LU200-250系列螺杆空气压缩机改造

王新

（天津天铁冶金集团棒线厂，河北涉县056404）

LU200-250系列螺杆空气压缩机改造

王新

（天津天铁冶金集团棒线厂，河北涉县056404）

针对天铁棒线厂螺杆空压机在运行过程中主机和排气温度高、电机热故障和压缩空气含油、含水量大等问题，通过定期清理油冷却器、提高水质等改造措施，对空气压缩机故障的判断、处理和预防起到了良好效果，保证了设备安全长周期运行。

空气压缩机；压缩空气；改造

1 引言

天津天铁冶金集团有限公司棒线厂共装备有6台LU200-250系列螺杆空气压缩机，负责全厂压缩空气的供给。正常双线生产四运两备。该机组由广西柳州富达机械有限公司生产，核心技术采用瑞典阿特拉斯。在实际生产过程中，故障的判断处理难度较大，尤其是机组连锁控制点较多，检修人员在修理过程中没有头绪，缺乏系统的方法和工作流程。本文一方面总结出空压机故障的分析流程，另一方面对高频和难点故障制定了详细的解决方案，在检修过程中得到应用，效果显著，保证了机组的正常运行。

2 空压机工作原理及系统流程

2.1 工作原理

LU200-250系列空气压缩机依靠电机带动压缩机工作，属容积式压缩机。进入压缩机的外界空气通过置于机壳内配合非常精密的相互平行啮合的阴阳转子之间的齿槽间，容积的变化而被压缩。随着转子连续不断地转动，进入转子齿槽的空气不断被压缩、排出，形成了周期性的工作过程，从而达到生产压缩空气的目的。

2.2 空气流程

在压缩机的作用下，外界空气经过粗过滤器和精过滤器两层过滤，进入减荷阀，减荷阀根据用气量的多少，控制进入压缩机的空气量。空气被压缩机压缩产生高温压缩空气（高达100℃），通过单向阀送往油气分离器，除油后的压缩空气经冷却器降温至40℃以下，再经过气水分离器去除水分后外送。

2.3 润滑油流程

大部分润滑油与空气的分离在油罐内进行。来不及分离的一小部分被精油分离器顶部的抽油管抽出送往主机的低压区，参与主机润滑。主机润滑依靠主机与油罐之间的压力差值推动润滑油进行循环，循环使用的润滑油根据压缩机对温度的要求，由温控阀进行调节。如果油温过高，润滑油通过温控阀增大比例进入油冷却器，依靠循环水进行降温。达到温度要求的润滑油经油过滤器，滤出油中杂质，被送往主机，如此反复循环达到机组润滑的目的。系统流程图见图1。

图1 系统流程图

2.4 控制系统的工作原理

空气压缩机的控制系统由PLC发出指令，根据高、低限压力的设定值，自动进行机组的加载和减载运行，以达到一个恒定的输出压力，满足生产需要。

当机组启动后，减荷阀并没有打开。运行几分钟后，油压达到0.2～0.3 MPa，且排气压力达到50℃，手按仪表板上的加载按钮，减荷阀接到PLC的指令，打开进气，压缩机加载开始正常工作。如果经过一段时间加载，压缩机出口压力值高于预先设定的上限压力，控制系统发出指令，减荷阀停止进气，压缩机空转，停止加载。随着压缩空气不断消耗，如果压缩机出口压力低于预先设定的下限压力，控制系统再次发出指令，减荷阀打开进气，压缩机再次加载，如此反复循环，运行工作。

3 空压机故障判断及统计

棒线厂公辅车间装备有6台空气压缩机，其中1#～4#于2009年8月投用，5#～6#于2012年4月投用。对近6年来运行过程中故障处理，包括ATS48软起动器报故障也同时进行了分析，总结出高频和难点故障的判断程序和方法。

3.1 故障判断流程

（1）空压机主机或排气温度过高判断流程见图2。

（2）压缩空气含油量过大，油耗高或含水量过大判断流程见图3。

3.2 ATS48软起动器报故障（见表1）

根据故障判断和处理的难易、发生频率，统计出高频和难点故障为：主机或排气温度过高、电动机热故障、气体含油量或含水量过大且耗油量大。

图2 空压机主机或排气温度过高判断流程图

图3 压缩空气含油量过大，油耗高或含水量过大判断流程图

表1 ATS48软起动器所报故障

3.3 具体原因分析

（1）主机或排气温度过高原因分析

空压机主机或排气温度过高，主要是由于油冷却器或后冷却器因水质不佳，冷却器内部铜管外壁严重结垢，换热能力大大下降或环水中杂质、污物、藻类过多，导致铜管间隙堵塞，冷却水不能很好地流过铜管，冷却水量减小，无法带走足够的热量，机组冷却能力下降，油温过高，导致高温报警。

而其它原因如：冷却水量不足、通风条件不良、环境温度过高、润滑油是否缺失、温控阀能否自动打开，故障的判断较简单，且处理起来较容易，不再做过多分析。

（2）电动机热故障原因分析

根据几年来故障处理来看，造成电机热故障主要是机械方面的原因。突出表现在润滑油缺失和橡胶联轴器磨损。而Pro菜单中的THP参数设定、SET菜单中的IN参数设定及电动机的电器隔离、室温高影响几乎没有出现过。电机选型问题同样不存在。

