SL-22型螺杆式空气压缩机机油乳化原因分析及预防措施

何安琪

(武汉铁路职业技术学院，湖北 武汉 430205)

空气压缩机是列车空气制动的核心部件，在使用过程中经常会出现机油乳化故障，严重影响了空气压缩机的正常使用，给列车的行车安全带来隐患。研究发现，机油乳化的核心原因是空气压缩机工作效率过低,对于这一问题有很多解决方案，例如给空气压缩机加装机械排风口、通过人为排风增加空气压缩机工作效率等，地铁建设选型时也会充分考虑空气压缩机功率和线路运营实际情况的匹配，使空气压缩机的工作效率保持在30%以上。这些措施虽然大大减少了列车正常运营时空气压缩机机油乳化现象，但是无法解决线路运营初期调试阶段的机油乳化故障。本研究以SL-22型螺杆式空气压缩机为例，从线路开通到正常运营，对不同时期机油乳化故障产生的原因进行分析，提出预防措施。

1 压缩机结构特点及工作原理

1.1 工作原理

SL-22型螺杆式空气压缩机采用AC380 V+15%/-5%、50 Hz交流电驱动，可提供10MPa的工作压力，电机额定转速974 r/min。

压缩机的螺杆组由两个互相啮合的螺旋形转子(或螺杆)组成，通常把节圆外具有凸齿的转子称为阳转子(或阳螺杆)，节圆内具有凹齿的转子称为阴转子(或阴螺杆)。阴、阳转子具有非对称的啮合型面，平行安装在一个铸铁壳体内作回转运动。压缩机工作时旋转的部件为阴、阳转子，并没有质心位置的改变，因此具有振动小、噪音低的特点。工作时只有轴承和轴封等部件存在相对运动的摩擦，其他部件之间的密封和冷却通过润滑油实现，因此在日常运营维护中具备可靠性高和免维护的特点。

空气经过空气滤清器、进气阀板和压缩弹簧的止回阀功能组进入压缩机单元的进气侧。压缩后的空气通过固定在压缩机单元上的压力套管压入压缩机单元外壳内；压缩机启动后，最小压力阀先是关闭，使压缩机单元外壳内迅速建立起压力，实现油路循环；当压缩机外壳内的压力达到约650 kPa时，最小压力阀开启，压缩空气进入下游管路；如果在达到关闭压力时使压缩机组停止运转，则最小压力阀关闭，以防止压缩空气从下游管路回流到压缩机外壳内。每次关断压缩机组后，压缩机外壳都通过泄压阀自动泄压。压缩机组停止运转后，最小压力阀和进气阀板首先关闭，进气管道内的压力由于来自压缩机单元的回流空气而升高，泄压阀开启，压缩机单元外壳的空气可由此流经空气滤清器，从而使外壳内的压力迅速降至180±50 kPa以内，而空气通过泄压阀内的一个喷嘴慢慢释放，在内部压力较低的情况下，压缩机组在14 s内可以再次启动，这个过程可避免产生过多的油泡沫[1]。

1.2 维护注意事项

SL-22型螺杆式空气压缩机在日常运营维护中需要注意两点：一是压缩机出现长时间停机状况时(停机超过6个月)，需通过进气口对螺杆转子进行预加油；二是严格按照热机要求，在确认暖机后再按照规程检查油位，如果油位低于观察窗的下限位，需立即加油。

2 机油乳化原因分析

压缩机机油中的乳化液是油和水的混合物，含水量达到约0.15%时在观察窗可以观察到机油出现乳化情况，称为轻度乳化。含水量越大乳化情况越严重，可达中度乳化和重度乳化。在水蒸气和气压都保持不变的情况下，如果温度降到露点以下，空气中的水蒸气凝结成液态水，液态水与机油在高温、高湿的条件下混合，就会出现机油乳化的现象[2]。

