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螺桿壓縮機高溫停機現象分析

壓縮機作為一種通用機械應用在礦山、化工、食品、醫藥等各個領域。尤其是螺桿壓縮機其結構簡單、工作可靠和操作方便等優點更是得到了廣泛的應用。

山西大同同煤集團某礦有兩臺煤礦用螺桿壓縮機,該機型為雙螺桿風冷壓縮機,額定排氣量12m3,額定排氣壓力0.7MPa,主機與電動機之間通過聯軸器聯接,配套電機功率75kW,額定轉速2970r/min。該設備在使用兩年后由于使用管理不當導致主機損壞,維修時更換軸承和油封,在經過修復后準備繼續投入使用。

調試

在主機到達用戶處后,經過仔細的安裝和檢查后能夠達到試車條件,相關人員決定在地面上進行調試。在完成一系列準備工作后,首先點動壓縮機兩次,沒有異常情況后才正式啟動。

壓縮機在0.4MPa的壓力下運行約10分鐘左右,檢查設備各運動部件運轉正常,無任何異常聲音。隨后將壓力調至額定壓力0.7MPa,在運行了大概30分鐘后,壓縮機突然自動停機。

在場人員迅速切斷電源,對設備進行檢查。

首先檢查主機,用手觸摸主機外殼,感覺溫度有些偏高;電動機溫度正常,用手轉動轉子與電動機靈活,無卡滯現象。運行中也未發現有異常振動和響聲,基本可以排除主機和電動機的問題。接下來繼續檢查油氣分離器,發現油氣分離器上的溫度表顯示排氣溫度約105℃。

該機型是為煤礦井下設計的,所以其制造標準是按照MT 687-1997《煤礦井下移動式空氣壓縮機》標準來執行的。標準中規定“在規定工況下,噴油回轉式排氣溫度不應超過100℃”;“在正常工作運轉時,噴油回轉式溫控裝置動作溫度不應超過120℃”。由于該機裝有溫控開關,且設定動作值約為105℃左右,所以可以肯定此次停機是溫控裝置動作引起的。

至于高溫現象是如何產生的呢?首先我們懷疑是不是由于環境溫度過高導致的。當時的環境溫度是32℃~33℃左右,壓縮機的最高吸氣溫度一般都限制在40℃以下;并且壓縮機處于露天環境中通風良好,所以也就不存在吸氣溫度過高的可能。

另外我們考慮是否由于機箱門沒有關上,導致冷卻氣流沒有按照設計的流動方向來冷卻。

在經過商討之后,我們決定完全關閉機箱再試驗一次。在開機后發現溫度上升速度很快,在開機10分鐘左右后又發生高溫停機。雖然關閉機箱后毫無效果,但可以排除是冷卻氣流原因造成的。

接下來我們考慮是否由于油過濾器堵塞,導致主機潤滑不足的原因。油氣分離器內部的潤滑油首先進入冷卻中進行冷卻,然后通過油過濾器過濾后噴入主機內部,以達到降低排氣溫度的目的。

雖然該設備修理后“三濾”都是新的,但由于壓縮機排氣溫度過高,在排除主機和環境問題后,就肯定與潤滑油有關,所以我們決定再更換一個新的油過濾器試一下。在更換新的油過濾器后,沒有任何改觀,同樣的高溫停機現象又再次發生。

停機后我們仔細檢查了油循環管路:油過濾器管路前后溫度幾乎相同,證明不存在油過濾器堵塞的問題。當我們檢查到油冷卻器時發現進、出油冷卻器的兩根管路的溫度相差無幾,用手觸摸,兩根管路幾乎沒有溫差,這一不正,F象說明油冷卻器根本沒有起到冷卻效果。發生這樣的情況要么是冷卻器外面蒙灰嚴重;要么是內部有堵塞,然而實際上冷卻器外表面較為干凈,可以肯定在冷卻器的內部肯定發生了堵塞現象,導致供油不足。

冷卻器為高效鋁制翅片式散熱器,潤滑油在內部的流通截面積很小,潤滑油一旦污染極易堵塞。

由于得不到冷卻的潤滑油被不斷進行壓縮,使得壓縮空氣的溫度不也隨之升高,所以才會在很短的時間內達到高溫。

在征得用戶同意的情況下,我們決定將另外同一型號壓縮機的冷卻器換到這臺機器上進行試驗。

為了證明效果,我們選擇在第二天中午比較熱的時候進行試驗,當時環境溫度也在32℃左右,當壓力保持在0.5MPa時排氣溫度維持在50℃左右,10分鐘后,我們將壓力調節到額定壓力下進行測試,溫度也隨之上升,但上升速度比較緩慢。最后排氣溫度維持在87℃左右后便不再上升,在經過連續4個小時的全負荷運行狀態下,溫度基本沒有變化,最高時也未超過90℃。事實證明高溫就是由于冷卻器內部堵塞造成的。用戶最后也承認不是機器本身的問題。

總結

螺桿壓縮機雖然是一種可靠性較高的新機型,但也并不是不需要保養和維護。須知任何設備都是“三分在使用,七分在保養”。

由于煤礦井下的環境比較特殊,通風不良,煤粉和潮濕的空氣不可避免地會進入到壓縮機系統內部。及時更換“三濾”和日常的檢查保養工作就顯得尤為重要,可能一些簡單的問題不及時處理就會造成故障甚至事故。


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