螺桿式空壓機常見故障原因分析與應對措施

羅貴敏

摘? ?要： 中車貴陽車輛有限公司各類型13臺螺桿式空壓機故障頻發，影響企業正常生產運行。對2014-2019年空壓機運行過程中的常見故障進行統計，表明常見故障引發原因主要包括：主機排氣溫度高、壓力/溫度傳感器故障、進氣系統故障、高壓油管爆裂漏油、冷卻器穿孔漏油、其他各接頭處漏油、冷卻風扇電機過載等。2016年起，公司動力車間成立維修隊伍，將常見故障歸類為自停、加載失敗和內部漏油，及時采取相應的解決措施。改進后，空壓機故障次數從2014年的34次減少到2019年的6次。同時，總結了提高螺桿式空壓機運行可靠性的維護保養方法，為提升員工隊伍的技能、企業正常生產運行提供了保障。

關鍵詞： 螺桿式空壓機;故障原因分析;傳感器;動力車間;維護保養

引言

空壓機，全稱空氣壓縮機，是一種通過壓縮氣體提高氣體壓力的機械，能夠生產出一定壓力的壓縮空氣。壓縮空氣應用很廣，一般作為一種動力源，用于驅動氣缸、氣動馬達、射流元件，或進行噴砂清理、噴漆等，是很多企業不可缺少的設備。

中車貴陽車輛有限公司（以下簡稱“我公司”）共有13臺螺桿式空壓機，其中英格索蘭雙螺桿兩級壓縮空壓機和中電振華單螺桿壓縮機最多，具體為：英格索蘭M200-2S型5臺、中電振華OGFD-40/8.5型6臺、柳州富達LU250-8.5A型2臺。自2010年空壓機安裝投運以來，故障頻發，一直委托設備廠家負責維護保養，但我公司與市區之間交通十分不便利，一旦設備發生故障，廠家人員不能及時前來維修，經常影響企業正常生產。

文獻[1-3]均針對各自企業的情況，對空壓機常見問題故障進行了分析，并提出了應對措施，但每家企業空壓機廠家不同、使用環境不同、發生的故障也不盡相同，而且少有文獻對空壓機的維護保養展開論述。據此，我公司決定由動力車間成立維修隊伍，自行對空壓機進行維護保養和維修，以提升員工隊伍的維修技能。

本文首先介紹我公司使用的螺桿式空壓機的基本結構和工作原理;其次針對空壓機常見故障，分析原因并提出應對解決措施;最后，提出提高空壓機運行可靠性的維護保養手段。

1? 螺桿式空壓機的基本結構和工作原理

所有螺桿式空壓機的基本結構和工作原理大同小異，一般由螺桿主機、電機、潤滑系統、油氣分離器、冷卻器、水分離器、空氣調節系統、安全系統及電氣控制箱等組成，只是主機結構各自不同。單螺桿式空壓機在市場上比較少見，目前大多為雙螺桿式空壓機。雙螺桿式空壓機主機內部平行安置著一對相互嚙合的螺旋形轉子，這對陰陽轉子相互嚙合，與機殼形成壓縮腔。單螺桿式空壓機主機內部有一個螺桿（轉子）與兩個星輪相互嚙合，轉子、星輪及機殼共同形成壓縮腔=。

螺桿式空壓機的整個工作過程分為：吸氣過程、封閉及輸送過程、壓縮及噴油過程、排氣過程，其中吸氣、壓縮和排氣三個過程最為關鍵。隨著轉子旋轉，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環。

