楊亞山 李相如 李攀峰

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司）

螺桿壓縮機排氣溫度高故障的原因及解決方法

楊亞山*李相如 李攀峰

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司）

針對螺桿壓縮機頻繁出現(xiàn)排氣溫度高以及常規(guī)維保故障未能徹底解決的問題，深入分析螺桿壓縮機的冷卻原理，提出了調(diào)節(jié)進氣蝶閥在機組卸載時的開度等保障機組正常運行的方法。

螺桿壓縮機 排氣溫度 卸載 蝶閥 冷卻 氣路系統(tǒng)

0 前言

相比往復(fù)式壓縮機和活塞式壓縮機，螺桿壓縮機具有無脈沖沖擊和能夠連續(xù)供氣的優(yōu)點。因此，在石油化工生產(chǎn)過程中，螺桿壓縮機的使用越來越多[1]。樂東15-1氣田采用的是英格索蘭MJ55型固定式單級噴油螺桿壓縮機。該空壓機作為保障平臺正常生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，其功用是為氣田生產(chǎn)提供公用壓縮空氣以及一定壓力范圍內(nèi)的儀表控制氣。

1 故障出現(xiàn)與危害

在樂東15-1氣田，該空氣壓縮機投用一年后，機組就逐漸頻繁出現(xiàn)故障，如卸載緩慢、無法卸載和機組排氣溫度高等。其中，高溫報警故障是最常見的，也是對生產(chǎn)影響最大的故障。高溫報警故障可能引發(fā)的危害主要有下述兩個方面。

（1）導(dǎo)致氣田生產(chǎn)關(guān)停。氣田主工藝管線上關(guān)斷閥均為氣開式球閥，空壓機必須穩(wěn)定地為平臺的儀表氣控制系統(tǒng)提供一定壓力的壓縮空氣。一旦關(guān)斷閥控制氣源壓力過低，閥門就會自動關(guān)斷，進而導(dǎo)致氣田停產(chǎn)。

（2）設(shè)備正常運行時，若潤滑油溫度偏高，就會縮短潤滑油及濾芯的使用壽命。

2 故障原因的常規(guī)分析與排查

該空壓機由主機和電機系統(tǒng)、潤滑和冷卻系統(tǒng)、油氣分離系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及保護系統(tǒng)組成。造成壓縮機排氣溫度故障的原因很多，冷卻不良是其中最重要的因素[2]，故該故障的排查應(yīng)先從潤滑和冷卻系統(tǒng)開始。

2.1 潤滑和冷卻系統(tǒng)工作原理

MJ55型空壓機的潤滑和冷卻系統(tǒng)由主機、分離筒體、溫控閥、油冷卻器、滑油過濾器和斷油電磁閥等組成，其工作流程如圖1所示。

圖1 潤滑油冷卻系統(tǒng)流程

系統(tǒng)冷卻潤滑油的循環(huán)靠機組運行后產(chǎn)生的壓差形成，潤滑油由高壓處自行向低壓處流動（圖1中箭頭指向為其流向）。系統(tǒng)中潤滑油的主要作用是潤滑、冷卻和密封，此外還有一定的吸引作用[3]。其中冷卻的作用最為關(guān)鍵，因此廠家技術(shù)文件將該設(shè)備的專用潤滑油稱為冷卻劑（以下沿用此說法），其系統(tǒng)的溫度即為冷卻劑的溫度，系統(tǒng)高溫報警即為冷卻劑高溫報警。

2.2 潤滑和冷卻系統(tǒng)的排查

根據(jù)張偉光[4]提出的空壓機高溫故障解決方法，對系統(tǒng)的散熱器、溫控閥、油濾器、冷卻風(fēng)扇、油氣分離器濾芯、冷卻滑油等進行逐一檢查。

根據(jù)束江軍[5]提出的對壓縮機油冷卻器及油路進行全面清洗的方法，對其進行清洗。

3 故障原因的非常規(guī)分析與排查

通過對潤滑油和冷卻系統(tǒng)的各部件逐一檢查與維護，高溫報警得到一定程度的緩解，故障頻率大大降低，但機組每年仍會出現(xiàn)1～2次高溫報警。雖然這一問題得到了極大的緩解，但一直未能徹底杜絕。要使冷卻劑達到冷卻效果，冷卻劑的流量必須足夠。由于冷卻劑的流動是靠壓縮空氣帶動的，因此將故障排查方向轉(zhuǎn)向氣路系統(tǒng)。氣路系統(tǒng)流程如圖2所示。

圖2 氣路系統(tǒng)流程

3.1 氣路系統(tǒng)工作原理

氣路系統(tǒng)動作主要有主機的加載和卸載兩個過程。

加載過程：加載電磁閥（1SV）打開，氣壓推動氣缸（CYL）使得進氣蝶閥（BFV）打開，此時空氣通過進氣濾清器（AF）進入主機（A/E）壓縮，壓縮空氣混合冷卻劑進入油分離器（ST），當(dāng)壓力達到400 kPa時最小壓力閥（MPCV）打開向外供氣。