（3）气体含油量过大，且油耗高或含水量过大原因分析

压缩空气含水量过大对于生产危害很大，轧钢精轧和预精轧减速机、粗中轧减速机采用喷油润滑。它是通过合理的压缩空气与润滑油配比，形成雾状油膜对设备进行润滑。如果压缩空气含水量过大，水与润滑油融合，会加剧油的乳化，缩短润滑油的使用期限，同时降低润滑效果，造成设备损坏。在冬季，如果压缩空气含水量过大，生产线上很多气动阀门或采用压缩空气吹扫的仪表会因温度过低被冻住不能工作，严重影响正常生产。

近几年来，压缩空气含水量大，与干燥器工作性能、工况和职工能否定时排污有很大关系。棒线厂装备的空压机选配杭州山立净化设备有限公司生产的微热再生吸附式压缩空气干燥机。通过分析，干燥器故障主要有以下几种：吸附剂（活性氧化铝）被油污染或超期失效、过滤器失效、电加热器故障。

压缩空气含油量过大，会导致空压机油耗升高，增加使用成本，同时压缩空气含油，会造成使用压缩空气吹扫的摄像头因油污多，影响视线，增加清理的频次，缩短使用寿命。使用压缩空气吹扫仪表会因油污过多，影响计量或读数的准确，可能会对生产造成不可预见的损失。压缩空气含油量如果≥0.1×10-6，将直接影响干燥器吸附效果、吸附剂使用寿命，甚至使吸附剂中毒失效。

通过现场故障处理和分析判断，压缩空气含油过多主要是回油管堵塞或单向阀失控，单向阀起不到单向供油的作用，造成机组停机后机油倒流回油罐内，空压机再次启动，多余的油就会跑掉。最小压力阀的开启值也是造成压缩空气含油过大的主要原因，最小压力阀的主要作用是降低前后的差值压力，降低气体流动的速度，保证含油的压缩空气在分离器内得到很好分离。如果开启的压力值过低，会导致前后的压力差值过大，气体流动的速度会随着升高，高速的气流会将凝聚的油液带走，降低分离效果。

精油分离器使用时间如果超过规定时间，会造成滤网被机油中的杂质或污物堵塞，增大气体的压降功能，如果不及时更换，甚至可能造成精油分离器分离滤芯被击穿，从而完全失去分离作用。经润滑油冷却的压缩空气中所含的油来不及被分离出来，就随着压缩空气一同送出，造成压缩空气含油过多和油耗过高。

4 解决故障的具体措施

4.1 主机或排气温度过高故障处理

（1）冷却器堵塞或结垢的故障处理

应根据环境和水质情况定期对油冷却器和后冷却器进行清理，使压缩机在正常温度下工作，保证机器有较长的寿命。当冷却器被杂质、污物堵塞或由于铜管结垢严重起不到应有的换热作用，压缩机的排气温度会升高很快，导致主机一、二高温报警，空压机自我保护停机。

定期清理油冷却器有可使机组始终在理想工作温度下（95℃以下）进行工作，提高机器的使用性能，延长寿命。

油冷却器水侧的清理：首先，机组拉闸断电挂牌，打开泄压阀，确认机组内没有压力后再拆下冷却水进出水管；然后，注入标号2205426300的专用清洗溶（3瓶/台）液浸泡或用泵循环冲刷（反冲效果较好）；最后，用清水冲洗干净后装好冷却水进出水管。

当油冷却器结垢较严重，用以上方法清理不理想时，可以单独拆下油冷却器，打开两头端盖，用专用钢刷或其它工具清除水垢。

当清理冷却器水侧不能有效降低温度时，需要对油侧进行清理，方法与清理水侧基本相同：首先，停机并确认油压力已经释放完，拉下电源总开关后拆下进出油管；然后，注入专用清洗溶液浸泡或用泵循环冲刷（反冲效果较好）；最后，用清水冲洗，再用干空气吹干或脱水油除水，装好进出油管，即完成清理。

后冷却器堵塞可用高压水进行冲洗。如果清理效果不好，可将后冷却器拆下，使用机械工具清理铜管间的杂质或污物。如果发现铜管表面结垢严重，可采用专用清洗溶液或自配弱酸溶液浸泡8 h左右，再用清水冲洗干净。如果清理过程中发现铜管破损或管壁很薄，应更换。

（2）从提高水质入手，做到故障预防和事前处理

冷却器结垢或堵塞后的清理往往是被动的清理，属于事后处理。建议提高水质，从根本上杜绝结垢或污物堵塞，达到事故预防和事前处理。

要求空压机冷却使用的净环水水质必须达到表2要求。

表2 空压机冷却使用的净环水水质要求

但棒线厂空压机净环水与两条生产线加热炉净环和主电机及液压净环共用同一种水，用户较多，且整个水系统没有任何水处理设备，水质很难保证，空压机冷却器多次因为水质原因造成堵塞或损坏。且主电机和液压站也多次发生堵塞管道现象。为此车间经棒线厂批准，对净环水系统进行了技术改造，方案如下：安装4台型号为WGL-1000的净环旁滤过滤器，按净环水池800 m3再加上管道内水理约500 m3系统总水量约为1 300 m3，过滤器3组工作，1组反洗，每隔9 h就能全部过滤一遍。

