LU250W-8.5型空压机排气温度高原因分析

吴松林

（衡阳华菱钢管有限公司，湖南衡阳421001）

LU250W-8.5型空压机排气温度高原因分析

吴松林

（衡阳华菱钢管有限公司，湖南衡阳421001）

针对华菱衡钢LU250W-8.5型双机头螺杆空压机在运行过程中，单台主机出现排气温度高和双主机出现排气温度高两类现象进行分析，总结出排气高温的各类原因及判断方法。

螺杆空压机；主机；排气高温；油气分离器

1 引言

衡阳华菱钢管有限公司（以下简称华菱衡钢）有一台LU250W-8.5型空压机，固定式双螺杆双主机空压机，该机主要负责华菱衡钢炼钢分厂的压空供应。该空压机在运行过程中经常出现排气温度偏高的现象，给系统的稳定供应带来很大影响。经过我们长期的摸索和分析，总结出该类型空压机常见排气温度高的原因。

2 LU250W-8.5型空压机的结构特点及技术参数

2.1 空压机的结构特点

（1）LU250W-8.5型螺杆式空压机为喷油单级螺杆压缩机，采用双主机压缩方式，减轻轴承、转子、齿轮的工作负荷，延长设备使用寿命；

（2）直联结构，弹性联轴器、连接筒、齿轮箱一体化，连接简便，对中性好，确保压缩机长期可靠运行；

（3）该机组为容积式压缩机，空气的压缩是靠装置于机壳内互相平行啮合的阴阳转子的齿槽之容积变化而达到。

2.2 空压机的技术参数

型号：LU250W-8.5螺杆式空压机公称容积流量：43 m3/min公称排气压力：0.85 MPa电机功率：250 kW

3 故障分析与判断

3.1 两个主机排气高温

3.1.1 油温偏高

螺杆式空压机的润滑油是冷却空压机的主要媒介。润滑油除了冷却压缩机外，其功能还包括润滑运动部件和密封压缩腔的内部间隙。润滑油的吸入管道连接在油气桶的底部，油气桶内的空气压力推动油流过油冷却器、温控阀、油滤进入压缩机主油路。油流经内部通道起到润滑、冷却和密封作用。因而油温偏高是空压机排气高温最常见的故障，造成油温偏高的原因概括起来有如下几类：

（1）冷却水水温偏高

螺杆空压机中有约65%～90%的轴功率产生的热量被润滑油带走，润滑油的热量通过油冷却器后，被冷却水带走。因此，冷却水是带走空压机热量的主要冷媒。如冷却水进水温度过高，导致油温和水温的温差降低，由换热公式

Q=C·Δt·m （1）

Δt=t1-t0（2）

式中 Q——换热量

C——比热

t0——冷却水进水温度t1——冷却水回水温度

m——单位时间冷却水量因此，当t0增大时，虽然t1也会有所增大，但增大的幅度要小于t0，即当t0增大时，Δt变小，换热量Q变小。冷却水带走机组的热量变小，机组的排气温度升高。

测量出冷却水进水的温度是判断水温最为直接的方法。一般情况下，在空压机的循环水系统中，水泵的出口安装了温度传感器，温度会在主控室的电脑或显示面板上显示出来。另外，利用便携式红外测温仪对冷却器进水管进行测温也能较为准确的反应出冷却水进水温度。一般情况下，冷却水的水温应不高于35℃，与当地的环境温度有关，当气温升高时会略有浮动。

（2）冷却水循环水量偏低

水冷式螺杆空压机的热量大部分由冷却水带走，因而单位时间内冷却水的循环水量直接影响着空压机的换热量。

由换热公式

Q=C·Δt·m

m=v·s （3）

式中 C——水的比热

v——循环水的流速

s——冷却水管的横截面积

m——冷却水量

其中冷却水的流速v与水压成正比，因此水压的高低直接影响着循环水量的大小；冷却水管的横截面积s是固定不变的，但当水系统中的阀门等其他构件，如阀门脱落等情况出现时，也会影响循环水量。

LU250W-8.5型空压机冷却器的进水管路上安装了水流量检测开关，当水流量偏低时，机组的控制面板上会发出“水流量偏低，请加大水流量”的报警信号。判断影响空压机的循环水量最简单的方法就是测量出冷却水的压力，一般的空压机水系统中水泵出口（A点）、回水管网上（C点）以及空压机油冷却器的进水管上（B点）分别装有压力传感器或压力表，具体分布见图1。

