螺杆式空气压缩机运行常见故障分析及处理

2021-11-23石翠萍

商品与质量 2021年33期

石翠萍

中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司上海 201306

螺杆式空气压缩机结构简单，具有速度式压缩机和往复式压缩机的优点，运行相对稳定，并因其重量轻、运行效率高，在压缩机行业中得到了广泛的应用。螺杆式空气压缩机在实际应用中，如果保养措施不合理或发生故障，很容易造成一系列的设备故障，在一定程度上影响了设备的使用寿命。同时，由于空气压缩机长时间高速运转，老化失效的可能性更大，这些扰动不仅造成机车的机械污染和油的浪费，而且还会造成机车的火灾隐患，增加维修成本。因此，有必要对螺杆空气压缩机的故障进行分析，使厂家能够对相关的螺杆式空气压缩机进行改进和完善，为应用维修单位人员的维修提供参考。由此可见，对螺杆式空气压缩机常见故障及处理策略进行详细的研究分析是十分必要的。

1 螺杆式空气压缩机工作原理

螺杆式空气压缩机的实际运行包括吸气、密封、输送、压缩、排气等过程。空气压缩机利用吸气过滤器有效地将周围空气吸入主机，而阴阳转子在进入啮合运动中时改变了主机的内部容积，并不断地在腔内进行喷油，将螺杆进行有效的润滑、冷却和加热，以形成油和空气的油气混合物。加热增压后，油气通过排气单向阀进入油气分离器，主机腔内的油通过油气分离器与压缩空气分离，冷却回主机并进行处理。当油分离器内的空气压力降至最小压力时，最小压力阀打开，高温压缩空气进入后，冷却器开始冷却过程，最终得到压缩空气[1]。

2 螺杆式空气压缩机运行常见故障与处理策略

2.1 主机的排气温度偏高的处理

当机房温度在允许的范围之内，且油位正常时，应排除设备测温元件的故障。一般情况下，可以用其他温度测量仪器进行校准。如果测温元件没有问题，可以检查油冷却器进、出口的温差。总量应控制在5℃至8℃，油流不足，油路堵塞或温控阀全开，故应检查滤油器是否相关。对于某些类型的空气压缩机，有必要将油流量最大化，并检查温度控制阀，拆下阀芯并密封温度控制阀的一端，以迫使油通过散热器，如果以上措施不能解决主机排气温度过高的问题，可考虑有异物堵塞油路的可能性[2]。

如果温差没有超出允许的范围，则确认散热不好。因此，检查水冷机是否进水充足或温度过高，以及水冷机是否结垢，同时检查风冷是否充足，冷却风扇是否异常，冷却器是否干净，风扇是否故障等。如果温差仍然在允许范围内，设备温度总是很高，如果机器的热量超过允许范围，前表面是否有摩擦或轴承在头部的位置是否有问题，有必要检查超压油或老化油的工作情况。如果空气压缩机有断油阀，也应进行检查，如果关闭阀失效，机器开启时就会关闭，温度会明显升高。

2.2 常见部件故障及原因分析

2.2.1 进气阀

在压缩机开始工作后，进气阀内进气止回阀处于开启状态，以利于空气顺利进入压缩室。当空气压缩机停机时，进气止回阀迅速关闭阀口，以防止油气桶回流过来的含油气体排入大气。当外观检查发现空气滤清器外部有油污时，可以判断出由于进气阀内进气止回阀阀口关闭不严，油气室内的含油气体通过进气止回阀回流所致。当外观检查发现进气阀阀体油污较多时，应为进气阀阀座与底座密封不严所致[3]。

2.2.2 油细分离器

油细分离器主要用于细分油气桶里的含油压缩空气。油细分离器滤芯由多层玻璃纤维滤材制造而成，几乎可以将压缩空气中的雾状油气完全滤去，其中油颗粒大小可控制在0.1μm以下，排气含油量则可低于0.0005%。油细分离器与底座用密封胶圈密封。受时间、机组长时间振动等因素影响，密封胶圈老化破裂，就会导致油细分离器与底座密封不严而漏油。另外，油细分离器外壳开裂也会导致漏油，但这种情况较少发生。

2.2.3 油过滤器

油过滤器是一种纸质过滤器，用于除去油中的杂质，如金属微粒、油的裂化物等，保护轴承及转子。油过滤器漏油大多数是由胶圈与底座密封不严所致[4]。

2.2.4 油封

油封是联轴器与压缩机机体密封连接的关键部件，主要作用是密封油气桶内的润滑油，防止机组运行时润滑油从联轴节处甩出。油封表面为聚四氟乙烯，因机组长时间运行，以及季节变化，油封上的聚四氟乙烯密封唇发生磨损变形，导致密封不严发生润滑油甩出现象。当油封密封不严时，如果空气压缩机运行，冷却风扇会产生负压，润滑油就会从油封渗漏处被吸出，吹向冷却器，或从冷却器下部观察窗向外渗漏。

2.2.5 油冷却器

冷却器为板翅式散热器，冷却散热片由铝质散热片焊接而成，因裸露在外部，受异物碰撞时，焊缝很容易开裂漏油。在空气压缩机工作时，如果散热片开裂漏油，渗漏的润滑油在冷却风扇风力作用下，吹向机车顶部及机械间周围，可能导致火灾隐患[5]。

