螺杆压缩机故障原因分析及处理.docx
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螺杆压缩机故障原因分析及处理.docx
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螺杆压缩机故障原因分析及处理
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新疆工业高等专科学校
毕业论文
论文题目:
螺杆空气压缩机故障原因分析及处理
系别:
机械工程系
专业班级:
机电06-7
(1)
学生姓名:
指导教师:
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2009年5月29日
螺杆空气压缩机故障原因分析及处理
摘要:
螺杆式压缩机广泛的应用于各个行业,其中在矿山、化工、机械等行业中尤为重要。
本文结合螺杆式压缩机的工作原理和工作空气流程比较全面的分析了喷油式压缩机的常见故障及故障产生的原因。
对螺杆空气压缩机在使用过程口出的问题,从螺杆空气压缩机的工作原理分析,如机头温度过高.常常时冷却油运行过程中出现问题如油过滤器的滤网、断油阀被杂质堵塞使油量减少;温控阀温控材料老化或被堵塞使油温升高,油冷器的水垢厚到一定程度影响冷却效果等等。
应采取定时清洗滤网,将温控阀放入80℃的水中判断其老化与否,使用酸液循环除垢后,观察油过滤器的压差参数,一高于标准,及时更换油过滤器,确保空压机机头在不出现冷凝水的温度下运行等等。
关键词:
螺杆压缩机工作原理机头温度温控阀维护
螺杆空气压缩机故障原因分析及处理
Abstract:
Screwcompressorwidelyusedinvariousindustries,includingmining,chemicalindustry,machineryindustryisparticularlyimportant.Inthispaper,theworkofscrewcompressorairflowprinciplesandtheworkofamorecomprehensiveanalysisofthefuelinjectioncompressorfaultcommoncauses.
Screwaircompressoronthecourseintheuseofthemouthoftheproblem,screwaircompressorsfromtheworkingprincipleofanalysis,suchasthenosetemperatureistoohigh.Oftenrunwhentheprocessofcoolingtheoilproblemssuchasoilfiltersfilter,brokenOilvalveplugsothattheoilwastoreducetheimpurities;materialagingortemperaturecontrolvalveplugsothathigheroiltemperature,oilcoolerofthescalethicknesstoacertainextentaffectthecoolingeffectandsoon.Shouldbetakentoregularlycleanfilters,thevalves80℃Addthewatertodeterminewhetherornottheaging,theuseofaciddescalingcycle,theobservationofthepressureoilfilterparameters,ahigherthanstandard,thetimelyreplacementofoilfiltertoensurethattheaircompressorheaddoesnotappearinthecondensationtemperatureofwaterrunningandsoon.
