螺杆式空压机常见故障原因分析与应对措施

罗贵敏

摘   要： 中车贵阳车辆有限公司各类型13台螺杆式空压机故障频发，影响企业正常生产运行。对2014-2019年空压机运行过程中的常见故障进行统计，表明常见故障引发原因主要包括：主机排气温度高、压力/温度传感器故障、进气系统故障、高压油管爆裂漏油、冷却器穿孔漏油、其他各接头处漏油、冷却风扇电机过载等。2016年起，公司动力车间成立维修队伍，将常见故障归类为自停、加载失败和内部漏油，及时采取相应的解决措施。改进后，空压机故障次数从2014年的34次减少到2019年的6次。同时，总结了提高螺杆式空压机运行可靠性的维护保养方法，为提升员工队伍的技能、企业正常生产运行提供了保障。

关键词： 螺杆式空压机;故障原因分析;传感器;动力车间;维护保养

引言

空压机，全称空气压缩機，是一种通过压缩气体提高气体压力的机械，能够生产出一定压力的压缩空气。压缩空气应用很广，一般作为一种动力源，用于驱动气缸、气动马达、射流元件，或进行喷砂清理、喷漆等，是很多企业不可缺少的设备。

中车贵阳车辆有限公司（以下简称“我公司”）共有13台螺杆式空压机，其中英格索兰双螺杆两级压缩空压机和中电振华单螺杆压缩机最多，具体为：英格索兰M200-2S型5台、中电振华OGFD-40/8.5型6台、柳州富达LU250-8.5A型2台。自2010年空压机安装投运以来，故障频发，一直委托设备厂家负责维护保养，但我公司与市区之间交通十分不便利，一旦设备发生故障，厂家人员不能及时前来维修，经常影响企业正常生产。

文献[1-3]均针对各自企业的情况，对空压机常见问题故障进行了分析，并提出了应对措施，但每家企业空压机厂家不同、使用环境不同、发生的故障也不尽相同，而且少有文献对空压机的维护保养展开论述。据此，我公司决定由动力车间成立维修队伍，自行对空压机进行维护保养和维修，以提升员工队伍的维修技能。

本文首先介绍我公司使用的螺杆式空压机的基本结构和工作原理;其次针对空压机常见故障，分析原因并提出应对解决措施;最后，提出提高空压机运行可靠性的维护保养手段。

1  螺杆式空压机的基本结构和工作原理

所有螺杆式空压机的基本结构和工作原理大同小异，一般由螺杆主机、电机、润滑系统、油气分离器、冷却器、水分离器、空气调节系统、安全系统及电气控制箱等组成，只是主机结构各自不同。单螺杆式空压机在市场上比较少见，目前大多为双螺杆式空压机。双螺杆式空压机主机内部平行安置着一对相互啮合的螺旋形转子，这对阴阳转子相互啮合，与机壳形成压缩腔。单螺杆式空压机主机内部有一个螺杆（转子）与两个星轮相互啮合，转子、星轮及机壳共同形成压缩腔=。

螺杆式空压机的整个工作过程分为：吸气过程、封闭及输送过程、压缩及喷油过程、排气过程，其中吸气、压缩和排气三个过程最为关键。随着转子旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环。

双螺杆两级空压机的工作原理来源于螺杆式空压机的压缩过程产生的两根螺杆的啮合。空气首先通过进气空滤器进入第一级压缩，将空气压缩到级间压力;然后，在通往第二级压缩的途中，空气要经过一个冷却油幕，大量与冷却油接触，大大降低第二级的进气温度;再然后，压缩空气进入第二级压缩，被压缩到最终排气压力;最后，压缩空气通过排气法兰排出，进入分离器，冷却油与空气分离。冷却油冷却后，回到空压机出口。空气被排出分离器后进入后冷却器，被冷却到最终排气温度。冷凝水在水分离器中被分离出来，通过排放阀排出。优质空气以适当的排气压力排出机组[5]，排出机组的压缩空气进入储气罐，通过管网被分配到各用户。

2  螺杆式空压机常见故障统计

我公司螺杆式空压机自2010年改造投产以来，发生故障较多，特别是第5年和第6年（2014年和2015年），故障频发。2014-2019年螺杆式空压机主要故障次数如表1所示。由表1可知，2014-2019年，我公司螺杆式空压机主要故障有主机排气温度高、压力/温度传感器故障、进气系统故障、高压油管爆裂漏油、冷却器穿孔漏油、其他各接头处漏油、冷却风扇电机过载等。2015年之前，设备厂家对设备进行定期维护保养，其中2014年和2015年故障次数明显较多。2016年开始，设备由我公司动力车间进行自主保全和维护保养，故障次数明显减少，螺杆式空压机主要故障次数直方图如图1所示。

