螺杆压缩机排气温度高故障的原因及解决方法

杨亚山 李相如 李攀峰

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司）

螺杆压缩机排气温度高故障的原因及解决方法

杨亚山*李相如 李攀峰

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司）

针对螺杆压缩机频繁出现排气温度高以及常规维保故障未能彻底解决的问题，深入分析螺杆压缩机的冷却原理，提出了调节进气蝶阀在机组卸载时的开度等保障机组正常运行的方法。

螺杆压缩机 排气温度 卸载 蝶阀 冷却 气路系统

0 前言

相比往复式压缩机和活塞式压缩机，螺杆压缩机具有无脉冲冲击和能够连续供气的优点。因此，在石油化工生产过程中，螺杆压缩机的使用越来越多[1]。乐东15-1气田采用的是英格索兰MJ55型固定式单级喷油螺杆压缩机。该空压机作为保障平台正常生产的关键设备，其功用是为气田生产提供公用压缩空气以及一定压力范围内的仪表控制气。

1 故障出现与危害

在乐东15-1气田，该空气压缩机投用一年后，机组就逐渐频繁出现故障，如卸载缓慢、无法卸载和机组排气温度高等。其中，高温报警故障是最常见的，也是对生产影响最大的故障。高温报警故障可能引发的危害主要有下述两个方面。

（1）导致气田生产关停。气田主工艺管线上关断阀均为气开式球阀，空压机必须稳定地为平台的仪表气控制系统提供一定压力的压缩空气。一旦关断阀控制气源压力过低，阀门就会自动关断，进而导致气田停产。

（2）设备正常运行时，若润滑油温度偏高，就会缩短润滑油及滤芯的使用寿命。

2 故障原因的常规分析与排查

该空压机由主机和电机系统、润滑和冷却系统、油气分离系统、气路系统、控制系统以及保护系统组成。造成压缩机排气温度故障的原因很多，冷却不良是其中最重要的因素[2]，故该故障的排查应先从润滑和冷却系统开始。

2.1 润滑和冷却系统工作原理

MJ55型空压机的润滑和冷却系统由主机、分离筒体、温控阀、油冷却器、滑油过滤器和断油电磁阀等组成，其工作流程如图1所示。

图1 润滑油冷却系统流程

系统冷却润滑油的循环靠机组运行后产生的压差形成，润滑油由高压处自行向低压处流动（图1中箭头指向为其流向）。系统中润滑油的主要作用是润滑、冷却和密封，此外还有一定的吸引作用[3]。其中冷却的作用最为关键，因此厂家技术文件将该设备的专用润滑油称为冷却剂（以下沿用此说法），其系统的温度即为冷却剂的温度，系统高温报警即为冷却剂高温报警。

2.2 润滑和冷却系统的排查

根据张伟光[4]提出的空压机高温故障解决方法，对系统的散热器、温控阀、油滤器、冷却风扇、油气分离器滤芯、冷却滑油等进行逐一检查。

根据束江军[5]提出的对压缩机油冷却器及油路进行全面清洗的方法，对其进行清洗。

3 故障原因的非常规分析与排查

通过对润滑油和冷却系统的各部件逐一检查与维护，高温报警得到一定程度的缓解，故障频率大大降低，但机组每年仍会出现1～2次高温报警。虽然这一问题得到了极大的缓解，但一直未能彻底杜绝。要使冷却剂达到冷却效果，冷却剂的流量必须足够。由于冷却剂的流动是靠压缩空气带动的，因此将故障排查方向转向气路系统。气路系统流程如图2所示。

图2 气路系统流程

3.1 气路系统工作原理

气路系统动作主要有主机的加载和卸载两个过程。

加载过程：加载电磁阀（1SV）打开，气压推动气缸（CYL）使得进气蝶阀（BFV）打开，此时空气通过进气滤清器（AF）进入主机（A/E）压缩，压缩空气混合冷却剂进入油分离器（ST），当压力达到400 kPa时最小压力阀（MPCV）打开向外供气。