Keywords:
screwcompressorworkingprincipleHeademperature
ValveMaintenance
目录
第1章概述4
1.1工作原理及基本结构4
1.1.1工作原理4
1.1.2基本结构4
1.1.3喷油螺杆压缩机机组的组成5
1.1.4阿特拉斯·科普柯制喷油螺杆压缩机组成及工作流程5
1.2螺杆压缩机的特点6
1.3分类及适用范围6
1.3.1分类6
1.3.2适用范围6
第2章喷油式螺杆压缩机运行中存在的问题8
2.1主压缩机机头温度高8
2.2油压差8
2.3温控阀8
2.4断油阀9
2.5散热效果不佳9
2.6高压油管渗油9
第3章故障原因分析10
3.1机头温度高10
3.2油压差过高10
3.3温控阀11
3.4断油阀11
第4章螺杆压缩机的维护和保养12
4.1正确的控制冷却油油温12
4.2使用正确的转子喷射液12
第5章总结与展望13
5.1内容总结13
5.2展望13
致谢14
参考文献15
第1章概述
1.1工作原理及基本结构
1.1.1工作原理
螺杆压缩机的工作过程可以分为吸气、封闭及输送过程、压缩及喷油过程、机头过程四个过程。
随着转子旋转,每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环。
1.吸气过程
螺杆式的进气侧吸气口,必须设计得使压缩室可以充分吸气,而螺杆式压缩机并无进气与机头阀组,进气只靠一调节阀的开启、关闭调节,当转子转动时,主副转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时,其空间最大,此时转子的齿沟空间与进气口之自由空气相通,因在机头时齿沟之空气被全数排出,机头结束时,齿沟乃处于真空状态,当转到进气口时,外界空气即被吸入,沿轴向流入主副转子的齿沟内。
当空气充满整个齿沟时,转子之进气侧端面转离了机壳之进气口,在齿沟间的空气即被封闭。
2.封闭及输送过程
主副两转子在吸气结束时,其主副转子齿峰会与机壳闭封,此时空气在齿沟内闭封不再外流,即[封闭过程]。
两转子继续转动,其齿峰与齿沟在吸气端吻合,吻合面逐渐向机头端移动。
3.压缩及喷油过程
在输送过程中,啮合面逐渐向机头端移动,亦即啮合面与机头口间的齿沟间渐渐减小,齿沟内之气体逐渐被压缩,压力提高,此即[压缩过程]。
而压缩同时润滑油亦因压力差的作用而喷入压缩室内与室气混合。
4.机头过程
当转子的啮合端面转到与机壳机头相通时,(此时压缩气体之压力最高)被压缩之气体开始排出,直至齿峰与齿沟的啮合面移至机头端面,此时两转子啮合面与机壳机头口这齿沟空间为零,即完成(机头过程),在此同时转子啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长,其吸气过程又在进行。
1.1.2基本结构
通常所称的螺杆压缩机即指双螺杆压缩机。
于活塞压缩机等其他类型的压缩机相比,螺杆压缩机是一种比较新颖的压缩机。
在压缩机的机体中,平行地配置着一对相互啮合的螺旋形转子。
通常把节圆外具有凸齿的转子,称为阳转子或阳螺杆;把节圆内具有凹齿的转子,称为阴转子或阴螺杆。
一般阳转子与原动机连接,由阳转子带动阴转子转动。
因此,阳转子又称为主动转子,阴转子又称为从动转子。
转子上的球轴承使转子实现轴向定位,并承受压缩机中的轴向力。
在压缩机机体的两端,分别开设一定形状和大小的孔口。
一个供吸气用,称作吸气孔口;另一个供排气用,称作排气孔口。
1.1.3喷油螺杆压缩机机组的组成
喷油螺杆压缩机的机组系统主要由下列部件组成:
电动机、联轴器、压缩机、气路系统、容积流量调节系统以及冷却系统、自动调节和保护系统。
在气路系统中,被压缩气体经过过滤器滤去尘埃、杂质之后,进入压缩机的吸气腔,并在压缩过程中与喷入的润滑油混合。
经压缩后的油气混合物被排入一次油分离器,再经过二次油分离器进一步分离后,洁净的气体被送入气网使用。