2.3 故障预防和处理

针对螺杆式空气压缩机渗油、漏油问题，采取以下预防和处理措施。

（1）进气阀漏油直接更换进气阀密封圈，然后解体进气阀，检查进气阀内进气止回阀和复原弹簧质量状态，更换失效的阀口或复原弹簧。

（2）针对油细分离器和油过滤器漏油情况，先检查外观，看外壳是否有裂纹。有裂纹的更换；没有裂纹的检查底座密封处是否漏油。漏油严重的直接更换；不严重的用专用皮带扳手紧固。

（3）因油封漏油检修工作量较大，并且检修停放时间较长，一般需要扣车处理。处理时，彻底更换油封，与油封连接的两侧法兰应用专用密封胶密封，密封胶冷却需24h以上，以达到最好的密封效果。

（4）加强对油散热器的日常检查，遇到有裂纹的及时焊修。日常检修时，因油冷却器裸露在外面，油冷却器很容易受到外力碰撞，导致油散热器被撞裂，建议厂家在散热器外部加装防护网，以免人为损坏。

（5）将进气阀、油细分离器、油过滤器、油封、油冷却器等部位的检查纳入小修、辅修和“五项专检”范围，同时机车乘务员应加强日常走廊巡视检查，将漏油处及时记录在行车日志上，并在退勤后及时提报维修需求[6]。

3 非正常停机故障原因分析及预防措施

3.1 原因分析

在实际运用中，螺杆式空气压缩机停机现象时有发生。分析现场故障发现，空气压缩机非正常停机主要由以下4方面原因所致。

（1）油冷却器脏。油冷却器太脏，会造成冷却空气受阻，油冷却器散热效果下降，导致油温升高，引起温控阀断开动作而切断电源停机。

（2）环境温度高。车体两侧百叶窗没有打开，或者灰尘太多、堵塞滤网，造成空气压缩机周围热空气不能及时排向外部，使机械间空气温度升高，机体温度跟着升高。尤其在夏天，更容易导致油温高，引起温控阀断开动作而停机。

（3）螺杆式空气压缩机油位过低或缺油。螺杆式空气压缩机油位过低或缺油，会导致油气室内油压过低，触发油压力继电器断开动作而造成停机。

（4）油过滤器堵塞严重。油过滤器滤芯堵塞严重，会导致润滑油主回路受阻，进而导致螺杆供油不足，造成油气桶内油压过低，最终引发压力开关断开动作而停机[7]。

3.2 预防和处理

在运行中，空气压缩机停机会导致供风不足，制动机失效，受电弓升不起等严重的安全隐患或事故。为了减少空气压缩机非正常停机故障，考虑从以下3方面预防和处理。

（1）防止空气压缩机周围环境温度过高。定期对机车两侧车体百叶窗除尘，定期清洗滤网，检查百叶窗是否动作灵活，吹扫空气压缩机散热器表面灰尘，防止因百叶窗通风不畅、空气压缩机散热不良，导致空气压缩机温度过高，从而引起温控阀动作，断开空气压缩机电机电源，最终造成停机。

（2）防止空气压缩机缺油或油位过低。加强电力机车“五项专检”的检查力度，将螺杆式空气压缩机油位纳入必检项目，防止因螺杆式空气压缩机缺油或油位过低，造成空气压缩机压力开关动作，断开空气压缩机电机电源，从而造成停机。

4 螺杆式空气压缩机的维护措施

4.1 对螺杆式空气压缩机进行设备点检

如果想要使得螺杆空气压缩机保养得当，则应仔细检查空气压缩机上的设备是否正常，设备维修是螺杆空气压缩机维修的有效措施之一。根据不同螺杆式空气压缩机和不同的实际情况，设计不同的设备检验标准，根据空气压缩机技术方面以及设备的相关特点，使用专业的检验工具对相关的设备进行定期的检验，将数量和工艺进行分类，并建立相应的分类检验制度。当前的螺杆式空气压缩机都是由空气压缩机检验员或专业检验员进行检验的，因此，检验员应定期对空气压缩机进行严格的检查，并建立严格的检查标准，解决技术方面的问题，对空气压缩机进行多级维护。所以，在螺杆空气压缩机维修的过程中，专业点检空气压缩机是非常有效的措施之一[8-9]。

4.2 对螺杆式空气压缩机进行隐患排查

在螺杆空气压缩机的维修过程中，为了保证人员的安全以及螺杆空气压缩机的实际运行顺利，在没有出现故障的情况下，应该仔细检查一下螺杆空气压缩机是否存在安全隐患，是否有螺杆空气压缩机故障造成的安全风险和经济风险。因此，如果螺杆式空气压缩机想要得到良好的保养，公司应定期组织专业人员对螺杆式空气压缩机进行隐患排查，使用专业的仪器和技术分析并调查潜在的危害，并进行彻底整改。这是消除螺杆式空气压缩机安全隐患的重要措施之一。

4.3 加强对螺杆式空气压缩机进行维护的重视程度

除了研究螺杆式空气压缩机的隐患外，还要注意螺杆式空气压缩机的保养。公司空气压缩机运行过程中不注意维护工作，甚至不定期对螺杆式空气压缩机进行清洁保养，在一定程度上会导致螺杆空气压缩机的使用寿命短，螺杆式空气压缩机运行的安全风险将会越来越大，施工人员的安全得不到保障。因此，相关部门应建立相应的管理制度，对螺杆式空气压缩机的有效运行进行有效的监督和监控。如若没有定期对空气压缩机进行保养的，将根据实际情况给予相关部门一定的处罚，在这样一个严格的维护制度下，螺杆式空气压缩机的维护工作就会得到正确的落实。因此，如果想要对螺杆式空气压缩机进行更好的保养，在使用过程中提高对机组维护方面的重视也是一种非常有效的措施。