摘要：本文以某公司13万吨/年非芳烃溶剂油加氢装置公用系统制氮系统喷油螺杆空压机组J-6004机组在生产运行过程中，空压机组油路系统出现的故障为例，结合机组检修情况，从喷油螺杆空气压缩机润滑油路系统的基本原理和性能特点，及空压机组油路系统的主要零部件和其作用、性能指标进行论述，对空压机组油路系统在生产运行使用中常见的故障进行了论述，并提出针对性、切实有效的处理措施，确保空压机组的长周期安全生产运行。

关键词：喷油螺杆空气压缩机；油路系统；常见故障；解决措施

一、前言

 

在石油化工行业，喷油螺杆空气压缩机凭借其具有运行可靠、效率高、寿命长、气量不受排气压力影响、运行平稳不发生喘振等优点，得到了广泛的应用。特别是在石油化工行业公用系统做为一种先进的空气动力设备，广泛应用于为装置提供仪表风用的压缩空气。因此，空压机组的安全运行，保证了装置仪表风的稳定，确保装置的安全运行。而对于喷油螺杆空压机机组油路系统是空压机组的心脏，其起到冷却、润滑、密封的作用，油路系统各部件是否正常运行，关乎机组的生产运行。因此，熟悉和掌握喷油螺杆空压机油路系统的基本原理、性能特点，及空压机组油路系统的主要部件、作用、性能指标，并对空压机组常见的油路系统故障进行详细的分析，并对故障提出切实有效的解决措施，对确保螺杆空压机组的长周期安全平稳生产运行是非常重要的。

二、机组概述

 

某公司13万吨/年非芳烃溶剂油加氢装置公用系统制氮系统喷油螺杆空压机组J-6004为某品牌132kw机型的喷油水冷螺杆式空气压缩机，型号LGD132/0135GC，其排气量为24.0 Nm3/min，排气压力为0.8 MPa,为制氮系统提供压缩空气。该机组为撬装式低噪声、单级、喷油螺杆式空气压缩机。机组主要由螺杆压缩机主机、电动机、油气分离器、油冷却器、气冷却器、气液分离器、电气控制箱以及气管路、油管路、水管路、调节系统等组成。其流程图如图2-1所示：

 

图2-1：空压机组系统流程图

三、喷油螺杆空气压缩机油路系统工作原理和部件构造

 

1、工作原理

如图2-1，喷油螺杆空气压缩机在运行时，混合有大量的油雾滴（气+油混合气体）的高温高压空气由压缩机排入油气分离器7（兼作油箱），由于气流在分离器中发生旋转、碰撞及方向改变，空气中大部分油滴沉降在容器底。在分离器内高压作用下，润滑油沿回油管流到温控阀；根据润滑油的温度，温控阀使油部分或全部流经油冷却器，得到温度控制的润滑油在恒定压力下流过油冷却器9、油过滤器12及断油阀11到达压缩机机壳底部油槽，然后一部分润滑油喷入到机壳内腔，主要用作转子的润滑、冷却和密封；另一部分润滑油通过机壳内部的各通道润滑各类轴承和齿轮。压缩空气中剩余的油通过油气分离器滤芯分离，分离出的集中于滤芯底部的少量润滑油通过回油管抽回到压缩机壳体内。喷入机壳内的润滑油再与空气混合，并被压缩，再通过单向阀重新进入油气分离器。因此，在系统内，润滑油的循环依靠油分离器与主机喷油口、轴承处的压力差进行。

其中在喷油螺杆空压机油路系统中，润滑油的作用主要表现在以下几个方面：

（1）润滑的作用。润滑油在螺杆空压机两转子间形成一层油膜，避免阴阳转子直接接触，避免转子型面的磨损。同时通过机壳内部油路到达的各个润滑点，润滑各类轴承和齿轮。

（2）冷却的作用。我们都知道在空压机机内空气在压缩过程中会产生大量的热量，而喷入机体内的润滑油能吸收大量的空气在压缩过程中产生的热量，起到冷却的作用。

（3）密封的作用。具有一定粘度的润滑油可填补转子与转子之间，转子与机壳之间的间隙，从而减少机体内部的泄漏损失，提高空压机的容积效率。

2、空压机油路系统部件的构造及作用

如图2-1，喷油螺杆空压机油路系统包括下列部件，及各部件的作用如下：

（1）油气分离器7

油气分离器的主要功能是通过旋风分离（粗分）和油分滤芯（精分）将润滑油从压缩空气中分离出来，其下部兼作油箱，用于存储润滑油。各级滤芯内要设置回油管，接回压缩机入口；回油管上有过滤器、油视镜和节流孔，以保证回油稳定；压缩空气通过滤芯的压降为0.02MPa-0.04MPa。空气经过滤后含油率正常应小于10-6。