2.1 机油乳化的危害

空气压缩机机油如果出现乳化变质现象需要立刻进行处理，轻微乳化通过压缩机连续工作30分钟以上即可解决，乳化严重的需要立刻换油处理，否则会对压缩机甚至列车的安全行驶造成严重危害。常见机油乳化带来的故障如下：

(1)影响压缩机工作效率，打风作业能力减弱，延长压缩机工作时间。

(2)会引起转子腔锈蚀、过滤系统(油过滤器、油细分离器)和干燥器系统等核心部件故障。

(3)影响车辆的制动施加，降低车辆制动系统的可靠性和车辆运行的安全性。

2.2 原因分析

(1)空气压缩机工作效率过低。空气压缩机机油乳化产生的主要原因是压缩机工作时，空气与机油充分混合，若压缩机工作效率低于30%，压缩机内温度低于露点，水蒸气变成露珠析出与机油混合，产生机油乳化现象。

(2)温控阀故障。温控阀故障后长期卡滞在导通状态，即未达到规定温度时压缩机在低温就开始冷却循环，使压缩机内部温度始终低于露点温度，水蒸气凝结成液态水与机油混合，就会产生机油乳化故障[3]。

(3)未按工艺要求维修。日常维护操作不规范，例如空气过滤器滤芯和油过滤器滤芯更换不及时，或者进行补加油及换油工序时未按照规范、规章要求作业，使机油中杂质过多，降低了机油的抗乳化性。

(4)气候影响。亚热带季风气候，夏季温度高、湿度大，极易发生机油乳化的故障。防止机油乳化需要确保正常工作时压缩机内部温度要高于露点温度，降低水蒸气内液态水析出的可能性。还要规范检修操作，一定要按照检修工艺要求补充更换润滑油，及时更换空气过滤器滤芯和油过滤器滤芯。

3 预防措施

地铁车辆在设计之初已经考虑了耗风量和实际线路的配置，列车正常运营时压缩机的工作效率能保持在30%以上，可以避免出现机油乳化故障。目前，机油乳化故障多发生在调试车辆、试运行车辆等非正常行车车辆上，依据列车使用情况不同、产生机油乳化原因不同，采取不同的措施预防。

(1)线路调试和开通运营初期阶段，由于客流量较少，车辆使用效率低，空气压缩机长期处于低效率工作状态，内部温度低于露点，易发生机油乳化故障。列车在出库前和回库后要认真通过观察窗检查机油状态，如果出现轻度乳化立即启动压缩机，连续工作30分钟以上即可消除乳化现象。

(2)线路正常运营阶段，压缩机工作效率能维持在30%以上，须按照工艺要求定期更换空气过滤器滤芯和油过滤器滤芯，及时补加或者更换润滑油。检修操作一定要按照规章，避免因杂质进入机油降低油脂的抗乳化性。

(3)正常运营线路在春、夏季特别是梅雨等湿度较大的季节出现机油乳化时，可以考虑更换风源装置干燥器的反吹孔喷嘴(再生缩堵)，通过增大反吹孔尺寸提高压缩机工作效率，提高压缩机工作温度，避免机油乳化故障。需要注意的是，此措施需将干燥器原先的再生缩堵保留，根据气候变化更换回出场配置的再生缩堵。

(4)对于备用车或长时间库停车辆，若车辆长时间处于断电状态则无须对机油状态进行日常检查，只需在车辆入库时检查机油状态，若存在乳化现象需打开主风缸阀门，使压缩机连续工作30分钟以上可消除乳化现象。

(5)若出现严重乳化现象需立刻更换机油，保障列车的安全运营。

4 结语

空气压缩机机油乳化的主要原因：一是压缩机工作效率低，使压缩机内部温度低于露点，液态水析出与机油混合乳化；二是未按检修工艺进行维护，使杂质混入机油，降低了油脂的抗乳化性；三是高温、高湿的气候。通过科学的预防措施能有效避免机油乳化故障，保障压缩机正常运行，延长压缩机使用寿命。