螺桿壓縮機故障診斷分析與處理

馮斌 張曉斌 肖鋒 王立清 藺莉萍

摘要：螺桿壓縮機一般包括主機以及電機、潤滑、冷卻、油氣分離、氣路、控制、保護等諸多系統共同組成。由于多種原因，螺桿壓縮機容易出現對中故障，嚴重的影響其螺桿壓縮機的正常運行。基于此，本文就螺桿壓縮機故障診斷分析及處理進行分析與研究。

關鍵詞：螺桿壓縮機;故障;診斷

1.螺桿壓縮機的工作原理

1.1吸氣原理

設計螺桿進氣側吸氣口時，應讓壓縮室能夠充分吸氣，而螺桿壓縮機沒有進氣和排氣閥組進氣，而是依靠開關調節閥進行調節，當主副轉子齒溝空間轉動到進氣端壁開口位置時，空間變得最大，齒溝空間和進氣口自由空氣接通，排氣時齒溝空氣全部被排出，使齒溝達到真空，轉到進氣口位置時，外界空氣能夠吸入，沿軸向向主副轉子齒溝內流入，齒溝充滿空氣時，轉子進氣側端面轉離進氣口，從而使齒溝空氣達到封閉狀態。

1.2封閉和輸送原理

當主副轉子結束吸氣時，主副轉子的齒峰與機殼形成閉封狀態，齒溝內的空氣無法外流實現封閉。主副轉子繼續轉動時，齒峰與齒溝在吸氣端形成吻合，從而使排氣端移動實現輸送。

1.3壓縮和噴油原理

輸送時嚙合面會向排氣端逐步移動，使嚙合面與排氣口齒溝逐漸減小，齒溝內氣體壓力增大實現壓縮，與此同時潤滑油在壓力作用下發生噴油，進行壓縮室內與室氣發生混合。

1.4排氣原理

當轉子嚙合面與機殼排氣接通時，壓縮氣體壓力為最高值，從而使實現排氣。當齒峰與齒溝嚙合面移動到排氣端面時，主副轉子嚙合面與機殼排氣口齒溝空間是零。從而完成排氣過程。此時轉子嚙合面與機殼進氣口間的齒溝長度最長，從而實現吸氣過程。

2.故障診斷方法

2.1時域分析方法

時域分析的最主要特點是產生信號的時間順序，即信號數據產生的先后順序。通常工程信號的形式都是時間波形。時間波形的特點主要是易于理解、直觀等，由于產生的信號是最原始的，因此包含大量的信息。但缺點是所包含的信息與發生故障之間的內在聯系不太容易看出。對于某些故障產生的信號，可能其波形具有比較明顯的特征，這時我們可以通過時間波形做出如不平衡故障、轉軸不對中等一些問題初步判斷。

2.2頻域分析方法

通常針對機械發生故障的具體診斷，很難通過時域分析所提供的信息量對故障原因做出診斷結論。一般時域分析只能直觀地初步診斷出設備是否有異常或者故障的嚴重程度等，但故障發生的部位或產生的原因等信息是不能判斷的，因此平常只能用作設備故障的初級診斷。而對于從事設備日常管理和維護的工作人員來說，診斷出設備是否發生故障或異常，只是判斷設備是否正常運行的開始，更關鍵的任務是在于尋找并確定哪些零部件發生了故障以及產生故障的具體原因，從而找出原因并有針對性地進行維修。進行信號的頻域分析就是解決這類問題的一種常用方法，即通過傅里葉變換把以時間為橫坐標的時域信號轉換分解為以頻率為橫坐標的頻域信號，即可得出關于原時域信號頻率成分的相位信息和幅值。我們通過分析設備故障點的各頻率成分，與設備零件運行時的特征頻率進行對照，然后找出設備的故障源以便排除故障。頻域分析方法已成為現今機械設備故障診斷技術的主要應用方法。

3.螺桿壓縮機故障排除措施

3.1對機組吸風系統進行改造完善

原有濾風設備為單芯式濾風筒，過濾精度在5μm，在長期運行下濾芯易出現堵塞，造成反吹率提高，并且長期重復反吹利用，濾風質量受到影響，在一定程度上造成粉塵進入機組潤滑油系統，加速油質變質。因此，我們將原有濾風系統進行改造，將原有單芯濾風系統改造為同型號的6芯過濾系統，增大了過濾面積，提高了濾風質量，運行近15個月的濾芯未曾反吹過。此改造保證了濾風設備長期高效穩定運行，減少設備反吹時候的檢修停機時間，同時減少機組潤滑油的雜質攝入量，改善油品的運行環境，延長了使用壽命。

3.2對設備原有潤滑油進行化驗分析

采用國內某品牌的潤滑油，該潤滑油油水分離性、抗氧化性均比較優良，在運行1年多的時間里，油品的粘度、酸值、抗氧化性和油水分離性經過化驗均合格，而且沒有結焦現象的出現。此項改造在確保機組運行平穩的同時又延長了設備的使用壽命。

3.3機組原有油、氣冷卻系統，在運行中存在嚴重冷卻效率不足，從而加速了潤滑油的變質和結焦問題的出現

經過對設備實際運行工況研究分析，采取的措施是將原氣、油冷卻設備進行改造，將各油、氣冷卻設備冷卻面積增大一倍，并根據冬、夏氣候溫度的變化對冷卻水的壓力和流量進行控制，來實現對油溫、排氣溫度的有效調節，在夏季高溫環境下控制機組高壓排氣溫度在82～88℃間，使潤滑油運行工況得到良好的改善。實踐證明，經過此種改造措施，軸承及潤滑油的運行環境得到明顯改善，與前期相比螺桿機使用壽命延長近7000h，機組運行更加安全、穩定、高效。

3.4機組的拆卸檢修必須經過原廠家技術人員進行現場修復或返回原廠，在維修周期、費用和人力上均造成較大的被動性

針對此情況，通過幾次廠家的修復過程，我們總結一套成熟的修復經驗和相關安裝數據，修復后的運行數據滿足機組運行工況要求，目前我們已完全可以自主修復此機組。

設備原有的控制氣、油管路均采用耐高溫、高壓的塑料軟管，但是長期高溫環境下的使用壽命較短，經常造成管路的爆裂，油氣跑冒，設備報警停機。實踐中我們采用銅管進行全部替換，改造后徹底解決管路爆裂問題，改善現場環境的同時也鞏固設備的安全運行。

4.結束語

由于螺桿壓縮機結構的復雜性和故障發生的多樣性，以及在生產裝置中所起到的關鍵作用，對螺桿壓縮機的故障診斷一直是機械設備故障診斷過程中的重點和難點。所致，只有不斷的加強其維修工作，才能保證其安全運行。

參考文獻：

[1]潘玉寶.雙螺桿壓縮機故障診斷機理研究與應用[D].大連理工大學，2006.

[2]李文華，王麗麗.螺桿壓縮機故障診斷專家系統的構建與實現[J].煤礦機械，2007，01：173-175.