3  常见故障原因分析及应对措施

3.1  空压机自停

3.1.1  主机排气温度高

主机排气温度高的主要原因是温控阀磨损和冷却器外表积灰较多。

（1）温控阀磨损。一种情况是密封面磨损。温控阀的密封面是靠阀芯表面和O型密封圈来密封的，为了避免冷热油互窜，温控阀阀芯材质为黄铜，阀体材质为铸铁，在阀芯往复动作过程中，阀芯表面磨损，导致密封不严，冷热油互窜，导致主机排气温度高。另一种情况是温控阀阀芯受热元件失效。温控阀阀芯工作原理是受热元件受热膨胀，推动阀芯动作，受热元件失效造成阀芯不动作，导致主机排气温度高。温控阀示意图如图2所示。

解决措施：一是定期检查温控阀阀芯磨损情况，二是定期使用热水检查受热元件是否失效，确保温控阀正常工作。

（2）冷却器外表积灰较多。螺杆式空压机运行时机壳内为负压，灰尘容易被吸附在冷却器表面，如果不及时清除，冷却效果变差，导致主机排气温度高。

解决措施：实行定人定机，责任到人，按照要求定期吹扫冷却器外表面的积灰，确保冷却效果。

3.1.2  传感器故障

传感器故障主要表现为温度传感器损坏和压力传感器损坏。传感器内部线路断裂和探测元件失效，导致传感器直阻异常。

解决措施：定期使用红外线测温仪和压力表对传感器测量数值进行检测，发现异常的，及时进行更换，降低故障次数。

3.1.3  冷却风扇电机过载

冷却风扇电机过载故障主要来自中电振华单螺杆压缩机，主要原因是厂家对空压机油路设计不足，在机组启动时，润滑油流动不顺畅。

解决措施：一是对油路上的断油阀进行更换，新阀门的阀芯动作灵敏，不容易卡堵。二是更换进气阀推动气缸，加大推动力，确保空压机加载时及时打开进气阀，保证空压机内部压力足够。车间对该机型改造后，2017-2019年未再发生过此类故障，表明该问题得到了有效解决。

3.2  空压机加载失败

空压机加载失败主要表现为进气系统故障，故障来源于进气阀间隙过小，造成卡堵。

解决措施：调整进气阀开关限位，避免阀门关阀过度造成阀门卡死打不开。

3.3  空压机内部漏油

3.3.1  高壓油管爆裂漏油

油管爆裂是油管质量问题。当油管爆裂时，油管钢丝开裂，油管强度减弱，因无法承受压力而破损泄漏。

解决措施：重新选择油管厂家，更换新油管，将油管压力由原来的2.5 MPa提高至5.0 MPa。此外，安装前进行严格的水压试验，确保油管质量。

3.3.2  冷却器穿孔漏油

冷却器穿孔漏油问题主要来源于英格索兰空压机，穿孔原因是冷却器质量有问题。冷却器结构为翅片式，材质为铝材，厂家原冷却器翅片非常薄，车间焊接高级技师对穿孔部位进行补漏焊接后，使用时间不超过半年又会穿孔。

解决措施：重新选择冷却器厂家，更换新冷却器，冷却器到货后严格验收，对配件质量严格把关。

3.3.3  其他各接头位置漏油

其他各接头位置漏油主要包括各阀门法兰处漏油、油气分离器盖板漏油、冷却器油管接头漏油等。主要原因为密封垫片损坏、接头松动或破损。

解决措施：按照定保规程，定期对各密封面的密封件进行更换，对接头进行紧固。

3.4  其他改进措施

3.4.1  空压机余热回收利用

空压机余热回收利用，主要指对冷却油的热量进行回收利用。根据螺杆式空压机冷却油产生热量这一原理，设计余热回收系统。选用合适的热交换器，高温油经过热交换器与冷水进行热量交换，将冷水加热，降低油温。自行设计余热回收控制系统，通过控制空压机油温度来控制热交换的水流量，热水通过管道输送至集中浴室热水箱，用于员工洗浴。增加余热回收及控制系统后，油温得到有效控制，空压机冷却效果较改造前好，大大减少了油路系统的故障。余热回收利用系统示意图如图3所示，现场余热回收效果图如图4所示。

3.4.2  对中电振华单螺杆压缩机油气分离桶内的铜回油管道进行改造

改造前，回油管设计不合理，造成油气分离不彻底，一部分油随着压缩空气进入储气罐，导致压缩空气含油量大，压缩空气品质较差，而且需要补充润滑油的次数和数量增多，成本增加。改造后，压缩空气经过油气分离器桶时，油气能较为彻底地分离，压缩空气品质得到提升，同时减少了油量，成本降低。

4  螺杆式空压机日常维护保养及注意事项

从第3章所述的各种螺杆式空压机故障可以看出，空压机各个部件都有可能发生故障，不论哪个部件发生故障，都会影响设备运行效果和使用寿命，因此，维护保养很重要。我公司动力车间为螺杆式空压机建立了“两级保养”制度，实行了自主维护保养，不再委派给设备厂家。每台空压机悬挂“定人定机”牌，实行专人维护保养。明确一级保养和二级保养的实施者、保养要求及保养周期，严格按照计划、按照规范对设备进行保养，同时不断加大培训，提升员工综合能力，确保保养过程中能够及时发现问题并处理。

