螺桿空壓機散熱措施研究

姜文龍，高亞寧，王 麗

（中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶固井公司，陜西西安 710018）

0 引言

以深圳壽力、柳州富達生產的壓風機為研究對象，共同特點是均采用空氣散熱和潤滑冷卻的方式散熱，在介質為空氣的情況下，經常因為環境因素和工作時間長而引起高溫報警、停機，直接影響正常生產。如何避免高溫現象的發生就顯得尤為重要。

1 風冷型壓縮機型號及廠家

公司現有風冷型空壓機22 臺，生產廠家和型號見表1。通過表1 可以得出：屬于風冷型的壓縮機驅動方式分為電動和柴油2 種，但均為螺桿式，也就說明他們工作原理相同。通過調研可發現相同工作原理的螺桿空壓機潤滑方式和散熱方式也相同。

2 工作原理

2.1 空壓機工作原理

以雙螺桿空壓機為例（圖1），對空壓機工作原理（圖2）進行解析。

2.2 散熱原理

風冷壓風機機組包括：壓縮機、電機、進氣系統、排氣系統、冷卻潤滑系統、氣量調節系統和監控、風扇電動機。風冷空壓機工作過程中產生的熱量主要由2 部分帶走：①風冷壓風機空氣在風扇驅動之下，穿過油冷卻器及后冷卻器，帶走壓縮過程中產生的熱量；②通過冷卻潤滑系統帶走。

風冷機組的冷卻潤滑系統包括風扇、翅板式油冷卻器/后冷卻器、油過濾器、溫控閥和連接管線。當空壓機處于工作狀態時，壓縮機內轉子旋轉吸入氣體，大量的潤滑油被噴入壓縮機體內，與氣體直接混合。在壓縮機的運行的4 個過程中，大量潤滑油和空氣形成油氣混合物，在完成排氣后流經分離器，油與空氣分離開來，空氣進入供氣管路，油被冷卻后再次噴入壓縮機，被作為耐磨軸承和傳動齒輪的潤滑劑。潤滑油主要起3 個作用：①冷卻：帶走壓縮過程中產生的熱量，可有效地控制壓縮放熱引起的油溫升高；②密封：填補轉子與殼體及轉子與轉子之間的泄漏間隙，減少內泄漏；③潤滑：在轉子之間形成潤滑油膜，以使陽轉子得以直接驅動陰轉子。

表1 風冷型壓縮機型號及廠家

圖1 雙螺桿空壓機實體

圖2 雙螺桿空壓機工作原理

3 空壓機高溫原因分析

造成空壓機高溫的現象主要分為3 個部分：①風冷壓風機空氣受阻造成高溫；②冷卻潤滑系統故障造成高溫；③外部因素造成高溫。

3.1 空氣流動散熱受阻造成高溫

（1）風扇旋向不正確造成空氣不能正確的流經油冷卻器及后冷卻器造成高溫報警。

（2）室內溫度過高（≥40 ℃），未及時改良或開啟通風設施造成高溫報警。當室內空氣溫度超過40 ℃時，壓風機工作過程中產生的溫度不能及時得到置換，由空氣置換進行的冷卻部分不能夠充分得到冷卻。

3.2 冷卻潤滑系統造成的故障

（1）溫控閥損壞：油的流動由系統中的壓差推動，從分離器罐流向壓縮機主機，油溫低于77 ℃時，溫控閥關閉，油不經過冷卻器而直接流過油過濾器，到達主機各工作點，由于吸收壓縮過程中產生的熱量，油溫逐漸升高，當油溫高于77 ℃（88 ℃24KT 機型），溫控閥開始打開，部分油流過冷卻器，經油過濾器到主機。如果溫控閥損壞，高度數的油不流過冷卻器而直接由油過濾器進行冷卻，不僅會造成高溫報警，同時會造成油濾器的濾芯高溫變形，甚至造成濾芯部件融化，進一步加劇設備磨損。油過濾器堵塞、旁通閥失靈：油過濾器內有可更換濾芯和內置壓力旁通閥。油過濾器堵塞造成油不能及時到達主機的各個工作點，形成不了潤滑加劇設備磨損造成高溫。當旁通閥失靈，油流經過濾器的壓降會超過0.14 MPa，此時監控系統顯示報警信號。