1.1.4阿特拉斯·科普柯制喷油螺杆压缩机组成及工作流程
液化天然气厂使用的是阿特拉斯·科普柯公司型号为GA110WFF空气压缩机,机头是由阴阳两个螺杆组成,在压缩空气时候会使螺杆的温度逐渐上升。
阿特拉斯·科普柯公司采用了专用的转子喷射液(冷却油)对转子进行冷却.压缩后的空气和冷却油从螺杆机头出来,经过单向阀进入油气分离器,在油气分离中,油沉淀下来,而压缩空气经最小压力阀到达空气冷却器,冷却后输送至气网用气处。
在油气分离器中沉泥下的油,在温度不高的情况下,温控阀收缩。
冷却油回通过管路进入油过滤器,而不通过油冷却器;在温度不高的情况下,温控阀收缩。
冷却油回通过管路进入油过滤器,而不通过油冷却器;在温度较高时,温控阀膨胀,堵塞管路至油过滤器的入口,这时冷却油将直接由管路流入油冷却器,冷却后的油经管路进入油过滤器,过滤后的油流入断油阀,最后回至机头对螺杆进行冷却。
单向阀用于防止压缩机停机时压缩空气倒流。
最小压力阀用于防止储气罐压力低于某一最小压力。
此阀中配有一个内置式单向阀。
1.2螺杆压缩机的特点
就气体压力提高的原理而言,螺杆压缩机与活塞压缩机相同,都属于容积式压缩机。
就主要部件的运动形式而言,又与透平压缩机相似。
所以,螺杆压缩机同时兼有上述两类压缩机的特点。
螺杆压缩机的优点:
1)可靠性高。
螺杆压缩机零部件少,没有易损件,因而它运转可靠,寿命长,大修间隔期可达4到8万小时。
2)操作维护方便。
操作人员不必经过长时间的专业培训,可实现无人值守运转。
3)动力平衡性好。
螺杆压缩机没有不平衡惯性力,机器可平稳地高速工作,可实现无基础运转,特别适合用作移动式压缩机,体积小、重量轻、占地面积少。
4)适应性强。
螺杆压缩机具有强制输气的特点,排气量几乎不受排气压力的影响,在宽广的范围内能保护较高的效率。
5)多相混输。
螺杆压缩机的转子齿面间实际上留有间隙,因而能耐酸液体冲击,可压送含液气体、含粉尘气体、易聚合气体等。
螺杆压缩机的主要缺点:
1)造价高。
螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面,需利用特制的刀具,在专用设备上加工。
另外,加工精度也有较高的要求。
所以螺杆压缩机的造价较高。
2)不能用于高压场合。
由于受到转子刚度和曲轴寿命等方面的限制,螺杆压缩机只能适用于中、低压范围,排气压力一般不超过4.5MPa。
3)不能制成微型。
螺杆压缩机依靠间隙密封气体,目前一般只有容积流量大于0.2m³/min时,螺杆压缩机才具有优越的性能。
1.3分类及适用范围
1.3.1分类
螺杆压缩机有多种分类方法:
按运行方式的不同,分为无油压缩机和喷油压缩机两类:
按被压缩气体种类和用途的不同,分为空气压缩机、制冷压缩机和工艺压缩机三种:
按结构形式的不同,分为移动式和固定式、开启式和密封式等。
1.3.2适用范围
1.喷油螺杆空气压缩机
喷油螺杆空气压缩机分为固定式和移动式两类。
固定式的使用场合不变,用电动机驱动,具有较好的消声措施,主要为各种气动工具及气控仪表提供压缩气体。
移动式适合于在野外流动作业场所,采用内燃机或电动机驱动。
动力用的喷油螺杆空气压缩机已系列化,一般都是在大气压力下吸入气体,单级排气压力有0.8MPa、1.1MPa和1.4MPa等不同形式。
少数用于驱动大型风钻的两级压缩机,排气压力可达到2.6MPa。
喷油螺杆空气压缩机目前的容积流量范围为0.2到100m³/min。
由于油气分离和气体净化技术的发展,喷油螺杆空气压缩机越来越多地被用到对空气品质要求非常高的应用场合,如食品、医药及棉纺企业,占据了许多原属于无油压缩机的市场。
2.喷油螺杆工艺压缩机
喷油螺杆工艺压缩机用来压缩各种工艺流程中的气体,既包括co2和N2这样的惰性气体,也包括像H2这样的轻气体,还包括一些化学性质活泼的气体。
喷油螺杆工艺压缩机的工作压力由工艺流程确定,单级压比可达1.0MPa,排气压力通常小于4.5MPa,但最高可达9.0MPa,容积流量范围为1~200m/min.
