螺桿式空壓機機油乳化分析

王蓮芝

（蘇州大學城市軌道交通學院，215137，蘇州∥高級工程師）

螺桿式空氣壓縮機于20世紀90年代末引入我國軌道交通車輛制動系統，主要作用是為軌道交通車輛制動、空氣彈簧減振等提供壓縮空氣，具有結構簡單、易損件少、排溫低、供風效率高、維護費用低、運轉平穩等諸多優點。但是，其在使用中常常會遇到機油乳化現象，嚴重影響空壓機的正常使用，甚至造成空壓機大部件報廢。本文通過對螺桿式空壓機工作原理和使用的分析，提出防止機油乳化的預防措施。

1 螺桿式空壓機工作原理

軌道交通車輛用螺桿式空壓機組由驅動裝置、空壓機機體、風冷裝置和彈性底座等4大主要部件構成，其工作原理如圖1所示。空壓機工作時，外部的空氣經由空氣濾清器、進氣止回閥被吸入壓縮機單元內；同時，由于運轉中壓縮機組里的壓差，機油經機油濾清器被吸入壓縮機單元，用來冷卻、潤滑和密封壓縮機單元。吸入的空氣和機油在此被壓縮成混合氣體噴入油箱，沖擊油箱內壁及折流板后，在油箱內振蕩，進行第一次油氣分離，99%的機油會形成油滴與空氣分離。接著，仍含油的壓縮氣體通過油氣分離器進行第二次精細分離，極少量通過油氣分離器的機油會聚集在油氣分離器底部，在機體內壓力差的作用下經回油管返回到壓縮機單元。經過二次分離后的純凈壓縮空氣進入冷卻器冷卻后被輸出到后部的壓縮空氣系統。

圖1 螺桿式空壓機工作原理圖

機油乳化是螺桿式空壓機的常見故障，是機油與水混合后在一定溫度和壓力下形成的，尤其是在天氣寒冷或多雨潮濕的季節。這一現象主要是由這種空壓機的結構和空氣流程決定的。由于空氣中含有的水蒸氣在被壓縮后會形成水滴，而在整個空壓機工作過程中空氣與機油一直在進行混合、分離，這樣就給機油乳化創造了條件；當壓縮空氣中的水分留在油箱而不隨壓縮空氣排出時，就會造成機油乳化。避免機油乳化的根本方法是使空氣中的水分始終保持氣態，這樣水分就會隨壓縮空氣排出。

2 螺桿式空壓機機油乳化的原因及預防措施

2.1 溫控閥作用不良及其預防

溫控閥是螺桿式空壓機的重要部件之一，其作用是自動控制空壓機油箱內的油溫，使排氣溫度維持在水的露點之上，以便油中的水分能正常氣化排出。

一般螺桿式空壓機溫控閥的動作點為83℃。當機油溫度達到83℃時，溫控閥開始逐漸打開機油通向冷卻器的油路，部分機油流經冷卻器冷卻后噴入壓縮機單元；當機油溫度低于83℃時，溫控閥關閉機油冷卻油路，此時機油只在油箱及壓縮機單元間流動。這種方式可保證空壓機在起動時很快達到最佳工作溫度，并在工作過程中也保持最佳溫度，避免溫度過高或過低對空壓機的危害。溫控閥故障時，一種情況是導致冷卻油路提前打開或因溫控閥閥芯不能復原而使冷卻油路處于常開狀態，造成機油溫度低，使空壓機在低溫下工作，這時壓縮空氣中的水蒸氣就會凝結成液態水留在油箱；另一種情況是導致冷卻油路打開太遲或完全不能打開，將造成空壓機機油溫度高，甚至使空壓機自動停機。

預防措施：根據維護手冊，每工作6 000h或最遲4年應對溫控閥進行檢查，但在實際運用中，有時會因使用了不合格的空氣濾清器、機油濾清器，或沒有定期更換空氣濾芯、機油濾芯，造成機油臟污，使溫控閥動作不靈、犯卡，進而使空壓機長期在低溫下工作，造成機油乳化。因此，應根據具體情況設定檢修周期，定期檢查溫控閥的動作情況，并清潔溫控閥內部部件，使閥芯保持動作靈活。當空壓機工作時，若油溫保持在77～93℃，說明溫控閥工作正常，反之需維修或更換。

