螺桿式空壓機故障原因分析及對策

單永華

（河北國華定州發電有限責任公司，河北保定 073000）

0 引言

河北國華定州電廠共使用17臺空壓機，全部為上海康普艾公司生產的螺桿式壓縮機，分別為L250-8A型4臺、L160-07型4臺、L55-09型2臺、L250-8.5型7臺，每臺空壓機對應1臺杭州嘉隆公司配套的空氣干燥器。螺桿空壓機工作過程中分為3個流程。

（1）壓縮空氣產生過程：普通空氣通過空濾，通過入口調節器、逆止閥，進入空壓機，然后進入儲油罐，通過最小壓力閥—帶逆止閥，冷卻器，合格的壓力空氣供往用戶。

（2）潤滑油自循環過程：通過壓差，油從儲油罐回到空壓機進行潤滑，中間經過油過濾器，溫度高時經過冷油器，節流閥進入空壓機。

（3）冷卻系統：冷卻壓縮空氣，冷卻空壓機油。

1 空壓機常見故障統計

定州電廠螺桿式壓縮機自從投產以來，多次發現故障，導致空壓機跳閘，嚴重影響系統的安全穩定運行。近幾年的故障統計數據見表1。

由表1可以，造成空壓機故障跳閘的主要原因有溫度過高、加卸載不正常、熱控故障、漏油等原因造成的油耗過量、冷干機故障造成空壓機連鎖跳閘等。

2 常見故障原因分析及應對措施

2.1 溫度過高

（1）冷油器面積偏小。日常運行期間溫度高主要發生在二期除灰及一期公用系統上的11臺L250型空壓機，夏季運行（95～105）℃，主要原因是L250和L160用的空氣端總成、冷油器大小都一樣（電機功率不同，皮帶輪不一樣），但是冷油器面積偏小。一期除灰的L160夏季最高85℃、冬季75℃。無論冬季、夏季運行溫度較二期至少低10℃。由于空壓機運行已多年，冷油器內部存在油污結垢，影響散熱，造成空壓機長期溫度偏高。針對這一問題，應及時更換冷油器，建議通過增加水冷換熱器，降低運行溫度，解決冷油器面積偏小的問題。

（2）冷卻風扇故障。電機工作環境溫度高，多在70℃以上，電機外殼溫度在90℃左右，長時間高溫運行加速了電機絕緣的老化；由于風的作用，冷卻風扇電機啟動前是反轉的，啟動時容易造成較大的沖擊電流，也加速了電機絕緣的損壞。電機因為運行環境等原因絕緣會逐漸老化下降，運行中匝間短路，造成風扇電機跳閘。雖然縮短了檢修周期，但冷卻風扇電機運行在油冷卻器后的熱風區，環境溫度過高，再加上電機運行時產生的熱量，使電機本體外殼溫度經常在（80～100）℃，過高的溫度大大降低了繞組的絕緣強度，影響電機運行壽命。隨著春季氣溫回升，電機運行的環境溫度升高，加速了電機絕緣老化。可以通過縮短檢修周期（冷卻風扇電機改為每半年檢修一次）、采購大功率電機、購耐高溫電機加強其絕緣等級與壽命等措施，增加設備運行可靠性。

2.2 加卸載不正常

表1 空壓機故障原因分析統計 /次

（1）電磁閥問題。加卸載不正常包括不加載、不卸載或加卸載頻繁等問題。原因也較多。電磁閥主要是來控制加卸載的，常見故障就是電磁閥卡澀、膜片裂紋、氣源管脫開等，主要原因是電磁閥設計安裝位置振動大造成電磁閥故障。原電磁閥設計安裝在氣缸上由于正常運行時氣缸處振動大，造成電磁閥線圈故障。現將電磁閥安裝在空壓機外殼上減小振動，電磁閥線圈故障減少（圖1）。

圖1 電磁閥安裝位置

（2）進氣調節閥氣缸卡澀。造成空壓機進口空氣進不來，無法加載。主要原因是檢修管理不到位，進氣閥執行機構氣缸活塞卡澀。安裝過程中將曲柄必須安裝到活塞的卡位里，如果頂在活塞尾部進氣閥關不上，蝶閥在全開位置，放氣閥不不及卸壓，造成系統超壓。

