噴油螺桿空壓機油耗高原因分析與對策

摘 要：對噴油螺桿空壓機的工作原理與油耗機理進行分析后，借助電站現場條件對一臺故障空壓機進行拆解檢查，最后通過排除法獲得現場空壓機油耗高的主要原因，并開發了具有針對性的解決方案，以消除電站現場缺陷。

關鍵詞：噴油螺桿空壓機;加卸載頻率;潤滑油添加量

0? ? 引言

噴油螺桿空壓機是一種雙軸容積式回轉型壓縮機，廣泛應用于電力、化工、冶金等眾多工業領域。因陰陽轉子嚙合工作時需噴油的工作特性，噴油螺桿空壓機的壓縮空氣中難免會混入潤滑油，并需配置專門的設備對壓縮空氣進行油氣分離，控制含油量，以滿足用戶使用要求。噴油螺桿空壓機油耗高是一種常見故障，多數情況下指壓縮空氣排氣含油量高，空壓機油氣分離效果不佳或偏離設計要求。大量的潤滑油隨壓縮空氣一同離開空壓機本體，使空壓機的油耗異常增大，不僅會污染下游設備，還需維修人員頻繁補油，甚至可能造成壓縮機轉子部件因缺油而嚴重磨損，這些均會給企業帶來較大的經濟損失。

1? ? 現場故障情況

目前我公司電站現場配有7臺噴油螺桿空壓機，平均已投運6年。某段時間運行人員現場巡檢時，經常發現干燥塔的消聲器附近地面、墻體存在油跡，干燥塔基座上殘留液態潤滑油。

查閱空壓機的維修歷史，發現空壓機補油頻率遠高于廠家推薦值，甚至有空壓機因缺油而出現轉子咬死整機報廢的情況。以1臺英格索蘭SSR M37PE型空壓機為例，額定排氣量5.89 m3/min，排氣含油量3 mL/m3。廠家推薦的油耗計算公式如下：

Q油耗=

經計算，此空壓機加載1 h正常損耗Q油耗=≈2.27 mL。查生產工單領油記錄，發現該空壓機曾經平均1周需補3 L潤滑油，如按全天24 h加載進行計算，加載1 h損耗Q油耗=≈17.86 mL，是正常損耗的7.87倍。鑒于空壓機不可能全天加載，該空壓機實際加載油耗值將更高，遠偏離設計值。

2? ? 原因分析與排查

除空壓機油管路存在異常泄漏和油變質的情況外，由廠家推薦的油耗計算公式可知，對某固定排氣量的噴油螺桿空壓機，影響空壓機油耗的主要因素是排氣含油量和加載時間。受制于電站現場的技術能力，不考慮空壓機安裝、選型與設計方面的問題，選取現場一臺轉子咬死的噴油螺桿空壓機（英格索蘭SSR M37PE）作為樣機，按由易到難的思路進行分析與排查，結果如下：

2.1? ? 管路泄漏

如空壓機管路中存在漏油或漏氣的現象，泄漏量越大，油耗也將越高。在對樣機氣路和油路的各接頭進行目視檢查和保壓噴檢漏液后，均未發現明顯的油跡或漏點。

2.2? ? 加載壓力控制器

加載壓力控制器控制空壓機的加載運行，如空壓機加載頻繁或時間長，一方面會增大單位時間油耗，另一方面也會增大油氣分離器的負擔，均會導致空壓機的油耗增大。對樣機加載壓力控制器與相應電磁閥進行離線校驗與檢查，未發現異常。隨后，查閱樣機歷史運行數據，發現樣機加卸載頻率約每分鐘5次，大于廠家推薦值每分鐘不高于2次。

2.3? ? 潤滑油

潤滑油的型號、更換周期和添加量均會影響空壓機的運行。單從增大油耗考慮，如潤滑油型號不合適，運行期間會產生油泥或大量的油蒸汽，油泥會堵塞油氣分離器，油蒸汽會直接隨壓縮空氣排走;如更換周期長，潤滑油會變質、含有雜物，從而堵塞油氣分離器;如潤滑油添加量不合適，過多液態潤滑油會被壓縮空氣氣流卷起，增大油氣分離器的負擔。因電站化學分析能力有限，查樣機的潤滑油添加歷史和更換周期，得知潤滑油一直為廠家推薦的油品，更換周期遠小于廠家推薦的運行4 000 h或2年;再者潤滑油每次更換時加入18 L即充滿油視鏡，小于廠家手冊推薦潤滑油添加量21 L，補油時每次加油量都在油視鏡4/5以上，高于行業經驗值（油視鏡1/2～2/3處）。