雙螺桿兩級空壓機的工作原理來源于螺桿式空壓機的壓縮過程產生的兩根螺桿的嚙合。空氣首先通過進氣空濾器進入第一級壓縮，將空氣壓縮到級間壓力;然后，在通往第二級壓縮的途中，空氣要經過一個冷卻油幕，大量與冷卻油接觸，大大降低第二級的進氣溫度;再然后，壓縮空氣進入第二級壓縮，被壓縮到最終排氣壓力;最后，壓縮空氣通過排氣法蘭排出，進入分離器，冷卻油與空氣分離。冷卻油冷卻后，回到空壓機出口。空氣被排出分離器后進入后冷卻器，被冷卻到最終排氣溫度。冷凝水在水分離器中被分離出來，通過排放閥排出。優質空氣以適當的排氣壓力排出機組[5]，排出機組的壓縮空氣進入儲氣罐，通過管網被分配到各用戶。

2? 螺桿式空壓機常見故障統計

我公司螺桿式空壓機自2010年改造投產以來，發生故障較多，特別是第5年和第6年（2014年和2015年），故障頻發。2014-2019年螺桿式空壓機主要故障次數如表1所示。由表1可知，2014-2019年，我公司螺桿式空壓機主要故障有主機排氣溫度高、壓力/溫度傳感器故障、進氣系統故障、高壓油管爆裂漏油、冷卻器穿孔漏油、其他各接頭處漏油、冷卻風扇電機過載等。2015年之前，設備廠家對設備進行定期維護保養，其中2014年和2015年故障次數明顯較多。2016年開始，設備由我公司動力車間進行自主保全和維護保養，故障次數明顯減少，螺桿式空壓機主要故障次數直方圖如圖1所示。

3? 常見故障原因分析及應對措施

3.1? 空壓機自停

3.1.1? 主機排氣溫度高

主機排氣溫度高的主要原因是溫控閥磨損和冷卻器外表積灰較多。

（1）溫控閥磨損。一種情況是密封面磨損。溫控閥的密封面是靠閥芯表面和O型密封圈來密封的，為了避免冷熱油互竄，溫控閥閥芯材質為黃銅，閥體材質為鑄鐵，在閥芯往復動作過程中，閥芯表面磨損，導致密封不嚴，冷熱油互竄，導致主機排氣溫度高。另一種情況是溫控閥閥芯受熱元件失效。溫控閥閥芯工作原理是受熱元件受熱膨脹，推動閥芯動作，受熱元件失效造成閥芯不動作，導致主機排氣溫度高。溫控閥示意圖如圖2所示。

解決措施：一是定期檢查溫控閥閥芯磨損情況，二是定期使用熱水檢查受熱元件是否失效，確保溫控閥正常工作。

（2）冷卻器外表積灰較多。螺桿式空壓機運行時機殼內為負壓，灰塵容易被吸附在冷卻器表面，如果不及時清除，冷卻效果變差，導致主機排氣溫度高。

解決措施：實行定人定機，責任到人，按照要求定期吹掃冷卻器外表面的積灰，確保冷卻效果。

3.1.2? 傳感器故障

傳感器故障主要表現為溫度傳感器損壞和壓力傳感器損壞。傳感器內部線路斷裂和探測元件失效，導致傳感器直阻異常。

解決措施：定期使用紅外線測溫儀和壓力表對傳感器測量數值進行檢測，發現異常的，及時進行更換，降低故障次數。

3.1.3? 冷卻風扇電機過載

冷卻風扇電機過載故障主要來自中電振華單螺桿壓縮機，主要原因是廠家對空壓機油路設計不足，在機組啟動時，潤滑油流動不順暢。

解決措施：一是對油路上的斷油閥進行更換，新閥門的閥芯動作靈敏，不容易卡堵。二是更換進氣閥推動氣缸，加大推動力，確保空壓機加載時及時打開進氣閥，保證空壓機內部壓力足夠。車間對該機型改造后，2017-2019年未再發生過此類故障，表明該問題得到了有效解決。

