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)入異物導(dǎo)致的故障有較為清晰的認(rèn)識(shí)。為方便展開(kāi)故障描述，首先對(duì)潤(rùn)滑油系統(tǒng)設(shè)備及運(yùn)行進(jìn)行簡(jiǎn)介。

1 油系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)介

油系統(tǒng)設(shè)備流程圖，如圖1所示。由大齒輪軸延伸驅(qū)動(dòng)的主油泵B將油從油箱A中抽出來(lái)，通過(guò)止回閥N，讓它循環(huán)通過(guò)潤(rùn)滑系統(tǒng)和壓縮機(jī)齒輪箱。止回閥C的作用是防止通過(guò)輔助油泵M將油倒回到油箱中。在輔助油泵運(yùn)行期間，排氣閥BV允許油通過(guò)主油泵流回到油箱中，以防止主泵中的任何空氣聚集。當(dāng)油通過(guò)油冷卻器D流動(dòng)時(shí)，用于降溫。油溫通過(guò)溫控閥T來(lái)調(diào)節(jié)，利用調(diào)節(jié)通過(guò)油冷卻器油流量(即冷油路)的方式來(lái)自動(dòng)控制油溫，從而使進(jìn)入壓縮機(jī)的油溫保持恒定。壓縮泄壓閥L維持整個(gè)潤(rùn)滑循環(huán)中的正確操作壓力，并將任何多余的油返回到油箱中。壓力調(diào)節(jié)器P用于設(shè)定輔助油泵出口油壓。輔油泵M在空壓機(jī)正常運(yùn)行期間不運(yùn)行，主油泵保證完全的壓縮機(jī)油流量和壓力要求。

圖1 油系統(tǒng)設(shè)備流程圖

2 油系統(tǒng)運(yùn)行簡(jiǎn)介

潤(rùn)滑油系統(tǒng)有兩臺(tái)油泵，一臺(tái)輔助油泵(電泵)、一臺(tái)主油泵(軸頭泵)。輔油泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，壓縮機(jī)啟動(dòng)前用來(lái)充滿(mǎn)主油泵以及壓縮機(jī)軸承和油線(xiàn)，當(dāng)潤(rùn)滑油總管油壓降到聯(lián)鎖值時(shí)，輔助潤(rùn)滑油泵自啟，保證正常油壓。當(dāng)機(jī)組停時(shí)，輔助潤(rùn)滑油泵啟動(dòng)保證軸承均勻冷卻。主油泵為軸頭泵，安裝在壓縮機(jī)主軸上。當(dāng)壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)，主油泵同時(shí)啟動(dòng)。潤(rùn)滑油總管建立后，輔助潤(rùn)滑油泵自停，主油泵單獨(dú)運(yùn)行。油箱采用電加熱自動(dòng)恒溫控制，裝有電加熱器，油溫控制在40 ℃左右，當(dāng)油溫低于該溫度時(shí)，加熱器開(kāi)始工作，而當(dāng)油溫高于該溫度時(shí)，停止加熱。

3 異物進(jìn)入導(dǎo)致的故障

3.1 異物進(jìn)入主油泵排氣閥

一次開(kāi)機(jī)過(guò)程中，主電機(jī)開(kāi)啟后，主油泵運(yùn)行，但輔油泵未聯(lián)鎖停運(yùn)。顯然是主油泵工作異常，導(dǎo)致油壓未建立。拆下主油泵檢查，未見(jiàn)螺桿斷軸，排除主油泵本體機(jī)械故障。檢查到主油泵上方的排氣閥，打開(kāi)發(fā)現(xiàn)細(xì)管內(nèi)存在一小片不規(guī)則異物。排氣閥的作用是允許油通過(guò)主油泵流回到油箱中，以防止主泵中的任何空氣聚集。此處卡澀異物使得主油泵內(nèi)空氣無(wú)法釋放，導(dǎo)致主油泵無(wú)法上量。清除異物，疏通細(xì)管，回裝后試機(jī)正常。

