喷油螺杆空压机的维护


作者:石芝锋 日期:2017/08/22 来源:PROCESS《流程工业》

在石油炼化行业,喷油螺杆空气压缩机作为一种先进的空气动力设备得到了广泛的应用。它具有运行可靠、效率高、寿命长、气量不受排气压力影响、运行平稳不发生喘振等优点。但同时,喷油螺杆空压机在日常生产运行过程中,由于维护保养不到位,机组经常会出现各种故障,其中喷油螺杆空压机发生气源含油量高,机组跑油也是常见的故障之一,对机组的长周期安全运行带来严重的影响。

空压机组的油气分离部件,也就是油分,是机组油气分离的关键部件,其作用是将油气混合物中的油和压缩空气分离出来,使油重新回到油循环系统,从而降低出气含油量。一般用于喷油螺杆式空压机的油分要求是经过油分处理后的出口压缩空气残油量≯3 ppm。若空压机出口空气含油量超标机组耗油量大,机组跑油,空压机出现跑油除了会污染后处理设备,如干燥机和精密滤芯,还会影响生产的产品质量,以及导致某些生产设备不同程度的损坏。因此,针对性的对空压机出现跑油现象进行原因分析,并提出有效的处理措施,对指导空压机组出现油分跑油故障的快速处理有一定的现实指导意义。

空压机机组跑油导致排气温度高机组连锁停机故障案例

1.机组故障事件描述
2017年7月20日14:30,空压站制氮系统空气压缩机J-6004A在生产运行中的突然连锁停机,到现场检查发现PLC显示屏显示排气温度高报警。为了确保装置生产的安全运行,切换备用机组J-6004B,故障机组J-6004A停机检修。

2.检修情况简介

2017年7月20日16:00,故障机组J-6004A进行检修,对机组进一步检查发现主要存在以下几个方面的问题:

  • 油气分离器润滑油油位低;
  • 机组出口压缩空气含油量高;
  • 在空压机出口干燥机系统各排凝阀发现有好多润滑油。

从检修的情况看,导致这次机组排气温度高报警连锁停机原因主要为空压机组油分跑油,致机组润滑油量逐步减少,满足不了机组的冷却和润滑要求,出现机组排气温度高报警连锁停机故障。

原因分析及解决措施

我司空压站仪表风系统使用的空气压缩机为某品牌132 kw机型的喷油水冷螺杆式空气压缩机,其排气量为24 Nm3/min,排气压力为0.8 MPa,为加氢装置仪表风系统提供压缩空气。该机组为撬装式低噪声、单级、喷油螺杆式空气压缩机。机组主要由螺杆压缩机主机、电动机、油气分离器、油冷却器、气冷却器、气液分离器、电气控制箱以及气管路、油管路、水管路和调节系统等组成。

其流程简图如上图所示,在油气分离器7(兼作油箱)中大部分油通过旋风分离方式从压缩空气中分离出来,分离出的油沉积在油气分离器的下部,然后靠气体压力迫使受热的润滑油通过油冷却器9、油过滤器12及断油阀11到达压缩机机壳底部油槽,然后一部分润滑油喷入到机壳内腔,润滑油的主要作用为起到降噪、润滑、冷却和密封的作用;另一部分润滑油通过机壳内部的各通道润滑各类轴承和齿轮。压缩空气中剩余的油通过油分筒旋风分离,即在重力和离心力的作用下,使油气混合气中95%的油分离出来,滴落到油分桶里,剩余下5%的油通过油气分离器滤芯过滤分离,分离出的集中于滤芯底部的少量润滑油通过回油管抽回到压缩机壳体内。喷入机壳内的润滑油再与空气混合,并被压缩,再通过单向阀重新进入油气分离器。

其中空压机油路系统主要包括下列部件:

a.油气分离器7。油气分离器的主要功能是通过旋风分离(粗分)和油分滤芯(精分)将润滑油从压缩空气中分离出来,其下部兼作油箱,用于存储润滑油。

b.断油阀11。断油阀装于压缩机机壳下部,利用压缩机排口的气体压力打开。在机组运行时断油阀始终是打开的。其功能是在停机时能迅速切断油路,避免从油气分离器过来的油继续喷入压缩机主机内,导致润滑油从进气口喷出。

c.油过滤器12。油过滤器的作用是滤去润滑油中的杂质,以保证洁净的润滑油进入主机工作腔和各润滑点。如果润滑油中含有杂质,就会引起转子型面、齿轮啮合面和轴承的磨损,减少压缩机主机的寿命。该机组采用集成温度控制阀的油过滤器座,结构紧凑,温度控制阀作用是保证机组排气温度不低于温度控制阀的设定温度,以免压缩空气产生冷凝水,引起润滑油乳化变质。当温度偏低时,润滑油通过温度控制阀的常开旁通口经油过滤器、断油阀直接进入压缩机,此时润滑油未经冷却。当温度超过设定值时,温度控制阀的旁通口关闭,润滑油进入油冷却器进行冷却,然后经油过滤器、断油阀进入压缩机。