卸载过程：当系统压力达到设定值1050 kPa时，卸载电磁阀（3SV）打开，压缩空气从油分离器卸载，同时加载电磁阀动作，进气蝶阀关闭，使得卸载完成。

3.2 历史曲线分析

通过对机组每次故障阶段历史曲线的研究，发现机组故障时卸载曲线出现异常，并且异常情况均出现在机组加载完成开始卸载时。也就是说，设备每次发生高温报警均在系统加载完成开始卸载时。

3.3 进气蝶阀开度

喷油螺杆压缩机运行时，润滑油被喷入压缩机吸入口，伴随气体一起进入压缩机被压缩，然后排出。卸载时，进气蝶阀关闭，如果没有足够的压缩空气在系统内带动冷却剂循环，将系统热量带走，就容易产生局部温升，导致高温报警停机。

通过调节气缸位置以改变进气蝶阀开度，并经反复调试后，高温报警故障得到解决。近两年，机组运行正常，未出现高温报警故障。

通过试验，发现卸载过程进气蝶阀不能完全关闭，需要保持开度一定，且此开度大小十分重要。

（1）卸载时进气蝶阀开度过大，则会有大量空气进入压缩机，使得压缩机无法卸载或卸载缓慢。

（2）卸载时进气蝶阀开度过小，则没有足够的压缩空气在系统内带动冷却剂循环，将系统热量带走，就容易产生局部温升，导致高温报警停机。

通过调节气缸位置以改变进气蝶阀开度，确保空压机在卸载过程中油分离器内部压力保持在250 kPa左右，既保障了必要的介质流量以保证传递热量，又使得系统能够顺利卸载。另外，进气蝶阀的驱动气缸需要经常保养，以避免其发生卡阻现象，否则会导致加载或卸载的故障。

4 结束语

本文针对螺杆压缩机频繁出现排气温度高以及常规维保故障未能彻底解决的问题，进行了深入的分析，并提出了调节进气蝶阀开度等保障机组正常运行的方法。设备出现故障时，不仅要在内部结构上仔细查找原因，还要从外部环境、人员操作、运转周期等各方面查找原因，很多疑难问题往往是多重因素一起作用的结果，需要找出各种可能性，逐一排除。设备运维策略应该参照厂家提供的完工文件、维保手册等，但是不应照本宣科、生搬硬套，需要理解结构原理后进行自主分析，找到问题关键所在，不能被维修手册和固有观念所束缚。

[1] 莫才颂，刘景雄.螺杆压缩机机械密封泄漏原因分析及改造 [J].润滑与密封，2009，34（5）：99-102.

[2] 滕宪斌，蔡振雄，张志斌.船用空气压缩机故障现场及维护管理 [J].世界海运，2006，29（4）：17-19.

[3] 刘赫东，佟志波.螺杆空压机原理及常见故障解决方法[J].中国科技博览，2014（31）：27.

[4] 张伟光.风冷螺杆空压机高温原因及解决办法[J].压缩机技术，2012（6）：74-78.

[5] 束江军.螺杆空气压缩机机头排气温度偏高的处理 [J].内蒙古科技与经济，2014（5）：101-102.

Analysis and Solution of High Temperature Exhaust Failure of Screw Compressor

Yang Yashan Li Xiangru Li Panfeng

The problem of high exhaust temperature in screw compressor appears frequently,and the fault can't be completely solved by routine maintenance.In view of this problem,the cooling principle of screw compressor is analyzed in depth.The method of adjusting the opening of the intake butterfly valve in the unloading process is put forward,so as to ensure the normal operation of the unit.

Screw compressor;Exhaust temperature;Unloading;Butterfly valve;Cooling;Gas piping system

TQ 051.3

10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2017.06.009

2016-09-04）

*杨亚山，男，1977年生，工程师。湛江市，524000。