图1 空压机水系统示意图

（a）pA偏低，说明水泵出口压力偏低，冷却水系统压力低，一般情况下0.3 MPa＜pA＜1.0 MPa；

（b）pA正常，pB偏低，说明系统水压正常，水泵出口至油冷进水管之间有堵塞情况，即管路中某处横截面积s减小，一般情况下，pB≥0.3 MPa；

（c）pA正常，pB正常，pC偏低，说明油冷进水管后的回水管路上有堵塞情况，即管路中某处横截面积s减小，此类故障也包含油冷堵塞的情况。

（3）油冷却器换热效率低

目前，水冷式螺杆机的油冷却器大多数采用的是管壳式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。该换热器结构较简单，操作可靠，能在高温、高压下使用。由壳体、传热管束、管板、挡板和管箱等部件组成。壳体为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。进行换热的冷热2种流体，冷却水在管内流动，称为管程流体；润滑油在管外流动，称为壳程流体。

一般情况下，空压机的冷却水为循环水系统，并未进行软水处理或水质处理，冷却水的硬度较高，而进入油冷润滑油的温度一般在77～95℃，易造成油冷的管程结水垢；另外，在高温高压下，润滑油的抗氧化性下降，很容易生产氧化物或脂肪类产物，并进一步缩合成胶质，造成壳程结胶或产生积碳。

判断油冷却器的换热效率最简单的方法就是测量油冷出油温度，最为直接手段就是用测温仪器测量出油冷却器的出油管路的温度。一般情况下，油冷的出油温度低于66℃，如出油温度过高，则表明油冷却器的换热效率低，需要对油冷却器壳程或管程进行清洗。

（4）温控阀故障

冷态机组启动时，温控阀芯的旁路是打开的，允许油直接从油气桶流到正在变暖的压缩机内；油热了以后，温控阀芯的旁路逐渐关闭，允许更多来自冷却器的油与来自旁路的油混合，并确保从油气分离器分离出来的润滑油温度不低于70℃。因此，温控阀的好坏直接影响着机组的油温，进而影响排气温度。

最直接的判断方法是测量喷油温度Td，以及油冷却器出口的油温Te，具体分布见图2。

图2 空压机油冷却示意图

因此，当空压机排气温度偏高时（＞95℃），Td＞Te，且Td与Te温差较大，通常指大于5℃以上，则说明温控阀出现故障，如阀芯被卡住等，不能正常开闭，需对温控阀检修或更换。

3.1.2 注油压力低

注油压力的高低决定着喷入压缩机主机油量的多少，也决定着带入压缩机内的冷量的多少。因此，注油压力的高低直接影响着空压机排气温度。在喷油管路上，油过滤器堵塞是导致注油压力低最常见的原因。

通常情况下，螺杆空压机在油过滤器出口安装有压力传感器，或者机械式的压力表，能清楚反应出注油压力的大小。LU250W-8.5型螺杆空压机在油过滤器处装有压差讯号发生器，当油过滤器的压差大于0.13 MPa时，机组的PLC触摸控制屏上将发出油过滤器堵塞的报警信号，则需要更换油过滤器。

3.1.3 循环油量少

当润滑油量偏低时，即空压机中循环的润滑油量较少，由于单位体积润滑油所带的冷量有限，当润滑油量偏低时，也会导致空压机的排气温度升高。

通过观测油气桶上的油标，可以很直观的反应出润滑油的多少。针对LU250W-8.5型空压机，当油标指针在红色位置时，表明润滑油油位偏低，油量少，需补充润滑油；当油标指针在黄色位置时，表明油位偏高。另外，由于产生积炭或润滑油结胶等原因，也存在着油标卡死而产生错误显示的情况。

3.1.4 油气桶内超压

当机组油气分离器堵塞，最小压力阀无法正常打开等情况出现时，空压机油气桶内的压力会升高，从而造成系统的压力升高，从而引发机组排气高温。

油气分离器的性能直接影响空气中的含油量，润滑油质量不好也会加快油气分离器的堵塞。当油气分离器的压差大于0.1 MPa时，油气分离器压差发讯器就会发出报警。另外，当机组系统超压时，显示屏会显示超压提示，则需要对最小压力阀、油气分离器等进行检修或更换。

3.1.5 进气温度高

当环境温度升高，空压机的进气温度升高。由于空压机冷却系统所提供的冷量有限，当环境温度过高时，也会导致空压机的排气温度升高。

利用温度计或测温仪等仪器对空压机的进气口的温度进行测量，进气口的温度，进气温度一般应低于40℃。一般情况下，空压机的正常排气温度为：环境温度加上60℃。

3.1.6 误报警

误报警也是空压机排气温度高的一类故障原因。空压机的实际排气温度并不高，由于温度传感器、显示面板故障导致温度显示或测量不准，以至于排气高温报警。温度探头损坏或接线松动会造成温度检测错误，此类故障也存在于3.2（一个主机排气高温）所述的情况中。