喷油螺杆空压机油分跑油原因分析及解决措施

喷油螺杆空压机在日常生产运行过程中,空压机油分跑油原因主要有以下几个方面:油分质量问题、油分安装不当、空压机系统故障以及油气分离系统设计有缺陷等。而在实际的使用过程中,我们发现大部分的故障投并非油分的质量问题造成的。导致空压机油分跑油的原因主要有以下几点:

1.回油管路堵塞或安装不当。当回油管路(包括回油管上的单向阀及回油滤网)有异物堵塞时,分离后凝聚在油分底部的机油就无法回到机头,已经凝聚的油滴又被气流吹起,随着分离后的空气一起被带走。这些异物通常是由安装时掉落的固体杂质造成。在更换、清洗、维修空压机时,回油管未插到油分底部(参考:距油分底部弧心1~2mm较好),导致分离出来的机油无法及时回到机头,积聚的机油会随着压缩空气一起跑出去。

解决措施:

停机,待油桶压力泄放至零后拆下回油管的所有管件,将堵塞的异物吹出即可。安装内置油分时注意清理干净油气桶盖,同时留意油分芯底部是否有固体颗粒残留。

停机,待泄压归零后,将回油管调整至合理高度(回油管距油分底部1~2 mm处,斜口的回油管可以插到油分底部)。

2.润滑油加油过多。加油量过多,超过正常油位(一般油位为1/2~2/3),油气分离器分离效果不佳,部分润滑油会随气流带走,导致耗油量过大。

解决措施:机组停机后,待油气分离器桶内气压泄放为零后,开启放油阀,将油排放至正常油位(一般油位为1/2~2/3)即可。

3.使用不合格的润滑油。螺杆空压机都有高温保护,其通常跳机温度为110~120℃左右,而当空压机使用不合格的润滑油时,在排气温度高时就会出现不同程度的耗油现象(一般温度越高,耗油量越大),其原因是高温时经过油气分离器桶初级分离后有部分机油微滴可与气相分子具有相同的数量级,分子直径≤0.01µm,油分难以将其捕捉分离,导致耗油量过高。

解决措施:查找引起高温的原因,解决问题降低温度,选用质量好的、合格的润滑油。

4.单向阀损坏。若回油单向阀损坏(由单向通变成双向通),停机后油分罐内压则会将大量的润滑油通过回油管倒回油分内部,下次机器运行时,油分内部的机油将无法及时吸回机头,导致部分的机油随着分离后的空气跑到空压机外(此种情况常见于未装置油路截止阀和机头排气出口单向阀的机器)。

解决措施:拆下后检查单向阀,如有杂物将其卡住,清理杂物即可,如单向阀已损坏,则更换新品。

5.最小压力阀故障。若最小压力阀的密封处有泄漏点或最小压力阀提前开启(因各厂家设计开启压力各有不同,通常范围在3.5~5.5 kg/cm2之间),那么机器在运行初期建立油气罐压力时间就会增长,此时处于低压状态的气体油雾浓度高,通过油分时流速快,油分负荷加重,分离效果降低,导致耗油量大。

解决措施:检修最小压力阀,必要时更换。

6.油气分离罐设计不规范。若空压机在设计油气分离器时,初级分离系统设计不合理,初级分离效果不理想,使进油分前的油雾浓度含量很高,油分负荷过重,处理能力不足,导致油耗过高。

解决措施:对油气分离器改进设计,提高初级分离的效果。

7.用气量大,超负荷低压使用。空压机负荷低压使用是指用户使用空压机时,排气压力并未达到空压机本身的额定工作压力,但基本能满足某些企业用户的用气要求,例如:企业用户增加了用气设备,用气量增大,使空压机排气量与用户的用气量无法达到平衡,假设空压机额定排气压力8 kg/cm2,但实际使用时压力只有5 kg/cm2甚至更低,这样空压机长期处于负荷运行状态,无法达到机器的额定压力值,导致耗油量增大,其原因是在排气量不变的条件下,油气混合物经过油分时流速加快,油雾浓度过高,使油分负荷加重,最终导致耗油量大。

解决措施:建议与厂家联系,调换一款能匹配低压使用的油分产品。

结语

空压机跑油会导致空压机出口空气含油量超标,机组耗油量大,会污染后处理设备,如:干燥机和精密滤芯,不仅影响生产的产品质量,还会导致某些生产设备不同程度的损坏。因此,为了确保机组的安全平稳运行,应该加强机组的日常和定期维护保养工作;机组要定时定点进行巡检点检工作,及时发现机组在运行过程中的隐患,确保机组的安全运行。同时岗位操作人员要严格按照设备安全操作规程进行操作,严禁违规操作。只有这样坚持科学的管理,才能降低设备故障率,才能降低设备维修和管理成本,确保设备的安全运行,提高企业的经济效益。