高壓空壓機超溫報警問題分析與處理

摘要：針對高壓空壓機頻發的超溫報警問題，梳理設備的氣路流程和水路流程，通過熱傳導原理分析和實際檢查論證，發現引起排氣溫度超溫報警的三個可能因素：氣路泄漏、水道積垢和氣缸冷卻進水溫度。通過對氣缸及進排氣閥的解體檢查發現破損零部件并進行更換修復解決了氣路泄漏問題，再通過對水路管道進行清洗除垢和對氣缸冷卻水路流程進行細微改造，提高冷卻效果，有效地解決了超溫報警難題。

關鍵詞：高壓空氣壓縮機;超溫報警;熱傳導

一、設備現狀

我司V-3/350型固定式高壓空壓機，主要由五級壓縮機、電動機、氣管路系統、潤滑系統、冷卻系統、氣體凈化系統、排污系統、操縱儀表系統、氣瓶組、電器設備等組成，是一種固定式的供氣站。該設備經常出現氣缸排氣溫度超溫報警停機現象，每次維修都只是停機卸壓，解除超溫報警，清洗管道，時隔不久該報警又會再次出現，且故障間隔周期越來越短。如此反復頻發的超溫停機，嚴重影響生產，迫切需要從根本上解決。

二、分析與驗證

1、氣路流程與水路流程

為查找故障根源，必須熟悉設備氣路與水路流程。通過對設備現場管路逐步區分標記排查，終于梳理出了現場的氣路流程和水路流程（如圖1所示）。

氣缸主機為V型兩列級差活塞式氣缸，I-II-IV為一列，I-III-V為一列，各氣缸均配有進、排氣閥，各級排氣管線上均配有安全氣閥，各級排氣口均設有壓力和溫度感應器并分別連接對應的壓力表和溫度計。

五級冷卻器都是氣體在管內流動，水在管間流動，水與氣體流向相反。各級冷卻器進水口都裝有閘閥，用以調整每級的進水量。氣缸體外壁鑄有水道，并有加工成型的進水口，用于連通水路冷卻氣缸。

2、熱傳導原理[1]

通過分析確定該冷卻水路熱量傳導原理是，氣路內的高溫氣流通過對流放熱將熱量傳導給氣路內壁，再通過固體導熱傳遞給水路內壁，最后以對流放熱方式由水流把熱量從水路內壁帶走。熱流量計算公式Q=K· A ·ΔT（瓦），式中A為傳熱面積（平方米），ΔT為熱冷流體的溫度差=T0氣-T0水，K為傳熱系數（瓦/（平方米·開爾文））。

3、理論分析

故障現象是氣缸排氣口超溫報警，表明氣缸冷卻效果變差，即熱流量Q變小。根據熱流量計算公式，若K值不變，則懷疑A值變小或ΔT變小。

由于所用水質加熱后水垢多，設備長期運行后在冷卻水管內壁發生了水垢沉積，引起傳熱面積A變小，以往維修采取清洗管道可暫時排除故障也印證了這一點。

如果氣缸、進排氣閥、氣路管道密封不良造成泄漏，則可能使T0氣變小。根據氣缸冷卻水路分析，氣缸冷卻進水是經過II、III級冷卻器的熱置換后再進入氣缸冷卻管道，此時的水溫已經比冷卻塔出來的水溫高，即T0水變大。

由此認為，引起超溫報警的可能因素有：1）水道結垢;2）氣路泄漏;3）氣缸冷卻進水溫度高。

4、現場驗證

用肥皂液涂抹氣路管道各接口、氣缸端蓋密封處、進排氣閥外壁等可能發生外泄漏的部位，試機發現IV級和V級氣缸端蓋漏氣。手摸試探也證實氣缸冷卻進水管壁溫度比冷卻塔出水管壁溫度高。拆開氣缸端蓋，發現氣缸外壁水道口有2mm厚水垢，氣缸套兩面的密封件已損壞。各級活塞的活塞環均存在不同程度的磨損。檢查各級進、排氣閥，發現閥片均有不同程度損壞。

三、解決方案

根據分析出的故障影響因素，制定以下解決方案：

1）用特吉-110號清洗劑175kg循環清洗水道3-4次，每次3小時，清除沉積水垢，再用清水循環沖洗兩次。清洗劑不能太強，以防腐蝕管道本體。

2）拆解氣路，更換磨損或失效的密封件、閥片等，消除氣路外泄漏及內泄漏隱患，更換潤滑油。

3）改造水路流程，變串聯為并聯，降低氣缸冷卻進水T0水值。改造后的冷卻水路流程見圖2。

四、效果

經上述方案檢修后該設備已投入使用多年，各項監測指標正常，再沒出現過超溫報警現象。本次修復工作從熱傳導原理著手，根據熱流量公式分析所有可能的影響因素，從三個方面進行改進，從根本上消除了超溫報警頻發的設備隱患，徹底解決了制約產品試驗的老大難問題。

參考文獻

[1] 蔡耀輝責編.實用機械設計手冊.北京.機械工業出版社，1994.

[2] 陸明炯主編.實用機械工程材料手冊.遼寧：科學技術出版社，2009.

作者簡介

王美艷，女，漢族，1980.4，哈爾濱工業大學機械工程領域碩士學位，目前在四川航天烽火伺服控制技術有限公司從事設備技術管理工作。