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螺杆压缩机排气量及压力不足故障分析

    【压缩机网】在现代化的国民经济生产运行过程中,采矿业、冶金业、机械制造业、土木工程、石油化学工业、制冷与气体分离工程以及国防工业中等等都离不开压缩空气的身影,此外,医疗、纺织、食品、农业、交通等部门的需求也与日俱增。喷油双螺杆式空气压缩机因其可靠性高,零部件少,没有易损件,固运转可靠,寿命长,大修间隔期可达4-8万h;操作维护方便,操作人员不必长时间专业培训,可实现无人值守运转;动力平衡性好,没有不平衡惯性力,机器可平稳地高速工作;体积小、重量轻、占地面积少;适应性强,具有强制输气的特点,排气量几乎不受排气压力的影响等优点,而广受各大行业用户的欢迎。
 
  但是,螺杆压缩机作为一种精密机械,在运行的时候依然有很多操作细节去把握,比如,排气量较理论排气量偏小,压力偏低。要知道,压缩机的排气量和排气压力是衡量机组是否满足生产需要的重要性能指标。当压缩机组出现排气量、压力低于设计值时,会严重影响整个生产装置的正常运行。因此,对致使压缩机排气量与排气压力不足的故障能够快速准确判断,并提出行之有效的解决方案是非常有必要的。
 
  1、螺杆式压缩机工作原理
 
  吸气过程:当转子转动时,主副转子所形成的齿间容积逐渐扩大,该容积仅仅与吸气口连通,外界空气被吸入齿间容积内。当齿间容积增到大时,齿间容积与吸气口断开,吸气结束。此为“进气过程”。
 
 
 
螺杆压缩机排气量及压力不足故障分析
 
 
  封闭及输送过程:在吸气终了时,主副转子齿峰会与机壳闭封,在齿间容积内的空气即被封闭在由主、副转子及壳体组成的封闭腔内,此即“封闭过程”。两转子继续转动,主副转子齿相互啮合,啮合面逐渐向排气端移动,齿间容积内的空气也跟着向排气端输送,即“输送过程”。
 
  压缩及喷油过程:在输送过程中,随着转子的旋转,齿间容积由于转子齿的啮合而不断减小,齿间容积内之气体体积也随之减小,气体被压缩,压力升高,此即“压缩过程”。压缩的同时,润滑油因压力差而喷入齿沟内与空气混合。
 
  排气过程:当转子转到齿间容积与机壳排气口相通时,被压缩之气体开始排出,这个过程一直持续到齿末端的型线完全啮合,此时齿间容积为零,气体被完全排出,即完成“排气过程”。
 
  2、压缩机排气量/压力不足四大根本原因
 
  通过以上螺杆压缩机主机工作原理可以看出,在螺杆长度固定的情况下,螺杆压缩机的理论排气量主要取决于齿间容积、齿数和转速,齿间容积由转子的几何尺寸决定。因此对于压缩机而言,实际排气量小于理论排气量的原因有以下几点:
 
  1) 泄漏。由设计原理决定,螺杆阴阳转子之间及转子与外壳之间在运转时是不接触的,保持有一定的间隙,因此就会产生气体泄漏。压力升高后的气体通过间隙向吸气管道及正在吸气的啮槽泄漏时,将使排气量减小。为了减少泄漏量,在从动转子(阴转子)的齿顶做有密封齿,主动转子(阳转子)的齿根开有密封槽,端面也加工有环状或条状的密封齿。如果这些密封线磨损,将使泄漏量增加,排气量减少;
 
  2) 吸气状态。螺杆式压缩机是容积型压缩机,吸气体积不变。当吸气温度升高,或吸气管路阻力过大而使吸入压力降低时,气体的密度减小,相应地会减少气体的实际排气量;
 
  3) 冷却效果。气体在压缩过程中温度会升高,转子与机壳的温度也相应升高,所以在吸气过程中,气体会受到转子和机壳的加热而膨胀,因此相应地会减少吸气量。螺杆式空气压缩机的转子中有的采用了油冷却,机壳用水冷却,其目的之一就是为了降低其温度。当冷却效果不好时,温度则升高,排气量便会减少;
 
  4) 转速。螺杆压缩机的排气量与转速成正比,而转速往往会随电网的电压、频率而变化。当电压降低(对异步电动机)或频率降低时,转速将下降,使气量减少。
 
  3、直接原因分析及解决措施
 
  由上一章节可以看出,造成压缩机组排气量、压力低的根本原因主要有四点:泄漏、吸气故障、冷却不佳和转速下降。但是,在实际操作过程中,我们需要进一步确认和分析,到底是哪些原因造成以上四种故障。因此,我们可从以下几个方面去分析和解决:
 