另外，在空压机净环水出水干管加装型号为CTF-EB-L8自清洗管道过滤器，过滤精度为200 μm。在每台空压机的进水管道入机组前加装Y型管道过滤器，过滤精度同样为200 μm，确保完全去除掉杂质。

为防止冷却塔玻璃钢填料因长时间使用，风化形成碎块，进入循环水中，堵塞过滤器。在冷却塔集水槽收水口加装滤网，根据水中藻类滋生产情况，适时填加杀菌灭藻剂，防止随着水温升高，藻类大量滋生，堵塞过滤器。

由于天铁地处河北涉县，使用的地下水硬度较高，总硬度高达350×10-6。为降低硬度，减少因水温升高，造成冷却器结垢，适当勾兑软化水，以降低环水硬度，维持在100×10-6左右。

4.2 电机热高温故障处理措施

首先电机前后轴承加注专用润滑油300 g，确保润滑到位（正常使用应每年加注一次润滑油），同时检查橡胶联轴器。通常橡胶联轴器使用寿命为4年左右，如果超期使用，联轴器磨损过大，会造成电机与空压机主机不同心，径向和轴向超差，运行阻力增大，也会导致电机高温。如果联轴器使用年限不到，不排除因拍紧停造成空压机急刹车，扭矩突然增大，造成联轴器损坏。因此如果加注润滑油不能消除电机热高温故障，必须要检查橡胶联轴器。

如果上面两项处理完毕，仍未消除热故障，可能为电机轴承损坏，需更换。轴承更换完毕后，要对电机做动平衡,确保电机维修后运行平稳。

4.3 压缩空气含水、含油量较大，油耗高故障处理

（1）压缩空气含水量过大处理措施

如果干燥器过滤效果不佳，过滤器失效（观察过滤器指示器，指针在绿区即为正常，在红区表示损坏，），需要更换滤芯。目前棒线厂在装干燥器使用HT型滤芯，正常情况下，使用寿命8 000 h，每年必须更换1次。

干燥器使用直径Φ3～5 mm的活性氧化铝作为干燥剂。一般1～2年更换一次。干燥器使用过程中要定期进行检验，第一次检查周期为2年，以后每隔半年检查一次。关闭干燥器进出气阀门，使压缩空气走旁通，打开干燥器底部放气阀，将干燥器彻底泄压，再打开干燥剂充填口，采样检查干燥剂，如果干燥剂被油污染粉碎，应立即更换。

如果电加热器电阻值不正确，吸附再生筒达不到规定温度，则电加热器损坏，再生的活性氧化铝中吸附的水分无法蒸发，也会造成压缩空气含水量较大，更换电加热器。

从工人操作角度，严格执行每隔2 h一排污制度，车间也将加大检查，确保按时排污。下一步考虑设备定时排污问题。

（2）压缩空气含油量过大或油耗过高处理措施

压缩空气含油量过大或油耗过高，主要是回油管堵塞、最小压力阀故障、油精分离器失效或击穿造成的。回油管堵塞可借助灯光观察油管中有无回油就可判断出，拆下疏通即可，如果无法疏通，更换。最小压力阀使用8 000 h必须更换1次。

油精分离器一般使用周期为2 500～3 000 h。到期更换或压差发汛器报警应立即更换。否则，轻则压缩空气含油量过大；重则造成机组油温过高，伴有刺鼻的浓烟，如不及时停机，可能会造成压缩机头轴承抱死。

5 结语

通过对近几年来空气压缩机高频和难点故障的分析和总结，制定了各种故障的处理程序，并对系统进行了相应的技术改造，对空压机故障的判断、处理和预防起到良好效果，保证了设备安全长周期运行。

[1]刘建民，陈建军.螺杆式空压机运行及维护技术问答[M].北京：中国电力出版社，2011.

[2] 成心德.叶片式泵 通风机-压缩机(原理、设计、运行、强度) [M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]邢子文.螺杆压缩机—理论、设计及应用[M].北京：机械工业出版社，2008.

Revamp of LU200-250 Series Screw Rod Air Compressor

WANG Xin
(Bar and Wire Rolling Mill,Tianjin Tiantie Metallurgy Group,She County,Hebei Province 056404,China)

Aiming at the problems of high temperature at main engine and exhaust,motor thermal fault and big content of oil and water in compressed air during the running of screw rod air compressor at Tiantie Bar Rolling Mill,measures were taken of periodically cleaning oil cooler and improving water quality,obtaining good results for the judgment,treatment and prevention of air compressor fault.The safe and long term running of the equipment was ensured.

air compressor;compressed air;revamp

10.3969/j.issn.1006-110X.2015.06.010

2015-08-15

2015-09-10

王新（1975—），男，本科，主要从事高线公辅系统技术和生产管理工作。