螺桿式空氣壓縮機在磨溪天然氣凈化廠的應用

龐增誠，李懿

（西南油氣田公司川中油氣礦磨溪天然氣凈化廠，四川 南充 637000）

螺桿式空氣壓縮機在磨溪天然氣凈化廠的應用

龐增誠，李懿

（西南油氣田公司川中油氣礦磨溪天然氣凈化廠，四川 南充 637000）

在天然氣凈化裝置中，有許多關鍵設備需要以壓縮空氣為動力源運行，如調節閥、聯鎖閥、吹氣式熱電偶、吹氣式液位計、制氮裝置、H2S/SO2/CO/H2O在線分析儀等，因此需要一種能提供動力源的機械設備——空氣壓縮機。本文根據實際工況，淺談螺桿式空氣壓縮機的原理及典型故障處理方法。

螺桿式空氣壓縮機；儀表風；典型故障處理

磨溪天然氣凈化廠目前擁有80×104m3/d、新建50×104m3/d、300×104m3/d及引進50×104m3/d四套凈化裝置，共計有162臺調節閥、67臺聯鎖閥、14臺在線分析儀及3套制氮裝置需通過壓縮空氣為動力源運行。因此，制造壓縮空氣的機械設備——空氣壓縮機在保證裝置正常運行中具有重要意義。

1 空氣壓縮機簡介

空氣壓縮機（AirCompressor）簡稱空壓機，是將原動機（通常是電動機）的機械能轉換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發生裝置。磨溪天然氣凈化廠凈化裝置共有6臺空壓機，坐落于海拔314m平面空氮站，其形式均為螺桿式。

1.1 螺桿式空氣壓縮機的原理

螺桿式空壓機是由一對相互平行齒合的陰陽轉子（或稱螺桿）在氣缸內轉動，使轉子齒槽之間的空氣不斷地產生周期性的容積變化，空氣則沿著轉子軸線由吸入側輸送至輸出側，實現螺桿式空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程。

在潤滑油流程中，因油缸內的壓力，將油缸內的潤滑油壓出，經油冷卻器、油過濾器除去雜質顆粒，并分成兩路。一路從機體下端噴入壓縮室，冷卻壓縮氣體；另一路通至機體兩端，潤滑軸承組，而后各部分的潤滑油再聚集于壓縮室底部，由排氣口排出。與油混合的壓縮空氣排入油缸后，絕大部分油沉淀于油缸底部，其余的含油霧空氣再經過油細分離器，進一步濾下剩余的油，并參與下一個循環。

圖1 螺桿式空壓機系統流程

1.2 螺桿式空氣壓縮機的特點

相對于往復式空氣壓縮機，螺桿式空氣壓縮機具有如下特點：

（1）本體結構不復雜，易損件較少，保養簡單，使用壽命長，在相同的排氣壓力下消耗的能源低；

（2）排氣量穩定，排氣壓力范圍廣，方便大幅度調整，且可以使用節流控制；

（3）自動化程度高，操作簡便，輸出信號可直接反饋至凈化裝置DCS系統，便于中控實時監測；

（4）動力平衡優良，無不平衡慣性力，可在無基礎情況下平穩高速工作，體積小，占地面積少；

（5）運行平均噪聲量接近100dB，可通過機柜隔音罩實施隔聲。

2 典型故障判斷及處理

2.1 頻繁高溫報警、停機

2.1.1 故障現象

2013年4～5月，130×104m3/d凈化裝置年度檢修期間，阿特拉斯·科普柯GA37P-7.5型空壓機C臺常發生高溫報警事件。設備技術人員經現場觀察后發現，該設備啟運后2～3h內，機體溫度由60℃上升至100℃以上，溫升趨勢明顯，且潤滑油消耗量約為正常情況的2～3倍。即使在外界溫度低于20℃的夜晚，也會發生高溫報警甚至停機事件。

圖2 損壞的恒溫閥

2.1.2 原因分析

造成空氣壓縮機高溫報警的原因有以下幾種可能：

（1）潤滑油油位低于油缸最低液位值（液位指示于紅色區域）。潤滑油在空氣壓縮機內的作用不僅是潤滑油路系統，而且會對壓縮空氣進行降溫換熱。若潤滑油量低于額定量，則會加速其消耗，從而降低換熱效率，致使壓縮機溫度升高；

（2）空氣濾芯、散熱片積塵過多。空氣濾芯的作用是過濾外界空氣的塵埃，當濾芯積塵過多時，其過濾效果明顯下降，此時，外界空氣中的塵埃物質則會附著在空氣壓縮機內的散熱片上，導致散熱效果下降，從而使其溫度上升；

