减少空压机排气温度高故障停机的措施

张振东，张聪泰

（酒钢集团宏晟电热公司，甘肃嘉峪关 735100）

前言

排气温度高故障是一种空压机运行过程中常见故障,出现的频次较高。产生排气温度高的原因很多，主要集中在：润滑油回路故障导致的排气温度高;水、油冷却回路故障导致的排气温度高;检测元件、控制回路导致的等。空压机排气温度高不仅影响生产的正常运行造成设备紧急停车,同时还会加剧设备内部元件损耗,影响设备运行寿命;此外还会影响设备润滑油脂的使用周期引起润滑油性能劣化,导致压缩机叶片烧损等严重事故。

1 机组概况

西北某电厂装配4×350 MW 超临界机组，配备美国康普爱公司生产的L260G 螺杆式空压机，主机是单级容积式回转机械压缩机，主机的安装结构主要是安装在压缩腔外的滚柱轴承，支撑螺旋转子；装在吸气端滚柱轴承，承载螺旋转子径向负荷；装在排气端的圆锥滚柱轴承，承载螺旋转子轴向载荷同时起到轴向定位作用。气体进入压缩腔内后通过啮合的螺旋转子在进行压缩，增加气体压力后排出，达到气体压缩的目地。

2 目前存在的问题

该空压机主要用以为现场气动执行机构提供仪用压缩气源，同时也为锅炉除灰除渣设备提供输出用压缩气源，装机容量共14 台，在空压机运行过程中多次出现“排气温度高”停机故障，此类停机故障轻则导致空压机非计划停机，对电厂机组的正常设备运行管理带来影响，重则导致空压机设备烧损或导致供现场气动执行机构的仪用压缩气源压力下降，气动执行机构出现误动和拒动的情况，威胁电厂机组的稳定生产。

同时该类故障逐年呈递增趋势，根据对2017 年至2019 年电厂空压机因排气温度高造成停机故障的统计，共计19 次。其中2017 年4 次，2018 年7 次，2019 年8 次。因此提高空压机的稳定运行时间，减少空压机排气温度高故障停机次数，成为了电厂一个亟待解决的问题。

3 问题原因及数据分析

通过对L260G 螺杆式空压机冷却原理进行分析，如图1 所示，空气进入主压缩室压缩，压缩后空气进入油气桶推动油气桶内低温润滑油反向进入压缩机内部，实现降低压缩机内部温度的作用。冷却后的油气混合气体通过压缩机排出后再次进入油气桶实现过滤，过滤后的润滑油通过冷油冷却后，再次进行压缩机内部，实现主压缩室内各部件循环润滑及冷却作用。因此可以得出，引起空压机排气温度高的主要原因在于润滑油冷却能力不足。

图1 压缩机润滑油系统图

根据对2017 年至2019 年电厂空压机因排气温度高造成停机故障的统计，进行分类汇总及分析，总结出下列几种导致空压机排气温度高故障主要原因。如表1所列，其中“润滑油量不足及润滑油油质劣化冷却不充分”占比最高为31.58%；“油过滤网堵塞造成的供油不畅”占比为26.32%；“混流阀不动作造成的油温高跳机”占比为21.05%；概括起来上述三项主要体现由于设备问题导致润滑油冷却能力不足，使空压机在运行过程中排气温度升高，共计占比为78.94%。因此解决设备问题提高润滑油冷却能力，是减少空压机排气温度高故障停机问题的主要方向。而由于气路及电路问题产生的“气路中电磁阀故障导致进气阀打开不全造成温度高”及测量元件故障导致测量失准，误发温度高信号的“温度传感器故障造成的空压机跳机”共计占比为21.06%，是减少空压机排气温度高故障停机次数问题的次要方向。下文对几种情况产生原因及解决方案进行逐一说明。

表1 2017年～2019年空压机因排气温度高故障原因统计

（1）润滑油量不足及润滑油油质劣化冷却不充分

产生原因：在空压机的运行过程中，冷却后的油气混合气体再次进入油气桶进行过滤，通过冷油冷却后，再次进入主压缩室内部，实现循环冷却的作用，此过程中若润滑油变质或油位低，将导致主压缩室内各部件摩擦力增加或冷却量减少，造成压缩机内部温度持续升高，最终导致排气温度高跳机。