卸載過程：當(dāng)系統(tǒng)壓力達到設(shè)定值1050 kPa時，卸載電磁閥（3SV）打開，壓縮空氣從油分離器卸載，同時加載電磁閥動作，進氣蝶閥關(guān)閉，使得卸載完成。

3.2 歷史曲線分析

通過對機組每次故障階段歷史曲線的研究，發(fā)現(xiàn)機組故障時卸載曲線出現(xiàn)異常，并且異常情況均出現(xiàn)在機組加載完成開始卸載時。也就是說，設(shè)備每次發(fā)生高溫報警均在系統(tǒng)加載完成開始卸載時。

3.3 進氣蝶閥開度

噴油螺桿壓縮機運行時，潤滑油被噴入壓縮機吸入口，伴隨氣體一起進入壓縮機被壓縮，然后排出。卸載時，進氣蝶閥關(guān)閉，如果沒有足夠的壓縮空氣在系統(tǒng)內(nèi)帶動冷卻劑循環(huán)，將系統(tǒng)熱量帶走，就容易產(chǎn)生局部溫升，導(dǎo)致高溫報警停機。

通過調(diào)節(jié)氣缸位置以改變進氣蝶閥開度，并經(jīng)反復(fù)調(diào)試后，高溫報警故障得到解決。近兩年，機組運行正常，未出現(xiàn)高溫報警故障。

通過試驗，發(fā)現(xiàn)卸載過程進氣蝶閥不能完全關(guān)閉，需要保持開度一定，且此開度大小十分重要。

（1）卸載時進氣蝶閥開度過大，則會有大量空氣進入壓縮機，使得壓縮機無法卸載或卸載緩慢。

（2）卸載時進氣蝶閥開度過小，則沒有足夠的壓縮空氣在系統(tǒng)內(nèi)帶動冷卻劑循環(huán)，將系統(tǒng)熱量帶走，就容易產(chǎn)生局部溫升，導(dǎo)致高溫報警停機。

通過調(diào)節(jié)氣缸位置以改變進氣蝶閥開度，確保空壓機在卸載過程中油分離器內(nèi)部壓力保持在250 kPa左右，既保障了必要的介質(zhì)流量以保證傳遞熱量，又使得系統(tǒng)能夠順利卸載。另外，進氣蝶閥的驅(qū)動氣缸需要經(jīng)常保養(yǎng)，以避免其發(fā)生卡阻現(xiàn)象，否則會導(dǎo)致加載或卸載的故障。

4 結(jié)束語

本文針對螺桿壓縮機頻繁出現(xiàn)排氣溫度高以及常規(guī)維保故障未能徹底解決的問題，進行了深入的分析，并提出了調(diào)節(jié)進氣蝶閥開度等保障機組正常運行的方法。設(shè)備出現(xiàn)故障時，不僅要在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上仔細查找原因，還要從外部環(huán)境、人員操作、運轉(zhuǎn)周期等各方面查找原因，很多疑難問題往往是多重因素一起作用的結(jié)果，需要找出各種可能性，逐一排除。設(shè)備運維策略應(yīng)該參照廠家提供的完工文件、維保手冊等，但是不應(yīng)照本宣科、生搬硬套，需要理解結(jié)構(gòu)原理后進行自主分析，找到問題關(guān)鍵所在，不能被維修手冊和固有觀念所束縛。

[1] 莫才頌，劉景雄.螺桿壓縮機機械密封泄漏原因分析及改造 [J].潤滑與密封，2009，34（5）：99-102.

[2] 滕憲斌，蔡振雄，張志斌.船用空氣壓縮機故障現(xiàn)場及維護管理 [J].世界海運，2006，29（4）：17-19.

[3] 劉赫東，佟志波.螺桿空壓機原理及常見故障解決方法[J].中國科技博覽，2014（31）：27.

[4] 張偉光.風(fēng)冷螺桿空壓機高溫原因及解決辦法[J].壓縮機技術(shù)，2012（6）：74-78.

[5] 束江軍.螺桿空氣壓縮機機頭排氣溫度偏高的處理 [J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2014（5）：101-102.

Analysis and Solution of High Temperature Exhaust Failure of Screw Compressor

Yang Yashan Li Xiangru Li Panfeng

The problem of high exhaust temperature in screw compressor appears frequently,and the fault can't be completely solved by routine maintenance.In view of this problem,the cooling principle of screw compressor is analyzed in depth.The method of adjusting the opening of the intake butterfly valve in the unloading process is put forward,so as to ensure the normal operation of the unit.

Screw compressor;Exhaust temperature;Unloading;Butterfly valve;Cooling;Gas piping system

TQ 051.3

10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2017.06.009

2016-09-04）

*楊亞山，男，1977年生，工程師。湛江市，524000。