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无油螺杆空压机典型故障分析与研究.pdf
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1、书书书故 障 分 析 年 期(总第 期)无油螺杆空压机典型故障分析与研究马寅洲,方炯,朱志强(国家管网集团川气东送天然气管道有限公司,湖北 武汉 )摘要:针对英格索兰 无油螺杆空压机日常运行出现的机头锈蚀、冷却器进口管线连接处断裂、主电机过载等典型故障,根据无油螺杆空压机的工作原理,深入分析空压机频繁出现故障原因,对空压机运行方式进行深入探讨,通过平衡压缩空气供耗气量的方式实现单台空压机连续加载运行,避免空压机频繁加载卸载,为无油螺杆空压机的典型故障处理和预防提供了新思路。关键词:无油螺杆空压机;机头;冷却器;主电机;故障分析;优化运行方式中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期:,(,
2、):,:;引言无油螺杆空气压缩机属于回旋式压缩机,主要由压缩空气系统、冷凝水排放系统、润滑系统、冷却系统(空气冷却)、冷却系统(水冷却)、电器系统组成,空气压缩的工作原理是空气通过空压机外壳进气口进入空压机,通过加衬隔音材料的通道进入空气过滤器,再沿着圆形弹性软管,通过进气阀进入第一级螺旋转子压缩,一级压缩气通过中间冷却器降低温度后,第二级空压机进一步将空气压缩至需要的压力。无油螺杆空气压缩机可以实现机组压缩的空气不含油,与有油空压机相比省去了油路系统。为了实现机组排出的压缩空气不含油,在无油螺杆压缩故 障 分 析 年 期(总第 期)机主机中,采用气封、油封等方式,保证压缩腔或转子之间没有润滑
3、油,压缩机的轴承、齿轮等零部件仍采用正常的润滑方式。通常情况下,空压机主机的阳转子与电动机相连并带动阴转子转动,由于转子之间不接触,所以转子的端部有一对啮合的同步齿轮,空压机通过中央的驱动齿轮带动两级转子以不同的速度转动,同时输出不同压力的压缩空气 。无油螺杆空气压缩机操作维护简单,无油路系统特点节省了大量的日常维护成本,在油气长输管道领域被广泛使用。实际上,无油螺杆空压机在运行过程中,也出现较多的运行故障。本文以某天然气长输管道压气站场为例,针对站场 台工频 无油螺杆空压机先后出现的机头锈蚀、后冷却器波纹管断裂、主电机过载故障,深入分析空压机频繁出现故障的原因,并对空压机运行方式进行改善,为
4、无油螺杆空压机的典型故障处理和预防提供新思路。无油螺杆空压机典型故障 机头锈蚀空压机在生产运行时,数次出现一级排气温度高、二级入口压力高报警,加载运行时的空压机内部也会发出低沉异响。在例行测试时,启动机组后出现故障跳车,报警信息为:“故障 (马达转速不够)”。打开空压机本体后盖,通过驱动电机风扇进行手动盘车,确认为机头抱死。由于二级压缩机间隙更小,卡死的可能性较大,故先对二级压缩机进行处理。处理方法为拆除二级压缩机进出口管线,发现壳体内壁与转子上锈蚀严重,拆卸主机单独对主机进行手动盘车,确认一二级主机均被铁锈卡死。问题处理方式为采用煤油冲洗的方式对压缩机进行处理,同时在冲洗过程中,不断手动旋转
5、阳转子,随后一、二级压缩机转子均恢复正常活动。空压机启动后根据实际情况及运行参数变化判断,阴阳螺杆密封线涂层已经出现脱落,使得主机内阴阳螺杆间间隙增大,导致二级主机压缩效率降低,不能及时压缩一级主机出口的空气量,引起一级和二级间压力升高,继而导致排气温度较之前正常温度明显升高。后冷却器与进口管线连接处断裂二级压缩后冷却器进口管线易开裂漏气。由于空压机与冷却器整体成撬,进口管线与冷却器横梁骨架焊接在一起,冷却器一旦出现裂缝随着频繁的负荷加载卸载,裂纹会在焊缝处继续扩大,形成贯穿口。对开裂的二级压缩后冷却器进行铝焊修复,焊接精密度要求较高,需在厂家指导下进行且后期工作寿命难以得到保证。主电机过载故
6、障空压机在正常运行时,数次出现“主电机过载”故障停机。打开空压机的电气控制柜,发现空压机的热继电器红色报警灯亮,将空压机的热继电器复位后,再对空压机进行复位故障可以消除。判断空压机出现“主电机过载”直接原因是热继电器保护动作导致的空压机故障停机。典型故障原因分析 机头锈蚀原因分析对主机内部转子表面涂层影响最大的因素是液态水,会对转子表面的涂层造成严重损害,机组长期以较低加载率运行,一级、二级压缩存在明显压力差,排气压力和温度偏大,会导致空气内大量冷凝水凝结在主机转子表面破坏涂层,机组加卸载临界状态切换时,机器振动值比处于卸载、加载情况时都大,同时频繁加卸载也会引起一二级主机压比的变化。所以如果
7、机组长期频繁加卸载会导致主机磨损偏大和温度升高,从而导致主机零部件寿命缩短 。后冷却器与进口管线连接处断裂原因分析排除空压机自身质量问题,空压机二级压缩波纹管与冷却器进口管线呈“”型连接,结构布置上存在一定设计缺陷。空压机在气体加载卸载时,波纹管在气体推力的作用下频繁伸缩,导致波纹管疲劳,强度降低,伸缩量变大,推力传导到冷却器,导致冷却器部分焊缝及管束连接处受到应力和振动作用开裂。主电机过载故障原因分析空压机采用星三角启动器使空压机电机启动加速时的峰值电流大大降低。空压机降压起动时,主故 障 分 析 年 期(总第 期)接触器和封星点接触器吸合,电机起动达到时间继电器设定时间后封星点接触器断开,
8、封三角接触器吸合使空压机正常工作,空压机正常运转时封星点接触器断开不参与工作。拆卸热继电器、主接触器、封三角接触器和封星点接触器,发现主接触器和封三角接触器的触头均存在明显的烧蚀现象,判断是发热高温氧化导致。其中与热继电器连接的主接触器第二相烧蚀面积最大最严重,动触头存在发黑现象,这是因为封星点接触器只在空压机起动时短暂参与降压启动,电机启动完成后便不吸合工作。究其根本原因,主要是仪表风供气量和耗气量不匹配,单台 工频空压机的供气量大于站场压缩机组的仪表风耗气量,空压机主电机会频繁的加卸载,卸载状态转加载状态时出现电流陡增,产生冲击电流导致触点烧灼,进而使触点接触不良引起发热,最终导致热继电器
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