（3）油路系統溫控調節閥卡澀。溫控調節閥簡稱恒溫閥，其作用是控制潤滑油油溫。當油品溫度升高，恒溫閥會自動打開，使油品經過油冷卻器冷卻，而后返回油路系統。若恒溫閥卡澀，則油品與壓縮空氣換熱后無法進行冷卻，從而導致壓縮機溫度升高。

2.1.3 故障處理

維修人員將空壓機停機泄壓，拆除原機上恒溫閥后發現，其閥芯彈簧已卡死，人為施加壓力并未改變其自身壓縮量，再次確認故障原因判斷正確。在更換新恒溫閥后，壓縮機運行正常，數月內未發生相同或相似故障。

2.2 排污管線跑油

2.2.1 故障現象

2013年6月7日，當班操作員工巡檢至空氮站時發現阿特拉斯·科普柯GA37P-7.5型空壓機B臺排污口堵塞并噴出粘稠狀液體，觀察液體顏色為淺黃色，人為對壓縮機進行排污后依舊發現淺黃色不明液體噴流不止。為避免故障對該設備造成更大損傷，隨即停運該空壓機等待維修。

2.2.2 原因分析

現場排出的黃色不明液體具有一定的黏度，經判斷為空壓機內未進行分離的潤滑油及壓縮空氣中的水分，造成該現象的問題一定出自于其內部油路系統與氣路系統的交匯處。外界空氣在壓縮室內與潤滑油混合，經油缸至油氣分離器進行分離，若油氣分離器無法分離壓縮空氣與潤滑油，則氣路系統行進至氣水分離器分離時，則會迫使其將液態水及潤滑油同時與空氣分離，最終排出的液體就形成黃色油水混合物。故判斷為空壓機油氣分離器損壞。

2.2.3 故障處理

維修人員將空壓機停機泄壓冷卻至常溫后，拆除油缸頂端的油氣分離器后發現，分離器表層支架出現長124mm、寬108mm的裂面，過濾芯已損毀并有油污附著，分離器內芯已被擠壓至凸型，并且在檢查油濾時發現大量顆粒雜質附著（圖3）。

針對該問題，可采用加強型油氣分離器杜絕該類故障。與普通油氣分離器相比，加強型油分外圈采用整體支架形式支撐，從而起到應力分散作用。在更換加強型油氣分離器后，其使用周期目前已達到4000h，且未發生任何類似故障。

3 優化運行管理

3.1 操作人員

作為設備操作人員，在使用該設備時，應遵循以下幾點原則：

每間隔1h應到現場巡檢一次；

巡檢時應觀察機組排氣壓力是否在0.65～0.7MPa（0.7～0.8MPa）范圍內，機組溫度是否低于100℃，若不滿足要求，應及時報修，并做好相應記錄；

每次巡檢應將機組后端緩沖罐內積水排空，防止儀表風管網內進水損傷各儀器儀表。

圖3 加強型油氣分離器

3.2 維修人員

在設備維護保養中，應遵循以下幾點原則：

每周機組切換后應將停運設備內部散熱板、過濾網及排氣扇等易積塵部位進行吹掃除塵；

機組每運行4000h必須將內部潤滑油進行更換，停用機組若發現油箱內油位低于觀油孔1/3時，應及時補充至1/2～2/3油位；

油濾及空氣濾網的使用壽命為2000h，油氣分離器的使用壽命為4000h，為確保機組平穩運行，必須在規定使用時間范圍內將此類部件進行及時更換。

3.3 技術管理人員

作為設備技術管理人員，及時對設備進行監控，能夠有效的杜絕機組潛在隱患。在設備管理方面，應注意如下要點：

常用備件如：空氣濾芯、油濾、油氣分離器、潤滑油等庫存量不能為0，最少應滿足下一季度需求，即每臺機組需備用空氣濾芯1套、油濾2只、油氣分離器1套、潤滑油20L；

機組下游設備干燥機的P級、S級過濾器每8000h必須更換一次濾芯，Al2O3干燥劑應在機組年度檢修時進行更換。

[1]劉建明，陳建軍.螺桿式空壓機運行及維護技術問答[M].北京：中國電力出版社，2011.5.

[2]吳海.螺桿壓縮機的維護保養及故障處理[J].設備管理與維修，2000,(12):16～18.

[3]徐建英.螺桿式空氣壓縮機[M].北京：中國鐵道出版社，2004.

U464.141

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1671-0711（2016）10（下）-0091-02