螺杆式空气压缩机在磨溪天然气净化厂的应用

庞增诚，李懿

（西南油气田公司川中油气矿磨溪天然气净化厂，四川 南充 637000）

螺杆式空气压缩机在磨溪天然气净化厂的应用

庞增诚，李懿

（西南油气田公司川中油气矿磨溪天然气净化厂，四川 南充 637000）

在天然气净化装置中，有许多关键设备需要以压缩空气为动力源运行，如调节阀、联锁阀、吹气式热电偶、吹气式液位计、制氮装置、H2S/SO2/CO/H2O在线分析仪等，因此需要一种能提供动力源的机械设备——空气压缩机。本文根据实际工况，浅谈螺杆式空气压缩机的原理及典型故障处理方法。

螺杆式空气压缩机；仪表风；典型故障处理

磨溪天然气净化厂目前拥有80×104m3/d、新建50×104m3/d、300×104m3/d及引进50×104m3/d四套净化装置，共计有162台调节阀、67台联锁阀、14台在线分析仪及3套制氮装置需通过压缩空气为动力源运行。因此，制造压缩空气的机械设备——空气压缩机在保证装置正常运行中具有重要意义。

1 空气压缩机简介

空气压缩机（AirCompressor）简称空压机，是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。磨溪天然气净化厂净化装置共有6台空压机，坐落于海拔314m平面空氮站，其形式均为螺杆式。

1.1 螺杆式空气压缩机的原理

螺杆式空压机是由一对相互平行齿合的阴阳转子（或称螺杆）在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。

在润滑油流程中，因油缸内的压力，将油缸内的润滑油压出，经油冷却器、油过滤器除去杂质颗粒，并分成两路。一路从机体下端喷入压缩室，冷却压缩气体；另一路通至机体两端，润滑轴承组，而后各部分的润滑油再聚集于压缩室底部，由排气口排出。与油混合的压缩空气排入油缸后，绝大部分油沉淀于油缸底部，其余的含油雾空气再经过油细分离器，进一步滤下剩余的油，并参与下一个循环。

图1 螺杆式空压机系统流程

1.2 螺杆式空气压缩机的特点

相对于往复式空气压缩机，螺杆式空气压缩机具有如下特点：

（1）本体结构不复杂，易损件较少，保养简单，使用寿命长，在相同的排气压力下消耗的能源低；

（2）排气量稳定，排气压力范围广，方便大幅度调整，且可以使用节流控制；

（3）自动化程度高，操作简便，输出信号可直接反馈至净化装置DCS系统，便于中控实时监测；

（4）动力平衡优良，无不平衡惯性力，可在无基础情况下平稳高速工作，体积小，占地面积少；

（5）运行平均噪声量接近100dB，可通过机柜隔音罩实施隔声。

2 典型故障判断及处理

2.1 频繁高温报警、停机

2.1.1 故障现象

2013年4～5月，130×104m3/d净化装置年度检修期间，阿特拉斯·科普柯GA37P-7.5型空压机C台常发生高温报警事件。设备技术人员经现场观察后发现，该设备启运后2～3h内，机体温度由60℃上升至100℃以上，温升趋势明显，且润滑油消耗量约为正常情况的2～3倍。即使在外界温度低于20℃的夜晚，也会发生高温报警甚至停机事件。

图2 损坏的恒温阀

2.1.2 原因分析

造成空气压缩机高温报警的原因有以下几种可能：

（1）润滑油油位低于油缸最低液位值（液位指示于红色区域）。润滑油在空气压缩机内的作用不仅是润滑油路系统，而且会对压缩空气进行降温换热。若润滑油量低于额定量，则会加速其消耗，从而降低换热效率，致使压缩机温度升高；

（2）空气滤芯、散热片积尘过多。空气滤芯的作用是过滤外界空气的尘埃，当滤芯积尘过多时，其过滤效果明显下降，此时，外界空气中的尘埃物质则会附着在空气压缩机内的散热片上，导致散热效果下降，从而使其温度上升；