（2）断油阀11

断油阀装于压缩机机壳下部，利用压缩机排口的气体压力打开。在机组运行时断油阀始终是打开的。其功能是在停机时能迅速切断油路，避免从油气分离器过来的油继续喷入压缩机主机内，导致润滑油从进气口喷出。

（3）油过滤器12

油过滤器的作用是滤去润滑油中的杂质，以保证洁净的润滑油进入主机工作腔和各润滑点。如果润滑油中含有杂质，就会引起转子型面、齿轮啮合面和轴承的磨损，减少压缩机主机的寿命。

（4）温控阀

温控阀集成在温度控制阀的油过滤器座，结构紧凑，温度控制阀作用是保证机组排气温度不低于温度控制阀的设定温度，以免压缩空气产生冷凝水，引起润滑油乳化变质。当温度偏低时，润滑油通过温度控制阀的常开旁通口经油过滤器、断油阀直接进入压缩机，此时润滑油未经冷却。当温度超过设定值时（一般为50～70℃），温度控制阀的旁通口关闭，温控阀开启，润滑油进入油冷却器进行冷却，然后经油过滤器、断油阀进入压缩机。

（5）油冷却器9

水冷式机组的油冷却器是高效管壳式结构，壳程走介质，管程走水，其作用也是冷却压缩空气和润滑油，通过冷却水带走热量。

四、喷油螺杆空压机油路系统常见故障及解决措施

 

1、机组故障案例概述

2017年8月25日9:30，当班班长对机组进行巡检发现，润滑油油位相比昨天有了降低，进一步检查发现空压机出口排气含油量大，晚上18：30正在生产运行的空压机组J-6004突然连锁停机，检查发现PLC显示屏显示排气温度高报警、油气分离器压差高报警、油过滤压差高报警连锁停机。机组J-6004停机检修。

2、喷油螺杆空压机油路系统常见故障原因分析

从检修的情况看，引起机组出现的排气含油量大，机组耗油大，排气温度高报警、油气分离器压差高报警、油过滤压差高报警连锁停机故障，都是空压机油路系统常见的故障，主要有以下几个方面的原因：

（1）油路系统常见故障一：空压机排气含油量大，机组耗油大

空压机组耗油量大是喷油螺杆空压机常见的故障之一，其主要表现为机组排气含油大，机组跑油。空压机出现跑油除了会污染后处理设备，如：干燥机和精密滤芯，还会影响生产的产品质量，还会导致某些生产设备不同程度的损坏。而出现此故障主要有以下几方面的原因：

①　油气分离器滤芯堵塞。当油气分离器滤芯结垢堵塞后，使油气分离效率变差，机组冷却润滑不良，造成压缩机温度升高，同时外供压缩机空气含油量大，影响后期净化设备和用气设备的正常工作。如果油气分离器滤芯击穿失效，造成跑油，耗油量急剧增大，造成润滑油减少而导致机组温度急剧升高，严重会造成压缩机机组机头抱死故障。

②　最小压力阀故障。若最小压力阀的密封处有泄漏点或最小压力阀提前开启（因各厂家设计开启压力各有不同，通常范围在3.5~5.5kg/cm2之间），那么机器在运行初期建立油气罐压力时间就会增长，此时处于低压状态的气体油雾浓度高，通过油分时流速快，油分负荷加重，分离效果降低，导致耗油量大。

③　回油管或单向节流阀堵塞。当回油管路（包括回油管上的单向阀及回油滤网）有异物堵塞时，分离后凝聚在油分底部的机油就无法回到机头，已经凝聚的油滴又被气流吹起，随着分离后的空气一起被带走。

④　油管路系统和油封是否有泄漏。油管路系统和油封泄漏，会造成机组的耗油量大大增加。

（2）油路系统常见故障二：油过滤器堵塞

从检修情况看，空压机组排气温度高报警、油过滤器压差高报警原因之一是油过滤器堵塞。油过滤器安装在温控阀后面，作用是滤去润滑油中的杂质，以保证洁净的润滑油进入主机工作腔和各润滑点，保证螺杆压缩机转子的可靠工作和防止冷却器管道堵塞。当油过滤器堵塞，将导致润滑油流通不畅通，进入空压机主机的流量减少，则润滑油从主机携带出的热量就降低，会造成机组排气温度升高。