3.2 異物進(jìn)入主油泵入口止回閥

在一次例行試機(jī)中，當(dāng)輔助油泵正常建立油壓，啟動(dòng)主電機(jī)后，主油泵聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)，總管油壓建立后，輔油泵自停，油壓急速降低，觸發(fā)油壓低低聯(lián)鎖，主機(jī)停機(jī)。再次試機(jī)，同樣現(xiàn)象再次油壓低低聯(lián)鎖停機(jī)。

初步判斷為主油泵未上量，拆下主油泵檢查，未見(jiàn)螺桿斷軸。主油泵上方的排氣單向閥拆檢未見(jiàn)卡澀物。從主油泵入口處注油50 L不能注滿(mǎn)，但油箱油位見(jiàn)明顯上漲，說(shuō)明注油漏進(jìn)了油箱。打開(kāi)油箱后，檢查主油泵入口止回閥，活動(dòng)閥球推力正常，在閥球附近發(fā)現(xiàn)一段10 cm長(zhǎng)的扎帶，導(dǎo)致閥球無(wú)法關(guān)閉嚴(yán)密，將扎帶清出。檢查止回閥的閥球，未見(jiàn)明顯坑洞，推動(dòng)閥球肉眼見(jiàn)可回位關(guān)閉。再次對(duì)主油泵入口處注油，不到10 L即可注滿(mǎn)，下降緩慢基本可維持油位，證明油管路沒(méi)有斷開(kāi)缺口。清理油箱可見(jiàn)雜物后，回裝潤(rùn)滑油，再次試機(jī)，啟動(dòng)正常。

本次故障是因?yàn)橹饔捅萌肟谥够亻y卡澀導(dǎo)致注油不足，主油泵運(yùn)行時(shí)無(wú)法形成有效真空，主油泵抽空無(wú)法建立油壓。

3.3 異物進(jìn)入溫控閥

定期切換空壓機(jī)時(shí)，出現(xiàn)潤(rùn)滑油異常導(dǎo)致聯(lián)鎖停機(jī)。具體過(guò)程為：輔油泵啟動(dòng)，油壓建立。具備啟機(jī)條件后啟動(dòng)主電機(jī)，主油泵隨之投運(yùn)，與輔油泵油壓疊加達(dá)到聯(lián)鎖值后輔油泵停運(yùn)，主油泵單獨(dú)運(yùn)行，此時(shí)油壓正常。2 min后隨著油溫上漲，溫控閥動(dòng)作，冷油開(kāi)始匯入。油壓顯示有輕微上漲，約半分鐘后油壓出現(xiàn)下降，在隨后2 min內(nèi)油壓降至聯(lián)鎖值，壓縮機(jī)停運(yùn)。上述過(guò)程的油壓趨勢(shì)曲線(xiàn)如圖2所示。輔油泵由于低油壓聯(lián)鎖再度啟動(dòng)，油壓穩(wěn)定在較低值，未見(jiàn)油壓上漲，未恢復(fù)至正常值。隨即對(duì)油壓異常進(jìn)行排查，由于未見(jiàn)明顯異常，將輔油泵停運(yùn)后隨即開(kāi)啟，發(fā)現(xiàn)油壓又恢復(fù)至正常值且可維持。決定再度啟動(dòng)主電機(jī)試運(yùn)，異常情況再度出現(xiàn)，且異常時(shí)間間隔與上次基本相同，油壓趨勢(shì)曲線(xiàn)有極強(qiáng)的相似性。

圖2 油壓趨勢(shì)曲線(xiàn)圖

初步懷疑泄壓閥異常動(dòng)作導(dǎo)致油壓起伏，將油箱蓋板打開(kāi)觀(guān)察泄壓閥動(dòng)作情況。當(dāng)輔油泵單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，泄壓閥溢流管只有淌油現(xiàn)象，未形成較大壓力泄放，油壓穩(wěn)定。當(dāng)切換為主油泵運(yùn)行后，油溫上漲約至41 ℃時(shí)，油壓趨勢(shì)顯示有上漲，表示溫控閥已開(kāi)始動(dòng)作。不久，泄壓閥溢流管出現(xiàn)較大壓力泄放，此時(shí)油壓持續(xù)下降聯(lián)鎖停機(jī)。輔油泵聯(lián)鎖啟動(dòng)后，實(shí)際觀(guān)察到泄壓閥溢流管還有較大壓力泄放。停機(jī)約30 min后，油溫回落，溫控閥復(fù)位，冷油路關(guān)小，泄壓閥溢流管改為淌油，此時(shí)油壓恢復(fù)正常。