3.2? 空壓機加載失敗

空壓機加載失敗主要表現為進氣系統故障，故障來源于進氣閥間隙過小，造成卡堵。

解決措施：調整進氣閥開關限位，避免閥門關閥過度造成閥門卡死打不開。

3.3? 空壓機內部漏油

3.3.1? 高壓油管爆裂漏油

油管爆裂是油管質量問題。當油管爆裂時，油管鋼絲開裂，油管強度減弱，因無法承受壓力而破損泄漏。

解決措施：重新選擇油管廠家，更換新油管，將油管壓力由原來的2.5 MPa提高至5.0 MPa。此外，安裝前進行嚴格的水壓試驗，確保油管質量。

3.3.2? 冷卻器穿孔漏油

冷卻器穿孔漏油問題主要來源于英格索蘭空壓機，穿孔原因是冷卻器質量有問題。冷卻器結構為翅片式，材質為鋁材，廠家原冷卻器翅片非常薄，車間焊接高級技師對穿孔部位進行補漏焊接后，使用時間不超過半年又會穿孔。

解決措施：重新選擇冷卻器廠家，更換新冷卻器，冷卻器到貨后嚴格驗收，對配件質量嚴格把關。

3.3.3? 其他各接頭位置漏油

其他各接頭位置漏油主要包括各閥門法蘭處漏油、油氣分離器蓋板漏油、冷卻器油管接頭漏油等。主要原因為密封墊片損壞、接頭松動或破損。

解決措施：按照定保規程，定期對各密封面的密封件進行更換，對接頭進行緊固。

3.4? 其他改進措施

3.4.1? 空壓機余熱回收利用

空壓機余熱回收利用，主要指對冷卻油的熱量進行回收利用。根據螺桿式空壓機冷卻油產生熱量這一原理，設計余熱回收系統。選用合適的熱交換器，高溫油經過熱交換器與冷水進行熱量交換，將冷水加熱，降低油溫。自行設計余熱回收控制系統，通過控制空壓機油溫度來控制熱交換的水流量，熱水通過管道輸送至集中浴室熱水箱，用于員工洗浴。增加余熱回收及控制系統后，油溫得到有效控制，空壓機冷卻效果較改造前好，大大減少了油路系統的故障。余熱回收利用系統示意圖如圖3所示，現場余熱回收效果圖如圖4所示。

3.4.2? 對中電振華單螺桿壓縮機油氣分離桶內的銅回油管道進行改造

改造前，回油管設計不合理，造成油氣分離不徹底，一部分油隨著壓縮空氣進入儲氣罐，導致壓縮空氣含油量大，壓縮空氣品質較差，而且需要補充潤滑油的次數和數量增多，成本增加。改造后，壓縮空氣經過油氣分離器桶時，油氣能較為徹底地分離，壓縮空氣品質得到提升，同時減少了油量，成本降低。

4? 螺桿式空壓機日常維護保養及注意事項

從第3章所述的各種螺桿式空壓機故障可以看出，空壓機各個部件都有可能發生故障，不論哪個部件發生故障，都會影響設備運行效果和使用壽命，因此，維護保養很重要。我公司動力車間為螺桿式空壓機建立了“兩級保養”制度，實行了自主維護保養，不再委派給設備廠家。每臺空壓機懸掛“定人定機”牌，實行專人維護保養。明確一級保養和二級保養的實施者、保養要求及保養周期，嚴格按照計劃、按照規范對設備進行保養，同時不斷加大培訓，提升員工綜合能力，確保保養過程中能夠及時發現問題并處理。

4.1? 零部件日常維護保養

螺桿式空壓機零部件日常維護保養內容以我公司動力車間《空壓機定保規程》為標準。定保分為機械部分和電氣部分。

4.1.1? 機械部分

一是衛生清掃，清洗空壓機油污和灰塵，清洗空氣冷卻器外部油污和灰塵。二是零部件檢修，檢查是否有油、氣泄漏現象，檢查緊固所有連接件;檢查電磁閥是否泄漏堵塞，清洗堵塞的電磁閥;檢查是否有異常的噪音及振動;檢查進氣閥是否卡死，是否松動磨損，更換損壞部件;檢查最小壓力閥是否泄漏、是否卡死，更換損壞部件;檢查溫控閥是否泄漏、是否卡死，清洗閥件，更換損壞部件;檢查膠管和軟管是否破損;檢查各傳感器是否失靈，更換損壞部件。三是三濾和潤滑油檢查，檢查空氣過濾器，清掃灰塵，對到期的過濾器進行更換;檢查油過濾器是否泄漏，對到期的過濾器進行更換;檢查潤滑油油質，排放油罐內冷凝水。