（2）其他因素：分離器罐油位過低：當分離器罐油位過低時，會造成油冷卻器不能及時進行溫度傳遞，潤滑過程中的形不成有效油膜，也會造成高溫報警。油/汽冷卻器翅片過臟：油/汽冷卻器翅片過臟會造成溫度不能及時得到有效排除，設備出現高溫報警。熱電阻溫度傳感器失效：熱電阻溫度傳感器是壓縮機機頭部分溫度測量的一個重要元件，它的數據直接反饋壓縮機工況的狀態和磨損程度，在熱電阻溫度傳感器失效時極易造成壓縮機損壞，甚至報廢。

3.3 外部因素

除以上介紹的造成高溫報警的因素之外，空壓機連接附件的部分設施也會造成高溫報警。①排氣口設計或安裝不合理造成彎頭過多，排氣口堵塞也會造成散熱不暢而形成高溫；②容易忽略的疏水閥，疏水管線。在部分螺桿式壓風機的壓縮氣體出口處安裝了疏水閥，該部分主要作用是對經壓縮后的氣體進行過濾，壓縮氣體中存在的水分和雜質會做一個簡單的過濾，該部分若出現問題不僅會對隨后的空氣干燥造成麻煩，長期堵塞或得不到有效排除也會造成壓縮氣體滯留，壓縮氣體得不到有效排出，蹩壓或高溫。

4 結術語

通過對空壓機產生高溫的原因分析，了解到造成高溫的一些原因，方便我們在日常工作中對壓風機進行檢查和維護保養，避免高溫現象的發生，具體可進行如下操作：

（1）空壓機房應配備通風設施，以保證室內溫度≤40 ℃。

（2）壓風機周圍至少1 m 內不得有障礙物，以利維修和通風。

（3）對壓風機需日常進行維護的部件要按期進行維護：如油過濾器、控制閥和進口空氣過濾器（俗稱空氣濾子）。

（4）每次啟動空壓機前要進行自檢，一般的空壓機都配有電腦自檢模塊，啟動前只需按鍵操作即可。

（5）空壓機啟動后完成1 個加載周期后要對空壓機工況進行檢查。如若出現空壓機振動較大、觀察孔觀察到的油液不足、發出刺耳聲音或者加載時間過長等現象都需要對空壓機進行進一步的檢查。

（6）對空壓機風扇和冷卻器的檢查。這個沒有固定的周期，具體的環境不同，所需要維護的次數也不同。具體需要維護的就是對潤滑油的油質檢查、對油過濾器的更換、對風扇的清理和對冷卻器的清理。

（7）需要在日常維護中對疏水閥和管道進行檢查。

（8）重視每年的二級保養，在開展二級保養過程中要關注一個重要點的保養，避免漏保。①對油氣分離器的保養，（每隔1 a或者P1數值超過0.07 MPar，監控器發出P1報警信號時）在此環節需要注意，油氣分離器為壓力容器，對油氣分離器的保養最好由專業人員執行。在對油氣分離器進行保養時要根據油質的變化調整二級保養的周期，嚴重變質的需要縮短周期。在對油氣分離器保養過程中一定要做的就是要更換初級濾芯和次級濾芯；②清理和疏通回油管；③檢查和保養傳感器。

以上只是對出現高溫情況的提前預防，如果發生高溫報警（T1，T2溫度過高），切記不可錯誤操作，如：強制高溫運行；切斷溫度傳感器運行；人為強制冷卻，停機等待溫度降低后再次啟動等。

需要注意的是：停機等待溫度降低后重新啟動，此類做法只適合于環境溫度過高的情況，對于其他情況一概是錯誤的做法。此時需要對其他部件，部位進行檢查，最好是專業人員指導下對部件進行清理維護。