4.1  零部件日常维护保养

螺杆式空压机零部件日常维护保养内容以我公司动力车间《空压机定保规程》为标准。定保分为机械部分和电气部分。

4.1.1  机械部分

一是卫生清扫，清洗空压机油污和灰尘，清洗空气冷却器外部油污和灰尘。二是零部件检修，检查是否有油、气泄漏现象，检查紧固所有连接件;检查电磁阀是否泄漏堵塞，清洗堵塞的电磁阀;检查是否有异常的噪音及振动;检查进气阀是否卡死，是否松动磨损，更换损坏部件;检查最小压力阀是否泄漏、是否卡死，更换损坏部件;检查温控阀是否泄漏、是否卡死，清洗阀件，更换损坏部件;检查胶管和软管是否破损;检查各传感器是否失灵，更换损坏部件。三是三滤和润滑油检查，检查空气过滤器，清扫灰尘，对到期的过滤器进行更换;检查油过滤器是否泄漏，对到期的过滤器进行更换;检查润滑油油质，排放油罐内冷凝水。

4.1.2  电气部分

清除电气箱内灰尘及杂物;清除电气箱内电气元件上的灰尘及污垢;紧固所有电气接线端子;清除主电动机、冷却风机上的灰尘及污垢;检查机内各种电气插、接头是否松动;检查螺杆式空压机控制器，各种指示是否均正常;检查各电气元件工作时的声音、温度等是否正常;检查各电气设备、元件的配件是否齐全、完好;检查各种按钮、开关及信号指示是否正常。

4.2  三滤和润滑油定期维护保养

三滤和润滑油定期维护保养指空气过滤器、油过滤器、油气分离器芯、润滑油、电机润滑脂的定期维护保养和更换。

4.2.1  空气过滤器

空气过滤器更换时间为2 000 h，或者报警时更换（压差大于0.005 MPa时报警）。空气过滤器在2 000 h内发生堵塞报警时，可以拆下空气过滤器进行清灰处理，清灰时可以采用压缩空气将灰尘吹除，但压缩空气压力不得高于0.3 MPa，以免损坏空气过滤器。

4.2.2  油过滤器

油过滤器更换时间为2 000 h，或者报警时更换（压差大于0.14 MPa时报警）。更换油过滤器时，在油过滤器内添加新的干净润滑油后再安装。

4.2.3  油气分离器芯

油气分离器芯更换时间为8 000 h，或者报警时更换（压差大于0.1 MPa时报警）。油气分离器芯与润滑油同步更换。更换前必须检查气密性垫上是否有导电芯，如果没有，必须安装导电芯。

4.2.4  润滑油

润滑油更换时间为8 000 h，更换前开机运行10 min并停机10 min后将润滑油排放。开机10 min是因为热油流动性好，容易排放;停机10 min后排放是为了避免操作人员被热油烫伤。排放润滑油时，必须拆除低凹处管道，尽可能将润滑油排净。

4.2.5  电机润滑脂

主机电机润滑脂添加时间为2 000 h，添加量为100 g。风扇电机润滑脂添加时间为1 000 h，添加量为80 g。

4.3  维护保养注意事项

（1）保养空压机时，停机后要等其完全泄压后再断掉电源，并关闭空压机排气阀门，此时才可进行保养。

（2）润滑油要采用专用螺杆式空压机油，添加或更换时要使用同一厂家、同一牌号的润滑油。不同厂家、不同牌號的润滑油不能混合使用。

（3）在两级保养中，应按照保养时间对空压机进行日常点检和保养，点检和保养完成后，应做好相应记录。

5  结束语

本文通过对螺杆式空压机常见故障的统计分析与研究，总结出减少螺杆式空压机故障频率的方法，并能够根据已发生故障的周期，采取有效的预防措施进行预防性检修。空压机故障次数明显得到降低，从2014年的34次减少到2019年的6次。同时，提出日常维护保养和定期维护保养手段，保证了空压机的运行可靠性，延长了空压机使用寿命。

参考文献

[1] 单永华. 螺杆式空压机故障原因分析及对策[J]. 设备管理与维护， 2019（1）： 73-74.

[2] 武月技. 煤矿螺杆式空压机常见故障分析及应对措施[J]. 现代矿业， 2019， 4（4）： 161-162.

[3] 扬忠亮， 李明， 王文. 螺杆式空压机排气超温原因分析及解决方法与预防[J]. 中国设备工程， 2019（1）： 50-51.

[4] 中电振华. 固定式单螺杆空气压缩机OGFD-40/8.5操作手册[Z].

[5] 英格索兰. SSR M200-2S-LV操作维修手册[Z].