（3）油路系统常见故障三：油路系统冷却效果差

从检修情况看，油冷却器结垢堵塞，换热效果差，也是空压机组排气温度高的原因之一。对水冷式的空压机，机组油冷却器是高效管壳式结构，壳程走润滑油，管程走水，其作用也是冷却润滑油，通过冷却水带走热量。由于机组运行时温度较高，冷却器很容易结垢，冷却器列管结垢堵塞就会影响冷却水流量，造成冷却器换热效果差，进入机组的油温高。另外，油冷却器的铜管外流动的是油，由于空压机长时间运转，铜管外壁的油垢过多，同样会影响冷却器的换热效果，需要使用专用的清洗剂清洗铜管外壁来排除这类故障。如果积垢太厚，需要多清洗几次来达到需要的换热效果。

（4） 油路系统常见故障四：润滑油变质

在空压机组中，润滑油起到润滑、冷却和密封的作用，如果润滑油品质变质，会导致空压机润滑、冷却效果不良，造成机组温度高，严重时会导致机组发生抱轴严重故障。因此，一般影响润滑油使用寿命有以下几个因素：

①　吸入空气不纯如含有氧化铁、二氧化碳等，加速油的变质；

②　使用过的油排放不干净，与新充进的油混在一起会显著降低新充油的使用寿命（油冷却器中有一定的油容量，有些压缩机的油冷却器位置又较低，不易通过油分离器将其中的旧油排放干净）；

③　压缩机运转温度过高，加速油的氧化变质；

④　运转温度低于露点温度时冷凝水会进入油中，使用中产生乳化。

3、喷油螺杆空压机油路系统常见故障解决措施

根据喷油螺杆空压机油路系统部件的特性，对机组存在的机组排气含油量大、机组耗油大，油过滤器堵塞，油路系统冷却效果差，润滑油变质等常见故障，针对故障原因，采取的解决措施有以下几点：

（1）机组排气含油量大、机组耗油大解决措施

①　定期检查油分滤芯有无堵塞或被击穿（可通过PLC显示屏看油分压差判断），更换油气分离器，做机组的定期维护保养，每运行约2000～4000小时要定期更换油气分离器。

②　检修最小压力阀，调整和更换最小压力阀弹簧。

③　定期检查、拆卸和清洗回油管路、单向节流阀，将堵塞的异物吹出即可。安装内置油分时注意清理干净油气桶盖，同时留意油分芯底部是否有固体颗粒残留。将回油管调整至合理高度（回油管距油分底部1~2mm处，斜口的回油管可以插到油分底部）。

④　检查油路系统有无泄漏，消除油管路中的泄漏点。

（2）油过滤器堵塞解决措施

①　定期检查油过滤器前后的压差为0.105-0.140MPa，当大于规定值时应及时更换。

②　定期做机组的维护保养，每运行约2000～4000小时要定期更换油过滤器。

③　同时也要检查温控阀有无损坏，是否灵敏。

（3）油路系统冷却效果差

①　控制冷却水水质，必须符合一般工业用水标准以上，防止冷却器结垢，以免影响冷却器的效率及寿命；

②　每半年对冷却水管路、油冷却器管、壳程进行清洗，回装要进行试压合格才可投入使用。

（4）润滑油变质解决措施

①　定期做机组的维护保养，严格按照压缩机生产厂都对润滑油的更换周期的规定定期更换润滑油，一般矿物油为3500h，合成油为8000h。

②　定期对机组润滑油取样分析，判断和监测润滑油的品质，检查来确定是否需要更换油；

表1 润滑油变质定量检测项目

 

在条件许可时，还应对不溶解物中金属微粒进行分析，具体数值见表2。

表2 油样中金属含量的来自场所和最大允许含量

 

③　不同牌号的润滑油不能混用。质量、牌号不同的润滑油混用时会降低油品的性能，并会产生粘性沉积物及漆状沉积物，使油系统堵塞影响油的压送。

④　夏季雨后空气湿度大，油分离器底部会有水分沉积，应打开分离器底部排油管阀门及时将水分排出。

五、 结束语

 

总之，空压机组的油路系统是喷油螺杆空气压缩机的心脏，机组油路系统保持良的运行状态，是空压机正常工作的前提。因此，为了确保机组的安全平稳运行，应该加强机组的日常维护保养工作，定期对油路系统管路、油冷却器及水路进行清洗，做机组的定期维护保养工作，更换“三滤”，润滑油的取样分析监控。同时对机组要定时定点进行巡检点检工作，及时发现机组在运行过程中的隐患，确保机组的安全运行。岗位操作人员要严格按照设备安全操作规程进行操作，严禁违规操作。只有这样坚持科学的管理，才能降低设备故障率，才能降低设备维修和管理成本，确保设备的安全运行，提高企业的经济效益。

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