對(duì)油系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)油管路內(nèi)襯有少許膠皮，系使用年久脫落。溫控閥拆檢，發(fā)現(xiàn)少量碎屑。泄壓閥拆檢，未見(jiàn)明顯拉痕、卡澀、異物。對(duì)油管路及冷油器進(jìn)行反吹，見(jiàn)少許膠皮細(xì)小碎屑，未見(jiàn)大塊碎屑。

據(jù)此現(xiàn)象及油壓趨勢(shì)，懷疑在溫控閥動(dòng)作即油路大量切至冷油路時(shí)，冷油路出現(xiàn)碎屑截流管路，同時(shí)熱油路也被溫控閥截流，兩路同時(shí)截流導(dǎo)致匯合后局部油路憋壓上漲。當(dāng)壓力漲至泄壓閥動(dòng)作壓力時(shí)，泄壓閥動(dòng)作開(kāi)始泄壓，油壓大幅降低而聯(lián)鎖停機(jī)?，F(xiàn)有的油壓顯示為混合后的總管油壓，混合前的局部油路未有油壓監(jiān)測(cè)。而當(dāng)停機(jī)后油溫緩慢回落，溫控閥復(fù)位，被碎屑截流的冷油路關(guān)小，熱油路開(kāi)大，油壓又可恢復(fù)。這種懷疑假設(shè)即可解釋油壓變化存在時(shí)間間隔且有重復(fù)規(guī)律特性，也可合理解釋油壓趨勢(shì)過(guò)程。

為模擬不開(kāi)機(jī)狀態(tài)下的油溫上漲，將油箱電加熱器暫時(shí)設(shè)置為連續(xù)加熱，輔油泵運(yùn)行建立油壓。待油溫到42 ℃附近時(shí)，持續(xù)觀(guān)察10 min，油壓未出現(xiàn)下降。表明清理油管路是有疏通效果的，此時(shí)具備再開(kāi)機(jī)試驗(yàn)的條件。再度開(kāi)機(jī)后，油壓過(guò)渡正常，隨著油溫上漲，溫控閥調(diào)節(jié)正常，持續(xù)觀(guān)察1 h未出現(xiàn)油壓下降。據(jù)此判斷，油壓異常原因?yàn)槭軠乜亻y調(diào)節(jié)的冷油側(cè)管路出現(xiàn)少許膠皮導(dǎo)致該路截流，混油前局部憋壓，導(dǎo)致泄壓閥動(dòng)作泄壓。在清理油管路后，雖然未見(jiàn)大塊碎屑，不排除被挪動(dòng)至邊側(cè)，使得截流不再明顯。大塊碎屑可能存在于冷油器殼程的折流板位置，待拆檢驗(yàn)證。