第2章喷油式螺杆压缩机运行中存在的问题
压缩空气是一种常用的动力能源,同电力、水力一样.运用十分厂泛。
因此,空压机也成为了能源供应中必不可少的设备之一。
现在。
在很多领域如医院、宾馆、饭店、由邑政、工厂等等,都已推行了空压机的使用。
目前较为常见的是嗦杆式空气压缩机。
其原理是用机头里的阴阳螺杆杆啮合压缩外界进入的空气,压缩后的空气可以作为能源通过管路供应至所需的地方。
阴阳螺杆压缩空气时会产生热量,若温度过高将会影晌螺杆的使用寿命,因此必须采用相应的冷却措施。
其中一种方法就是用专用的转子喷射液惯射到转子上,将具热量带走,这就是所谓的喷油式。
固定式喷油螺杆空气压缩机位于液化天然气长的空压站内,归属于公用工程岗位,设备工艺位号分是是UC-101、UC-102、UC-201、UC-202。
自2009年以来因空压机机头温度过高伴随高压油管向外渗漏润滑油的现象多次发生故障报警。
液化天然气厂的螺杆压缩机使用的是由无锡阿特拉斯·科普柯压缩机有限公司提供的GA110FF型机组。
压缩机理论运行的最高工作压力为0.75MPa、0.85MPa、1.00MPa和1.30MPa。
工作环境的条件对机械的正常运行也有着一定的影响。
常常左右着机械的使用寿命。
本地区的天气夏季时高于平均气温,在建厂时出现了设计不合理。
这导致了压缩机在夏季工作时机头温度经常偏高。
2.1主压缩机机头温度高
在空气进给量正常的情况下,该压缩机的空气入口、主压缩机机头中和压缩空气出口等三个监测点安有温度传感器。
其中主压缩机机头的正常温度范围为65℃~100℃,若温度继续升高时,则在105℃压缩机报警并被迫停机。
2009年2月初,压缩机机组出现机头温度上升趋势,2天后,巡检时发现最高主机机头温度为101℃。
随后的1个月,陆续有压缩机出现主机机头温度过高报警。
2.2油压差
外界空气进入螺杆后和螺杆中的冷却油混合,这样空气,杂质也一同融入了冷却油,当冷却油流至过滤器时,杂质将被吸在滤网上,以达到净化油的目的。
但在使用较长日间后,油过滤器的滤网将会积累较多的杂质,造成过滤一定程度上的堵塞,以致减少冷却油的流量,显而易见,这将影晌到机头的螺杆温度。
2.3温控阀
随着便用时间的增长,温控阀的温控原料老化戴由于空气中杂质的堵塞,使管路7和油过滤器之间处于常通或半通状态,以致造成部分冷却油不能到达油冷却器进行冷却,冷却油周而复始的循环使用,温度逐步增加,最后造成机头温度过高。
2.4断油阀
设备使用过程中,空气中的杂质不可避免地有小部分混入冷却油中,在流经断油阀时就有可能造成沉淀堵塞,以致断油阀不能随着压缩机的开启而打开,处于关闭或半关闭状态,这样将减小冷却油的流量。
因此,螺杆压缩机机头的冷却效果将受到严重影晌。
2.5散热效果不佳
对于螺杆压缩机来说,主压缩机机头温度的控制非常重要,而给机头的降温主要是靠给机头喷射润滑油使润滑油和空气混合形成油气混合物,通过油气分离器再将油分离出来,带温度的润滑油流经散热片进行散热。
但由于环境条件所限,本地区空气中的沙尘、尘埃等杂质含量较高,这就使散热片常常堵塞,使得散热效果有所影响。
且因散热效果不佳导致被迫停机多次,平均每月都会清洗压缩机散热片1~2次。
2.6高压油管渗油
喷油式螺杆空气压缩机中由于靠喷射液体给主压缩机机头降温,这就使得输送油液的的管路中常年存在压力。
以无锡阿特拉斯·科普柯压缩机GA110FF型为例,运行中管路里的最低压力为0.69MPa(6.9bar),最高压力为0.93MPa(9.3bar)。
在2009年1月份里,螺杆空气压缩机UC-202的高压油管出现渗油。
长时间带压的运行,会让管路的老化速度加快,在平时巡检时应注意观察润滑油管路的完好情况。
一经发现,应立即更换使压缩机增加运行的安全性。
第3章故障原因分析
3.1机头温度高
运行中自动停机,是机头温度过高。
其温度过高故障停机通常有以下几种原因:
环境通风散热状况不良。