2.3 冷干機故障聯跳空壓機

（1）干燥器電磁閥卡澀。控制氣動頭的電磁閥氣源管設計取自冷干機除塵過濾器進口管位置上，此處的壓縮空氣從A/B塔過來，塔內的干燥劑含有大量粉塵雜質，未經過除塵過濾、含有雜質的壓縮空氣進入電磁閥前面的過濾器，因為過濾器處理能力有限，部分雜質進入電磁閥內部（或者氣動門氣缸內）時，極易造成電磁閥閥體內部堵塞（或閥門卡澀）。將干燥器電磁閥進氣管氣源位置由原來的除塵過濾器入口改在除塵器過濾器出口管上，位置變更后，電磁閥氣源取自除塵過濾器出口，氣源不含雜質，電磁閥或閥門堵塞的可能性大大下降，從而保障了A，B吸附塔切換閥的正常運行（圖2）。

（2）冷干機A/B塔切換閥卡澀造成系統開關異常。主要原因切換閥成閥體襯膠老化損壞（也有時外觀完好，但開、關較緊，造成卡澀），每年在8—9月入冬前，冷干機更換干燥劑期間，對切換閥、供氣電磁閥及減壓過濾器進行解體檢查清理，保證使用可靠，同時建議將襯膠閥門更換為不銹鋼硬密封閥門。

圖2 電磁閥氣源管改造

2.4 熱控故障

（1）失電故障。動力設備啟動造成控制電壓波動。動力設備啟動過程中造成系統電壓波動，從而導致控制變壓器輸出電壓波動超過控制面板允許范圍，導致空壓機跳閘。目前已將二期空壓機的控制電源接至UPS系統，一期將控制回路上的保險全部改為空氣開關，保證電源穩定。

（2）壓力控制器故障。壓力傳感器失準。通過定期檢查壓力傳感器膜盒發生彈性形變，并制定每兩年進行一次更換，通過定期進行更換故障率明顯下降。

（3）接線端子氧化。常閉節點接觸不良。通過空壓機定期工作，多接線進行檢查，發現有氧化現象及時處理，保證觸點接觸良好。

（4）控制變壓器故障。控制變壓器輸出電壓異常。通過空壓機定期工作對輸出電壓進行測量，發現超差的進行更換。目前已將同型號的控制變壓器進行了更換。

（5）溫度傳感器故障。溫度傳感器直阻異常。通過空壓機定期工作對溫度傳感器的直阻進行測量，發現超差的進行更換，降低了故障次數。

2.5 漏油等原因造成的油耗過量

（1）空壓機油系統油管均為硬連接，未留有熱膨脹裕度。在運行中，接頭部位的密封處容易發生松動導致漏油。建議部分油管更換為軟管連接形式，效果比較明顯（圖3）。

圖3 空壓機油管

（2）冷油器破損。翅片破損為設備質量問題，不能焊接只能更換，所以建議將1個整體式冷油器改為2個分體式冷油器。

2.6 其他改進措施

（1）入冬前更換全部冷干機吸收劑，保證冬季空氣出口含水率合格，防止冬季發生壓縮空氣管道凍結事件。建議在冷干機出口增加聯絡母管，打破了原來空壓機與冷干機之間的“一對一”關系，實現了1臺空壓機和多臺冷干機之間的對應，增加了冬季運行的靈活性。

（2）針對冷凝水含油問題，增加油水分離器。空壓機夏季濕度高，排水量大，水中含有一定量油污，給廢水排放造成環保風險。據測算，每年約有1000 L油污隨冷凝水外排。2018年，為保證排水出口含油率下降，在空壓機的冷凝水出口增加油水分離器，收集廢油是效果明顯。

3 結束語

通過對螺桿式空壓機故障原因進行深入的分析和研究，提出了降低空壓機故障頻率的解決方法，并采取有效的預防和控制措施，實施后取得良好效果，空壓機的故障次數由2011年的14次/a降至2017年2次/a，提升了螺桿式空壓機的運行可靠性。