喷油式螺杆空压机在仪表风系统中的应用 - 文章

喷油式螺杆空压机在仪表风系统中的应用

作者：九江石化总厂干正烈

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1　概述

九江石化总厂大化肥的仪表空气用风，由仪表增压机(位号I-GB101)或螺杆式压缩机(位号I-GB102)提供，是仪表调节阀的主要动力源。仪表风的正常供给与否是直接关系到化肥生产装置能否正常持续运行的关键动力源之一。由于仪表风用量小、压力高，通常采用活塞式压缩机。九江石化总厂采用了一台立式高速(23700r/min)离心压缩机作主机及3台螺杆压缩机作备机。由于立式压缩机故障率高，造成高速轴多次损坏，原设计3台螺杆空压机成了常开设备。

2　空压机特点

2.1　结构特点

该螺杆式空气压缩机是一种双轴容积式回转型压缩机，进气的入口开在机壳的左上端，排气的出口设在机壳对角右下端。两只高精度螺旋主副转子，平行安装在筒式机壳内，主副转子采用5对6齿啮合，齿形成螺旋状环绕转子的外缘。进气端采用2只滚动轴承，排气端为2只圆柱轴承和2只特殊设计的四点轴承来支承主副转子。经一组高精度增速齿轮将主转子转速提高，其结构见图1，性能参数见表1。

图1　空气压缩机结构图

表1　性能参数

2.2　设计特点

(1)主转子带动副转子，无需借助高精度同步齿轮；
(2)注入的润滑油可在转子之间形成油膜，增加转子气密作用；
(3)润滑油可降低因高频压缩所产生的噪声；
(4)润滑油吸收转子在压缩过程中热量，降低排气温度，同时减少转子热膨胀。

2.3　压缩特点

空气由进气阀吸入时分别进入转子的齿间容积，随着转子的旋转，齿间容积各自不断地扩大，当这2个容积达到最大值时，齿间容积与吸入口断开。转子继续旋转呈Ｖ字形的齿间容积时，因相互挤入其容积逐渐减小，实现气体的压缩过程。与此同时，冷却润滑油从机体下端喷入压缩机腔，冷却空气和润滑转子，形成齿间封闭真空状。压缩过程直到该齿间容积与排气口相连通为止，排气过程开始。因为主副转子反向旋转时齿间容积不断缩小，压缩一定压力后，将随同喷入冷却润滑油一起被送至排气口进行工艺处理，送入使用系统中。

3　系统流程

流程原理见图2。

图2　系统流程图

4　故障现象及故障分析处理

4.1　故障现象

由于螺杆空气压缩机在我厂首次使用，投运后出现振动大，出口风不上量且温度高，更严重的是仪表风带油，导致仪表系统部分仪表失灵及损坏现象非常严重，威胁装置平稳运行。

4.2　故障分析

4.2.1　振动大

(1)振动现象及监测

首次投运3台空气压缩机振值如表2。

表2　振动测定值单位:μm/mm/ｓ

压缩机出口法兰处振值132μm，油气分离器处振值300μm。按ＨGＪ203-83《化工容器安装工程及验收规范》，允许振值<60μm。按IＳＤ2372-1974，允许振动速度<7 1mm/ｓ，该机试运振值已严重超标。经对支撑钢梁进一步测试其振值，振值与机体相当，无明显衰减。各部位振动的主要频率为旋转频率，从振动测试结果可初步判定为基础支撑刚性不足引起的振动。

(2)结构分析

空压机的支撑结构见图3。空气压缩机重1 5ｔ，加上与其连接进出口阀及管道重大约1 7ｔ。安装采用140mm槽钢与机体2点安装固定在机座上，而电机与空压机连接采用机体大盖与电机端盖用Ｍ16螺栓圆锥鼠笼式固定，对中调整余地极小，这样振动发生时电机与螺杆压缩机相互干涉。当螺杆式空气压缩机支撑不良时，压缩机就会象一个激振器，使压缩机振值增大，同时电机振源与螺杆压缩机振源相互干扰。加上主副转子啮合间隙小，工作时热膨胀后易使主副转子发生干涉、碰磨现象。从结构上看，槽钢与地面尚有35mm的空间，支撑处于悬空状态，即旋转中心与本机体实际安装中心不重合，运行时有弯曲应力产生，造成机体颤振大。从振动分析及机体结构、支承分析认为振动大的主要原因是压缩机支撑钢性不足。