2.4? ? 最小壓力維持閥

最小壓力維持閥的一個重要作用是保證油分離器前后壓差不致過大，降低氣流速度，以確保油分離效果。對樣機的最小壓力維持閥進行離線打壓試驗，未發現異常。

2.5? ? 油分離器芯及回油管路

油分離器芯主要用于除去壓縮空氣中直徑1 μm以上的液態油滴，油滴析出后聚集于油分離器芯底部，然后通過回油管返回主機。如油分離器芯堵塞、破損或回油管路堵塞，均會導致空壓機的油耗增大。對樣機廢棄的油分離器芯進行破壞性解體，未發現濾網破損現象，只是先前用鏈條扳手更換濾芯時，曾經將濾芯的外殼壓裂過。查詢油分離器芯更換周期，遠小于廠家推薦的運行2 000 h或每年。對樣機油分離器芯下方的回油管進行檢查，未發現堵塞情況，但發現排氣管同油箱間有O型密封圈且一直未更換過。

2.6? ? 油過濾器、溫控閥與空冷器

油過濾器、溫控閥與空冷器均會影響空壓機的運行溫度，使潤滑油加速變質，而且容易蒸發為油蒸汽，間接導致空壓機油耗增大。樣機加載時運行溫度在102～104 ℃，處于報警值105 ℃邊緣。對樣機空冷器進行目視檢查，發現翅片表面嚴重積灰，查詢維修歷史每次僅用壓縮空氣進行吹掃;查詢樣機溫控閥的維護記錄，發現從運行至今未進行任何處理，已超過廠家推薦的5年更換周期，現場將樣機溫控閥放入熱水內試驗，發現伸縮效果不明顯;對樣機廢棄的油過濾器芯進行破壞性解體檢查，未發現異常，更換周期遠小于廠家推薦的運行2 000 h或每年。

綜上所述，不考慮電站技術能力無法排查的原因，樣機油耗高的主要原因是加載頻繁、潤滑油添加量不合適、回油管路O型圈與溫控閥老化、空冷器表面積灰。

3? ? 處理措施

鑒于電站噴油螺桿空壓機的結構基本相同，針對上述樣機分析的結果，對現場的噴油螺桿空壓機進行如下處理：

3.1? ? 調整加載控制器的取壓點

原先空壓機的取壓點位于空壓機排氣出口的管道上，現將取壓點調整至空壓機儲氣罐上。儲氣罐體積較大，壓力波動較空壓機出口母管小，將設計規范書上要求的儲氣罐運行壓力值加10%作為控制空壓機加載的壓力值，以降低空壓機加載頻率。

3.2? ? 更換回油管路O型圈與溫控閥

排查空壓機回油管路O型圈與溫控閥的使用年限，然后統一進行更換。對直插式回油管，嚴格控制插入深度（行業經驗離油分離器芯底部2～4 mm），以免出現插入過淺無法排走油分離器芯底部積油或太深容易堵塞回油管的情況。

3.3? ? 調整潤滑油添加量

廠家手冊上空壓機的加油量是設計值，日常換油不可能將空冷器、空壓機機頭和油管路上殘留的潤滑油全部排盡，故按廠家手冊上的量加油只會導致潤滑油過量。對現場的空壓機統一按油視鏡上液位（行業經驗靜止時2/3左右）來加注潤滑油，整體換油時盡可能先用新油對殘油進行沖洗。

3.4? ? 清理空冷器表面積灰

空冷器是銅或不銹鋼材質的平板式翅片管結構，拆裝相對困難，直接用壓空吹掃效果不明顯，用高壓水槍沖洗會對周圍設備造成影響。對現場的空壓機，統一將空冷器拆除下來，用清洗劑浸泡，用高壓水槍和刷子進行清洗。部分拆裝困難的空冷器，焊接部位改裝成法蘭螺栓連接的結構，以方便日后拆裝。

經上述處理后，對電站7臺噴油螺桿空壓機進行為期2個月的運行觀察，空壓機的運行溫度由先前102～104 ℃降至90 ℃左右，基本未進行補油，由此可以初步證明上述處理措施對降低空壓機油耗有一定的作用。

4? ? 結語

影響空壓機油耗的因素較多，排查故障的方法與手段也較多。本文根據電站7臺噴油螺桿空壓機的特點，結合電站現有的技術診斷手段與水平，以1臺空壓機為樣機進行排查，找到了可能導致本電站空壓機油耗高的主要原因是加載頻繁、潤滑油添加量不合適、回油管路O型圈與溫控閥老化、空冷器表面積灰，并有效解決了本電站空壓機油耗高的問題。雖然本文所得出的結論并非充分必要性結論，但它可供同行電站在處理空壓機油耗高問題時參考，具有一定的借鑒意義。

[參考文獻]

[1] 劉建民，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，2010.

[2] 上海英格索蘭壓縮機有限公司.空壓機操作與維修手冊[Z].

收稿日期：2020-03-24

作者簡介：王磊（1986—），男，湖北荊門人，工程師，研究方向：核電站轉動機械維修。