（3）油路系统温控调节阀卡涩。温控调节阀简称恒温阀，其作用是控制润滑油油温。当油品温度升高，恒温阀会自动打开，使油品经过油冷却器冷却，而后返回油路系统。若恒温阀卡涩，则油品与压缩空气换热后无法进行冷却，从而导致压缩机温度升高。

2.1.3 故障处理

维修人员将空压机停机泄压，拆除原机上恒温阀后发现，其阀芯弹簧已卡死，人为施加压力并未改变其自身压缩量，再次确认故障原因判断正确。在更换新恒温阀后，压缩机运行正常，数月内未发生相同或相似故障。

2.2 排污管线跑油

2.2.1 故障现象

2013年6月7日，当班操作员工巡检至空氮站时发现阿特拉斯·科普柯GA37P-7.5型空压机B台排污口堵塞并喷出粘稠状液体，观察液体颜色为浅黄色，人为对压缩机进行排污后依旧发现浅黄色不明液体喷流不止。为避免故障对该设备造成更大损伤，随即停运该空压机等待维修。

2.2.2 原因分析

现场排出的黄色不明液体具有一定的黏度，经判断为空压机内未进行分离的润滑油及压缩空气中的水分，造成该现象的问题一定出自于其内部油路系统与气路系统的交汇处。外界空气在压缩室内与润滑油混合，经油缸至油气分离器进行分离，若油气分离器无法分离压缩空气与润滑油，则气路系统行进至气水分离器分离时，则会迫使其将液态水及润滑油同时与空气分离，最终排出的液体就形成黄色油水混合物。故判断为空压机油气分离器损坏。

2.2.3 故障处理

维修人员将空压机停机泄压冷却至常温后，拆除油缸顶端的油气分离器后发现，分离器表层支架出现长124mm、宽108mm的裂面，过滤芯已损毁并有油污附着，分离器内芯已被挤压至凸型，并且在检查油滤时发现大量颗粒杂质附着（图3）。

针对该问题，可采用加强型油气分离器杜绝该类故障。与普通油气分离器相比，加强型油分外圈采用整体支架形式支撑，从而起到应力分散作用。在更换加强型油气分离器后，其使用周期目前已达到4000h，且未发生任何类似故障。

3 优化运行管理

3.1 操作人员

作为设备操作人员，在使用该设备时，应遵循以下几点原则：

每间隔1h应到现场巡检一次；

巡检时应观察机组排气压力是否在0.65～0.7MPa（0.7～0.8MPa）范围内，机组温度是否低于100℃，若不满足要求，应及时报修，并做好相应记录；

每次巡检应将机组后端缓冲罐内积水排空，防止仪表风管网内进水损伤各仪器仪表。

图3 加强型油气分离器

3.2 维修人员

在设备维护保养中，应遵循以下几点原则：

每周机组切换后应将停运设备内部散热板、过滤网及排气扇等易积尘部位进行吹扫除尘；

机组每运行4000h必须将内部润滑油进行更换，停用机组若发现油箱内油位低于观油孔1/3时，应及时补充至1/2～2/3油位；

油滤及空气滤网的使用寿命为2000h，油气分离器的使用寿命为4000h，为确保机组平稳运行，必须在规定使用时间范围内将此类部件进行及时更换。

3.3 技术管理人员

作为设备技术管理人员，及时对设备进行监控，能够有效的杜绝机组潜在隐患。在设备管理方面，应注意如下要点：

常用备件如：空气滤芯、油滤、油气分离器、润滑油等库存量不能为0，最少应满足下一季度需求，即每台机组需备用空气滤芯1套、油滤2只、油气分离器1套、润滑油20L；

机组下游设备干燥机的P级、S级过滤器每8000h必须更换一次滤芯，Al2O3干燥剂应在机组年度检修时进行更换。

[1]刘建明，陈建军.螺杆式空压机运行及维护技术问答[M].北京：中国电力出版社，2011.5.

[2]吴海.螺杆压缩机的维护保养及故障处理[J].设备管理与维修，2000,(12):16～18.

[3]徐建英.螺杆式空气压缩机[M].北京：中国铁道出版社，2004.

U464.141

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1671-0711（2016）10（下）-0091-02