图3　空压机支撑结构图

4.2.2　压缩机排气温度高

结合压缩机结构及系统分析，造成压缩机排气温度高的原因可能有:润滑油量不足；油冷器冷却水量不足；冷却水温偏高；环境温度高；油冷器堵塞；油规格不正确；热控制阀故障；空气滤清器不清洁；油过滤器堵塞等。经对系统进行认真排查，发现热控制阀膜片破裂，在此种情况下热油未经油冷器直接进入压缩机内，造成热量累积增加，形成恶性循环；进气滤网脏，更换时将灰尘带入使滤油器堵塞，回油不畅，进入机内的润滑油量不足，使机体热量不能及时被带出，造成排气温度高。以上两个原因是使压缩机排气温度高的主要原因。

4.2.3　仪表风带油

仪表风带油可能的因素有:分离器分离效果不好；滤芯过滤效果不良；油位控制偏高等引起。检查时发现油细分离器滤芯破裂。经分析油细分离器滤芯采用多层细密纸芯制成，耐油和耐水性能差，强度低而破裂，导致油细分离器失效，实际加油油位控制超高。检查发现滤芯在订购备件时，选型错误。

4.3　故障处理

4.3.1　对振动大的故障处理

(1)将槽钢下的悬空部分用垫铁填实焊接牢固；
(2)对主机解体检查，碰磨主副转子部分进行打磨修光，将主副转子间隙增大，防止因间隙小，主副转子摩擦。同时对损坏的轴承进行更换，保证转子安装精度。

4.3.2　对仪表风带油的故障处理

(1)改进滤芯材质。过滤材料的类型和可滤除的最小颗粒情况见表3。

表3　过滤材料的类型和可滤除的最小颗粒情况

液压系统中以深度型过滤使用最为广泛，而且，深度型滤油器的过滤精度最高达除去1μm以上的杂质颗粒，这就适应了伺服液压系统的过滤要求。在深度型滤器的应用滤材方面，无机材料作成的玻璃纤维比有机材料(纸质)具有较高的过滤精度。细油分离器滤芯由原订购的纸芯改为进口玻璃纤维复合滤芯。这种滤材是将玻璃纤维用特种制作工艺制成滤纸，内外各有一层合成纤维加以保护，从而将这3层滤材制成特制的复合滤材。这种滤材除了过滤精度高外，还由于纤维光滑，因而起始压差低，有耐热、耐油、耐水的优良性能，其纳污能力也较强。
(2)在干燥器中增加一台过滤器。
(3)运行中严格控制加油油位。

4.3.3　对压缩机排气温度高故障的处理

(1)更换故障率高的热控制阀，延长使用寿命；
(2)滤芯压差增大至规定值时，及时更换滤芯。更换入口滤芯时，避免灰尘、杂物进入机体。

5　结束语

喷油式螺杆空气压缩机通过使用改造后，运行平稳、性能良好，具有以下优点

(1)螺旋转子齿形结构件采用5对6齿，齿间落差小，回流损失少，与4对6齿转子相比，热效率提高10%～20%，省电达25%；
(2)专门设计四点轴承，噪声低，寿命长，动力平衡良好；
(3)转子(经特殊设计)长度短，弯曲应力小；
(4)具有自我诊断及保护功能，可以多台联锁使用；
(5)通过对机座加固改造，振动小、噪声低；
(6)通过改进排气温度，可控性好；
(7)通过滤芯重新选型、选材，安置干燥器，使用质量可靠度高。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (12/31/2004)


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