通过各种手段检查温度传感器测量是否准确，查看线路及接头是否有松动或断路等情况，并根据需要对传感器及相关零配件进行更换。

3.2 一个主机排气高温

LU250W-8.5型空压机为双主机双螺杆空压机，因而在使用过程中，也经常出现其中一个主机排气温度偏高的现象，常见的故障的原因有如下几类。

3.2.1 卸荷阀未打开

LU250W-8.5型空压机有2个卸荷阀，分别控制2个主机的进气。如空压机存在3.1（2个主机排气高温）所述的某类故障，机组在正常加载时，其中某一个卸荷阀出现故障，没有打开，相当于该主机没有加载，则该主机排气温度会偏低。而另一个正常加载的主机则由于3.1所述的某类故障存在而产生排气高温现象。

3.2.2 主机轴承磨损

螺杆空压机在使用过程中，由于轴承质量差、疲劳运行、机组大修后装配不到位等原因，会造成阴阳转子与轴承的间隙变大、轴承与轴承座的间隙变大、转子与端盖的间隙变小等。当其中一个主机内的轴承与阴阳转子、轴承座的间隙变大后，就会出现轴承“跑内环”或“跑外环”的现象，会造成端面的温度升高，严重时温度会达到数百摄氏度；当止推轴承出现磨损后，转子与端盖的间隙变小，由于转子进排气端压差（排气端压力高，进气端压力低）的作用，转子将与端盖摩擦，产生大量的热量，造成机组的温度升高，严重时会造成转子与端盖焊死。

当主机由于轴承磨损，出现机组局部高温，属于螺杆空压机比较严重的一类故障，主机一般都需要进行大修了。如果没能及时发现问题，可能造成转子焊死、转子与端盖焊死，甚至主机报废。但在故障初期，也能做出判断，如一端主机的振动变大、声音异常、主机局部高温、当止推轴承磨损时，空压机加载时，主机内会有转子窜动的异响等。

3.2.3 停油阀未打开

停油阀安装在机组的喷油管道上，其作用是在空压机停机时，切断对主机的喷油，防止大量润滑油进入主机，造成润滑油从进气口喷出；同时也防止主机内油量过多，增加空压机的启动负荷。因此，当某个主机的停油阀无法正常开启，主机的喷油量会减少，机组的排气温度将会升高。

对停油阀进行拆解，能较为清楚的判断停油阀是否存在磨损、卡死等现象，必要时对停油阀进行修复或更换。

3.2.4 排气单向阀未开打

排气单向阀是安装在主机排气端口的，防止停机过程中油气桶内的气压对主机的冲击。当某个主机的排气单向阀未打开或未完全打开时，系统给机组的信号是加载，卸荷阀全开，由于主机无法将压缩后的气体完全排出去，主机则会因憋压而温度升高。

此类故障是相对比较难发现的一类故障。判断此类故障，需要对排气高温主机相对应的排气单向阀进行拆解，一般是由于单向阀内弹簧疲劳、密封磨损或阀芯卡住等原因造成，应根据需要进行修复或更换。

4 结论

排气温度高是螺杆空压机最常见的故障，特别是像LU250W-8.5型双主机双螺杆空压机，其故障原因更为复杂。当2个主机的排气温度高时，故障的原因主要在冷却水系统、润滑油路、油气混合管路等2个主机的公共部分；当某一个主机排气高温时，故障原因主要集中在该主机对应的卸荷阀、停油阀、排气单项阀、转子轴承等方面。因此，面对该类型空压机排气高温故障时，首先要判断出是2个主机排气高温，还是某一个主机排气高温，然后根据相对应的故障原因进行排查，便能准确、快速的解决问题。

［1］空压机说明书LU200（W）-250（W）［P］.富达公司版权所有.

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Reason Analysis of the LU250W-8.5 Type Air Compressor High Exhaust Temperature

WU Song-lin
（Hengyang Valin Steel Tube Co.Ltd.Hengyang 421001，China）

This paper has analyzed the reason of high exhaust temperature in the running of the screw air compressor which type is LU250W-8.5.The reasons and judgment methods of single host and double host in high exhaust temperature are summarized.

screw air compressor；bare compressor；high exhaust temperature；oil and gas separator

TH455

B

1006-2971（2014）06-0061-04

吴松林（1984-），男，湖北枝江人，工学学士，工程师，2007年毕业于内蒙古科技大学，现在衡阳华菱钢管有限公司从事空压机技术及管理工作。E-m a i l：v s i n g 121@163.c o m

2014-04-08