2.2 最低壓力閥關閉不嚴及其預防

最低壓力閥安裝在空壓機出氣口與冷卻器之間。空壓機起動后，該閥先處于關閉狀態，沒有壓力空氣輸出；當油箱內的壓力達到約0.65MPa時，最低壓力閥開啟，壓縮空氣被輸出到車輛的壓縮空氣系統中。最低壓力閥有三個作用：一是使壓縮機單元及油箱內形成壓力差，便于啟動機油循環；二是當空壓機停機時，該閥立刻關閉，阻止壓縮空氣系統中的空氣返回油箱；三是在壓力迅速升高油箱溫度也隨之升高時，配合溫控閥的動作，使機油溫度迅速達到規定的工作溫度。最低壓力閥關不嚴會使油箱中的機油溫度上升慢，導致進入油箱中的水蒸氣因低溫液化而停留在油箱中，同時從壓縮空氣系統返回的空氣也夾帶著水分一起返回油箱。

預防措施：定期檢查最低壓力閥，保持閥內部清潔，動作靈活。如壓力閥密封不嚴，或開啟壓力低于0.65MPa，應即時維修或更換。

2.3 空氣濾清器不合格或太臟及其預防

外界空氣必須經空氣濾清器過濾后才能進入壓縮機單元，空氣濾清器保證了進入壓縮機單元的空氣是潔凈、合格的。但是，有的單位出于經濟方面考慮，安裝了不合格的濾芯或人為延長濾芯的更換周期，使空氣中的灰塵不能被有效過濾。灰塵進入空壓機內后，會加速壓縮機單元內的轉子、軸承等部件的磨損；并使機油提前變臟，導致空壓機內部各種閥件的動作不良，如進氣止回閥不密封；還可造成溫控閥犯卡，最低壓力閥犯卡等。而這些閥件故障將直接影響空壓機的正常工作，導致空壓機在較低溫度下工作，造成機油乳化，并大大縮短空壓機的使用壽命。

預防措施：使用合格的空氣濾清器濾芯并定期更換。根據維護手冊，該濾芯每工作1 200h或最長1年需更換。但更換周期應根據實際的使用環境進行適當調整，尤其在我國北方，風沙很大，這樣濾芯的更換周期就應大大縮短。作為更換濾芯的參考依據，在空壓機上裝有一個真空指示器，如果空壓機工作時真空指示器上的紅色標志可見，就要準備更換濾芯了。當停機后仍可看到紅色標記時，必須立即更換濾芯。

2.4 空壓機運轉效率低及其預防

根據設計要求，空壓機在運用中的最低運轉效率為30%。保證螺桿式空壓機較高的工作效率，目的之一就是保證空壓機內部保持較長時間的高溫，防止液態水在壓縮機內部產生。運轉效率＝壓縮機運行小時／機車運行小時。實際運用中，發現大部分發生機油乳化的空壓機工作效率均遠低于30%，空壓機總在冷態下起動且運轉時間很短；當機油溫度還未升到80℃左右時，壓縮空氣系統的壓力已達到1MPa，使空壓機自動停機。這是目前造成螺桿式空壓機機油乳化最主要的原因之一。

預防措施：調整車輛的制動系統，避免多臺空壓機同時工作；增大空氣系統中干燥塔的排風量，盡量延長單臺空壓機的工作時間，使其運轉效率大于30%。

2.5 加裝機油預熱器

空壓機在環境溫度低于－20℃的寒冷區域工作時很難達到最佳溫度（77～93℃），容易因油溫低造成機油乳化。這時，應考慮加裝機油預熱器，自動給機油加溫，以利于空壓機起動并保持最佳的工作溫度。

3 結語

綜上所述，機油乳化雖然是螺桿式空壓機的常見故障，但只要采取正確的預防措施，就能減少、避免空壓機機油乳化現象的發生，降低由此造成的空壓機損壞甚至報廢，延長空壓機的使用壽命。

［1］ 連蘇寧.城市軌道交通車輛構造［M］.北京：機械工業出版社，2010.