  (1)空滤阻塞导致进气量减少
 
  空气滤清器的作用是过滤吸入的空气,保证进入压缩机的空气清洁干净。如果吸入的空气中混有杂质,会引起转子型面的磨损,并污染机组系统内的润滑油。所以,空滤粉尘积垢严重,堵塞进气管路,造成进气量减少,是导致机组排气量低于规定值的原因之一。
 
  从实际案例总结看,不少维修人员以及用户,常常因忽略了空滤工作效率降低导致润滑油品质变差,散热不佳机器高温,而频繁对油路系统进行保养。
 
  解决方案:拆下空滤进行检查,清洗空滤或更换滤芯。根据机组的运行情况和现场环境情况,定期做好机组的维护保养,一般机组每运行约1500~2500小时要定期更换空滤滤芯。环境特别恶劣的使用场所,如矿山、陶瓷厂、棉纺厂等,建议每500小时更换空气滤芯。平时须经常检查进气伸缩管有无破损、吸扁,伸缩管与空滤进气的连接口有无松动、漏气,如发现须及时修复、更换。
 
  (2)进气故障
 
  进气阀的作用是控制机组的进气量,当进气阀发生故障,机组就无法正常进行气量调节。因此,如果进气阀发生卡涩、无动作或放空阀漏气,就会导致排气量不足、压力偏小。
 
  解决方案:阀门如无法修复或修复后有风险,建议更换新阀门。
 
  (3)压力调节器失灵或损坏
 
  压力调节系统的功能是根据客户用气量的大小,自动调节压缩机,以便达到供需平衡。
 
  解决方案:对损坏的压力调节器及时更换,对失灵的压力调节器及时调整。
 
  压力调整:顺时针旋转压力调节螺钉,闭合和断开压力同步增大;逆时针旋转压力调整螺钉,闭合和断开压力同步减小。
 
  压差调整:顺时针旋转压差调整螺丝,闭合压力不变,断开压力增大;逆时针旋转压差调整螺钉,闭合压力不变,断开压力减小。
 
  (4)油气分离器滤芯阻塞,造成油气分离效果差,堵塞气路
 
  从压缩机头出来的压缩空气夹带大大小小的油滴。大油滴通过油气分离罐时易分离,而小油滴(直径1um以下悬浮油微粒)则必须通过油气分离滤芯的微米级玻纤滤料层过滤。油微粒经过滤材的扩散作用,直接被滤材拦截以及惯性碰撞凝聚等机理,使压缩空气中的悬浮油微粒很快凝聚成大油滴,在重力作用下油集聚在油分芯底部,通过底部凹处回油管进口返回机头润滑油系统,从而使压缩机排出更加纯净无油的压缩空气。压缩空气中的固体粒子经过油分芯时滞留在过滤层中,这就导致了油分芯压差(阻力)不断增加。
 
  当油气分离器滤芯阻塞,造成油气分离差,堵塞气路,会造成外供压缩机空气量减少。如果油气分离器滤芯堵塞严重憋压,会导致油气分离器滤芯击穿失效跑油,耗油量急剧增大,造成润滑油减少机组温度急剧升高,严重的还会导致压缩机机头抱死。因此,油气分离器滤芯阻塞,造成油气分离差,堵塞气路也会导致排气量低。
 
  解决方案:每运行约2000~4000小时,或者当油分芯压差达到0.08到0.1Pa,电流明显增大时,要更换油气分离器滤芯。
 
  (5)压缩机管路系统泄漏
 
  压缩机管道系统泄漏分内漏和外漏两种类型。内漏是夹套管、阀门等在压缩机管道系统内部产生的泄漏,从管网外边很难察觉,一般可通过管网的运行状态或物料性质的变化来分析;外漏是指管内的介质漏至大气,也就是由管外部能够检测到的泄漏。
 
  管道泄漏多发生在连接件及其管段上,连接法兰、连接螺纹、阀门体及填料上发生的泄漏,属于管道连接件泄漏,而在管段上的泄漏,则多发生在焊口、流体转向的弯头、三通及蚀孔等部位。
 
  解决方案:检查管路及连接处有无泄漏,若有泄漏则进行消除。平时做好机组的检查维护,及时发现泄漏点。
 
  如果以上方法采取之后,机组排气量仍然没有改变,应考虑电机是否有故障。由于电机线圈中发生局部的短路,或是轴承磨损,导致电机转速低于额定转速,使空气压缩机排气量下降,应检修电机线圈、轴承等,修复后测试空气压缩机排气量。
 

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