螺杆空压机散热措施研究

姜文龙，高亚宁，王 丽

（中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆固井公司，陕西西安 710018）

0 引言

以深圳寿力、柳州富达生产的压风机为研究对象，共同特点是均采用空气散热和润滑冷却的方式散热，在介质为空气的情况下，经常因为环境因素和工作时间长而引起高温报警、停机，直接影响正常生产。如何避免高温现象的发生就显得尤为重要。

1 风冷型压缩机型号及厂家

公司现有风冷型空压机22 台，生产厂家和型号见表1。通过表1 可以得出：属于风冷型的压缩机驱动方式分为电动和柴油2 种，但均为螺杆式，也就说明他们工作原理相同。通过调研可发现相同工作原理的螺杆空压机润滑方式和散热方式也相同。

表1 风冷型压缩机型号及厂家

2 工作原理

2.1 空压机工作原理

以双螺杆空压机为例（图1），对空压机工作原理（图2）进行解析。

2.2 散热原理

风冷压风机机组包括：压缩机、电机、进气系统、排气系统、冷却润滑系统、气量调节系统和监控、风扇电动机。风冷空压机工作过程中产生的热量主要由2 部分带走：①风冷压风机空气在风扇驱动之下，穿过油冷却器及后冷却器，带走压缩过程中产生的热量；②通过冷却润滑系统带走。

风冷机组的冷却润滑系统包括风扇、翅板式油冷却器/后冷却器、油过滤器、温控阀和连接管线。当空压机处于工作状态时，压缩机内转子旋转吸入气体，大量的润滑油被喷入压缩机体内，与气体直接混合。在压缩机的运行的4 个过程中，大量润滑油和空气形成油气混合物，在完成排气后流经分离器，油与空气分离开来，空气进入供气管路，油被冷却后再次喷入压缩机，被作为耐磨轴承和传动齿轮的润滑剂。润滑油主要起3 个作用：①冷却：带走压缩过程中产生的热量，可有效地控制压缩放热引起的油温升高；②密封：填补转子与壳体及转子与转子之间的泄漏间隙，减少内泄漏；③润滑：在转子之间形成润滑油膜，以使阳转子得以直接驱动阴转子。

图1 双螺杆空压机实体

图2 双螺杆空压机工作原理

3 空压机高温原因分析

造成空压机高温的现象主要分为3 个部分：①风冷压风机空气受阻造成高温；②冷却润滑系统故障造成高温；③外部因素造成高温。

3.1 空气流动散热受阻造成高温

（1）风扇旋向不正确造成空气不能正确的流经油冷却器及后冷却器造成高温报警。

（2）室内温度过高（≥40 ℃），未及时改良或开启通风设施造成高温报警。当室内空气温度超过40 ℃时，压风机工作过程中产生的温度不能及时得到置换，由空气置换进行的冷却部分不能够充分得到冷却。

3.2 冷却润滑系统造成的故障

（1）温控阀损坏：油的流动由系统中的压差推动，从分离器罐流向压缩机主机，油温低于77 ℃时，温控阀关闭，油不经过冷却器而直接流过油过滤器，到达主机各工作点，由于吸收压缩过程中产生的热量，油温逐渐升高，当油温高于77 ℃（88 ℃24KT 机型），温控阀开始打开，部分油流过冷却器，经油过滤器到主机。如果温控阀损坏，高度数的油不流过冷却器而直接由油过滤器进行冷却，不仅会造成高温报警，同时会造成油滤器的滤芯高温变形，甚至造成滤芯部件融化，进一步加剧设备磨损。油过滤器堵塞、旁通阀失灵：油过滤器内有可更换滤芯和内置压力旁通阀。油过滤器堵塞造成油不能及时到达主机的各个工作点，形成不了润滑加剧设备磨损造成高温。当旁通阀失灵，油流经过滤器的压降会超过0.14 MPa，此时监控系统显示报警信号。

（2）其他因素：分离器罐油位过低：当分离器罐油位过低时，会造成油冷却器不能及时进行温度传递，润滑过程中的形不成有效油膜，也会造成高温报警。油/汽冷却器翅片过脏：油/汽冷却器翅片过脏会造成温度不能及时得到有效排除，设备出现高温报警。热电阻温度传感器失效：热电阻温度传感器是压缩机机头部分温度测量的一个重要元件，它的数据直接反馈压缩机工况的状态和磨损程度，在热电阻温度传感器失效时极易造成压缩机损坏，甚至报废。

3.3 外部因素

除以上介绍的造成高温报警的因素之外，空压机连接附件的部分设施也会造成高温报警。①排气口设计或安装不合理造成弯头过多，排气口堵塞也会造成散热不畅而形成高温；②容易忽略的疏水阀，疏水管线。在部分螺杆式压风机的压缩气体出口处安装了疏水阀，该部分主要作用是对经压缩后的气体进行过滤，压缩气体中存在的水分和杂质会做一个简单的过滤，该部分若出现问题不仅会对随后的空气干燥造成麻烦，长期堵塞或得不到有效排除也会造成压缩气体滞留，压缩气体得不到有效排出，蹩压或高温。

4 结术语

通过对空压机产生高温的原因分析，了解到造成高温的一些原因，方便我们在日常工作中对压风机进行检查和维护保养，避免高温现象的发生，具体可进行如下操作：

（1）空压机房应配备通风设施，以保证室内温度≤40 ℃。

（2）压风机周围至少1 m 内不得有障碍物，以利维修和通风。

（3）对压风机需日常进行维护的部件要按期进行维护：如油过滤器、控制阀和进口空气过滤器（俗称空气滤子）。

（4）每次启动空压机前要进行自检，一般的空压机都配有电脑自检模块，启动前只需按键操作即可。

（5）空压机启动后完成1 个加载周期后要对空压机工况进行检查。如若出现空压机振动较大、观察孔观察到的油液不足、发出刺耳声音或者加载时间过长等现象都需要对空压机进行进一步的检查。

（6）对空压机风扇和冷却器的检查。这个没有固定的周期，具体的环境不同，所需要维护的次数也不同。具体需要维护的就是对润滑油的油质检查、对油过滤器的更换、对风扇的清理和对冷却器的清理。

（7）需要在日常维护中对疏水阀和管道进行检查。

（8）重视每年的二级保养，在开展二级保养过程中要关注一个重要点的保养，避免漏保。①对油气分离器的保养，（每隔1 a或者P1数值超过0.07 MPar，监控器发出P1报警信号时）在此环节需要注意，油气分离器为压力容器，对油气分离器的保养最好由专业人员执行。在对油气分离器进行保养时要根据油质的变化调整二级保养的周期，严重变质的需要缩短周期。在对油气分离器保养过程中一定要做的就是要更换初级滤芯和次级滤芯；②清理和疏通回油管；③检查和保养传感器。

以上只是对出现高温情况的提前预防，如果发生高温报警（T1，T2温度过高），切记不可错误操作，如：强制高温运行；切断温度传感器运行；人为强制冷却，停机等待温度降低后再次启动等。

需要注意的是：停机等待温度降低后重新启动，此类做法只适合于环境温度过高的情况，对于其他情况一概是错误的做法。此时需要对其他部件，部位进行检查，最好是专业人员指导下对部件进行清理维护。