3.4 異物進(jìn)入油泵入口

運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)油壓有0.03 MPa的小幅下降，雖然未觸發(fā)聯(lián)鎖，但查看趨勢(shì)異常，是突然下降的。首先懷疑的就是儀表測(cè)量的準(zhǔn)確性，將油壓表拆下進(jìn)行打壓校定，指示正常。檢查油管路的漏點(diǎn)情況，外管路容易排查，未發(fā)現(xiàn)漏油。為縮小占地面積、美化機(jī)體結(jié)構(gòu)，油系統(tǒng)在油箱及機(jī)體內(nèi)部均布置有內(nèi)管路，一般鋼管路不會(huì)發(fā)生泄漏，在彎頭部位有膠管軟連接，油系統(tǒng)還存在泄壓閥，整體打壓不現(xiàn)實(shí)，漏點(diǎn)排查難度很大。經(jīng)過(guò)會(huì)審，暫時(shí)排除油路漏點(diǎn)，轉(zhuǎn)換排查思路，檢測(cè)油泵出力是否下降。油泵自身帶有泄壓閥，由廠(chǎng)家限定完成再出廠(chǎng)的，如非確認(rèn)故障一般不對(duì)此處拆檢調(diào)整。油泵埋入在油箱底部，按理說(shuō)在潤(rùn)滑環(huán)境中的工作狀況很好，一般不會(huì)出現(xiàn)外置泵通常出現(xiàn)的軸承潤(rùn)滑故障。將油泵拆出時(shí)，對(duì)油泵入口的一小節(jié)過(guò)濾管段引起注意，打開(kāi)后發(fā)現(xiàn)過(guò)濾網(wǎng)存在臟堵，且雜物質(zhì)地較硬，系長(zhǎng)期存積導(dǎo)致。此時(shí)懷疑是吸入量不足導(dǎo)致油泵出力下降。將濾網(wǎng)清理后回裝，再試運(yùn)，油壓恢復(fù)正常水平，故障原因得到驗(yàn)證。雖然油箱進(jìn)行過(guò)定期清理，但對(duì)油泵入口濾網(wǎng)未做過(guò)檢查，本身處于油箱下部，長(zhǎng)年累月過(guò)流，對(duì)雜物起到過(guò)濾的同時(shí)也造成了臟堵。

4 關(guān)于噴油螺桿空壓機(jī)

混合有大量油霧滴的高溫高壓空氣由壓縮機(jī)排入油氣分離器，油氣分離器將螺桿壓縮機(jī)潤(rùn)滑油從油氣混合物中分離出來(lái)，繼續(xù)把壓縮空氣中的潤(rùn)滑油微粒清除。螺桿壓縮機(jī)的這種油氣混合的工作原理，必然會(huì)由于吸入空氣的不純導(dǎo)致油質(zhì)變劣。油氣分離芯濾芯的使用壽命與油的污染程度、油量、運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)均有關(guān)系，關(guān)系到潤(rùn)滑油的相對(duì)清潔度。如果潤(rùn)滑油或者分離器濾芯更換不及時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致油質(zhì)變劣(如圖3所示)，進(jìn)而導(dǎo)致油系統(tǒng)故障甚至引發(fā)主機(jī)燒毀。盡管在維護(hù)到位的前提下，噴油螺桿空壓機(jī)在后期能夠把油氣分離開(kāi)來(lái)，也無(wú)法做到無(wú)油螺桿空壓機(jī)潤(rùn)滑油的潔凈程度。

圖3 油質(zhì)變劣

5 結(jié)語(yǔ)

保持油系統(tǒng)的良好清潔狀態(tài)是空壓機(jī)正常工作的前提，也是空壓機(jī)定期維護(hù)不可缺少的項(xiàng)目。在注重常規(guī)檢修項(xiàng)目的同時(shí)，提高關(guān)注油系統(tǒng)的清潔度，最大限度的排除因?yàn)橛拖到y(tǒng)導(dǎo)致的故障。

(1)油系統(tǒng)檢修嚴(yán)禁使用扎帶，不只是鉗工，其他工種也要提高油系統(tǒng)檢修的清潔意識(shí)。

(2)潤(rùn)滑油管若為膠皮管，使用年久會(huì)出現(xiàn)部分膠皮脫落，阻塞油路，需定期檢查、疏通、更換，改為金屬軟管為佳。

(3)定期檢查油箱、濾網(wǎng)，清理內(nèi)部雜物，保證油箱、濾網(wǎng)清潔。

(4)關(guān)注油濾差壓上升狀態(tài)，及時(shí)切換，分析差壓上漲過(guò)快原因。

(5)對(duì)于噴油螺桿空壓機(jī)的種種弊端，可結(jié)合成本考慮應(yīng)用無(wú)油螺桿機(jī)。

以上為實(shí)際真實(shí)遇到的油系統(tǒng)故障，且均為異物進(jìn)入導(dǎo)致，明確了此類(lèi)故障的排查重點(diǎn)和路徑。希望本文能夠?qū)ν袀兘鉀Q此類(lèi)問(wèn)題起到啟發(fā)借鑒意義，避免陷入油系統(tǒng)故障排查的困惑和方法錯(cuò)誤。