解决方案：在空压机启动前及运行过程中需对润滑油量进行检查及在运行过程中周期性的对油质进行检测，保证润滑油量及油质始终处于合格状态。

（2）油过滤网堵塞造成的供油不畅

产生原因：空压机长期运行过程中，由于主压缩室内机械部分的不断摩擦及高温环境对润滑油油质的影响，使润滑油中不可避免的产生金属杂质及油脂碳化物等，长时间使用导致杂质不断沉积到过滤器滤网中，造成油过滤器滤网堵塞，进入主压缩室的油量不足，使主压缩室内部没有足够的润滑油进行润滑及冷却，从而使排气不断升高，导致排气温度高跳机。

解决方案：结合空压机设备检修，定期对进行油过滤网检查清扫，对油过滤网堵塞要结合油质情况进行分析，及时更换润滑油或进行过滤，减少杂质的产生，同时在运行过程中，周期性的对油质进行检测，保证油过滤网状态正常。

（3）混流阀不动作造成的油温高

产生原因：空压机启动时油温较低，混流阀不动作，润滑油通过旁路不通过冷却器直接进入压缩机内部进行冷却，当油温大于66 ℃时，旁路完全关闭，此时润滑油完全通过混流阀进行冷却器进行降温冷却后进行压缩机内部，最大程度保证了润滑油的冷却效果，同时也减少了油气中水份的聚集，如果混流阀在油温大于66 ℃时未及时进行切换，将使温度较高的润滑油无法通过油冷却器进行降温，导致压缩机机体内温度升高，压缩机温度保护跳机。

解决方案：定期对混流阀进行清洗，减少阀芯卡涩的现象同时对润滑油进行定期滤油，减少油质中的杂质含量，有效保证设备的长周期可靠运行。

（4）温度传感器故障

产生原因：为确保空压机的安全运行，安装了多个温度元件进行温度检测，同时温度信号接入温度巡测装置，当任意一点温度超出设定值时，空压机发跳机指令，在实际运行过程中由于温度元件性能劣化，误发温度高信号，导致压缩机温度保护跳机。

解决方案：将空压机温度引入主机DCS 系统，对于温度采用三取二的判断方式，同时加入温度信号质量判断，当温度元件正常测量没有突变的情况下，三点温度中有二点同时超出设定值，方可触发温度高停机信号，避免了由于温度元件性能劣化导致温度突变，引起误动的可能性。

（5）气路中电磁阀故障导致进气阀打开不全

产生原因：空压机运行过程中进气阀的开度由电磁阀控制气体压力进行调节。如果两个阀都通电，进气阀活塞内的控制压力释放出来使进气阀打开。因此当电磁阀IVC 和IVO 由于气体内杂质导致阀芯卡涩或电磁阀在长期使用过程，线圈绝缘老化造成线圈励磁性能下降，阀芯不能完全打开情况，导致进气阀活塞内释放压力较小，进气阀不动作或动作较小，导致空气进气量小，造成进入主压缩室内气量少，主压缩室内气体反复压缩，气体温度不断升高，从而使排气不断升高，导致排气温度高跳机。

解决方案：定期对电磁阀阀芯进行清洗，减少阀芯卡涩的现象同时结合检修对电磁阀线圈绝缘进行测量并形成记录，当发现电磁阀线圈绝缘值有明显降低时，应及时对电磁阀线圈进行更换，确保磁阀线圈绝缘正常，能有效避免此类情况的发生。

4 实施效果

通过对产生原因的分析及制订解决方案的执行，对润滑油量、混流阀、油过滤器、及电磁阀进行定期检查、清洗，周期性的油质检测，同时对温度传感器停机逻辑的改造，减少温度元件误动的情况，2020全年共发生了2起空压机因排气温度高造成停机故障，故障率下降了89.4%，如图2所示，有效地减少了空压机排气温度高故障停机的发生，提高空压机的稳定运行时间。

图2 2017-2020年空压机故障统计

5 结语

对空压机对跳机原因进行分析，找出导致跳机的薄弱环节，通过技术改造及提高检修和设备检查质量，周期性的对设备进行维护、保养，有针对性的对不足之处进行逐一解决，采用技术手段，减少可能导致空压机温度高跳机的因素。为空压机长期稳定、安全运行创造充分的外部条件。