4.1.2? 電氣部分

清除電氣箱內灰塵及雜物;清除電氣箱內電氣元件上的灰塵及污垢;緊固所有電氣接線端子;清除主電動機、冷卻風機上的灰塵及污垢;檢查機內各種電氣插、接頭是否松動;檢查螺桿式空壓機控制器，各種指示是否均正常;檢查各電氣元件工作時的聲音、溫度等是否正常;檢查各電氣設備、元件的配件是否齊全、完好;檢查各種按鈕、開關及信號指示是否正常。

4.2? 三濾和潤滑油定期維護保養

三濾和潤滑油定期維護保養指空氣過濾器、油過濾器、油氣分離器芯、潤滑油、電機潤滑脂的定期維護保養和更換。

4.2.1? 空氣過濾器

空氣過濾器更換時間為2 000 h，或者報警時更換（壓差大于0.005 MPa時報警）。空氣過濾器在2 000 h內發生堵塞報警時，可以拆下空氣過濾器進行清灰處理，清灰時可以采用壓縮空氣將灰塵吹除，但壓縮空氣壓力不得高于0.3 MPa，以免損壞空氣過濾器。

4.2.2? 油過濾器

油過濾器更換時間為2 000 h，或者報警時更換（壓差大于0.14 MPa時報警）。更換油過濾器時，在油過濾器內添加新的干凈潤滑油后再安裝。

4.2.3? 油氣分離器芯

油氣分離器芯更換時間為8 000 h，或者報警時更換（壓差大于0.1 MPa時報警）。油氣分離器芯與潤滑油同步更換。更換前必須檢查氣密性墊上是否有導電芯，如果沒有，必須安裝導電芯。

4.2.4? 潤滑油

潤滑油更換時間為8 000 h，更換前開機運行10 min并停機10 min后將潤滑油排放。開機10 min是因為熱油流動性好，容易排放;停機10 min后排放是為了避免操作人員被熱油燙傷。排放潤滑油時，必須拆除低凹處管道，盡可能將潤滑油排凈。

4.2.5? 電機潤滑脂

主機電機潤滑脂添加時間為2 000 h，添加量為100 g。風扇電機潤滑脂添加時間為1 000 h，添加量為80 g。

4.3? 維護保養注意事項

（1）保養空壓機時，停機后要等其完全泄壓后再斷掉電源，并關閉空壓機排氣閥門，此時才可進行保養。

（2）潤滑油要采用專用螺桿式空壓機油，添加或更換時要使用同一廠家、同一牌號的潤滑油。不同廠家、不同牌號的潤滑油不能混合使用。

（3）在兩級保養中，應按照保養時間對空壓機進行日常點檢和保養，點檢和保養完成后，應做好相應記錄。

5? 結束語

本文通過對螺桿式空壓機常見故障的統計分析與研究，總結出減少螺桿式空壓機故障頻率的方法，并能夠根據已發生故障的周期，采取有效的預防措施進行預防性檢修。空壓機故障次數明顯得到降低，從2014年的34次減少到2019年的6次。同時，提出日常維護保養和定期維護保養手段，保證了空壓機的運行可靠性，延長了空壓機使用壽命。

參考文獻

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[3] 揚忠亮， 李明， 王文. 螺桿式空壓機排氣超溫原因分析及解決方法與預防[J]. 中國設備工程， 2019（1）： 50-51.

[4] 中電振華. 固定式單螺桿空氣壓縮機OGFD-40/8.5操作手冊[Z].

[5] 英格索蘭. SSR M200-2S-LV操作維修手冊[Z].