空压机周围环境影响散热主要有三种情况:
一是离墙类障碍物过近;二是空压机附近有其他热源,三是运行时空压机前门及边门敞开,风扇无法形成强气流。
散热器堵塞。
当空压机周围环境灰尘较多时,长期运行就造成散热器外表黏附一层粉尘或油泥,其内部铜管也容易因油垢积累而堵塞,从而影响散热效果。
滤油器太脏。
当其太脏时因阻力油无法按正常流量进入压缩机,压缩机会因冷却润油不足而迅速升温。
要按保养周期定时更换油滤芯。
螺杆压缩机润滑油油面过低。
当冷机检查时,油面低于检视管下端时应立即进行补充。
油标号低或油质差。
螺杆式空压机要采用专用压缩机油,用其他低标号或劣质油时会回黏度及比热达不到标准造成温度过高。
断油阀失灵。
在滤油器与压缩机之间有一个断油阀,当断油阀无法开启时,因无油润滑及冷却,压缩机启动后温度迅速上升,大约1min左右就会自动停机。
拆下压缩机主机机头端的温度塞,会发现塞上干燥无油,亦会有青烟从孔中飘出。
打开空压机底部检修孔,拆下断油阀,用手指轻轻拨动阀杆,看能否前后推动和能否轻松复位。
如拨动或回位困难,则需进一步将断油阀解体。
如果阀杆或阀孔有油垢,则需用细砂纸打磨直至能轻松滑动;如果弹簧拆断或有异物卡信也会影响阀杆运动,此时需更换弹簧或清洗弹簧及弹簧座。
油气分离器滤芯太脏。
当它太脏时,油因阻力过大而影响循环,造成过热停机。
这种情况从加载前后的压差进行判断,当两端压差为开机之初时的3倍或最大压差达到0.1MPa时,就应进行清理或更换。
温控器旁通阀处于开启位置。
温控器旁通阀在冷机时处于开启位置,温度升高后逐渐关闭。
当它失灵后就可能一直处于开启位置,冷却油就从此处而不通过散热器直接流回空压机,所以温度会慢慢升高而停机。
其检修方法与断油阀的相似。
机头压力过高。
当机头压力超过额定的12MPa时,长时间运行就会因压缩机及柴油机负荷过重而升温自动停机。
此时,要先检查和调节压力阀,然后检查柴油机油门控制系统并排除此故障。
3.2油压差过高
外界的空气进入螺杆后和螺杆中的冷却油混合,这样空气中的杂质也同时融入了冷却油,当冷却油流至过滤器时,杂质将被吸附在滤网上,以达到净化油的目的。
但在使用较长日间后,油过滤器的滤网将会积累较多的杂质,造成过滤器一定程度上的堵塞,以致减少冷却油的流量,显而易见,这将影响到机头的螺杆温度。
3.3温控阀
如果油温过低将会产生冷凝水,这对螺杆是有危害的。
因此,当油温过低时,通过温控阀将到冷却器的管路旁通掉,以达到控制油温的目的。
随着使用时间的增长,温控阀的温控原料老化或由于空气中杂质的堵塞,使管路和油过滤器之间处于常通或半通状态,以致造成部分冷却油不能到达油冷却器进行冷却,冷却油周而复始的循环使用,温度逐步增加,最后造成机头温度过高。
3.4断油阀
在空压机不使用时,机头里的螺杆是不能长期被冷却油浸泡的。
为了能满足此要求,阿特拉斯公司在冷却系统中加入了断油阀,当压缩机工作时,产生的压缩空气会使断油阀打开,冷却油可在系统中循环冷却机头螺杆。
空压机不工作时,断油阀阀芯由弹黄张力使其处于关闭态。
这样油气分离器中的冷却油将不能回至螺杆处。
设备使用过程中,空气中的杂质不可避免地有小部分混入冷却油中,在流经断油阀时就有可能造成沉淀堵塞,以致断油阀不能随着设备的开启而打开,处于关闭或半关闭状态,这样将减小冷却油的流量。
因此,螺杆机头的冷却效果将受到严重影晌。
在空压机使用到一定时间后,需拆下温控阀进行清洗,确保洁净。
在这同时也需对温控阀本身性能进行位测,对广大的使用者可采用较为简单的方法进行判断拆下温控阀,取出阀芯,放入80℃的水中进行观察。
阀芯在此环境下经过充分膨胀后,比在常温时的长度长10~15mm,这样的阀芯才能正常工作。
如若出现阀芯老化,则必须更换温控阀。
断油阀问题的解决。
为了能使断油阀正常的工作,我们需要定期的对断油阀进行清洁。
空气中的杂质混入润滑油中,也会影响到温控阀和油过滤器,因此,我们还需从问题的根源抓起:
严格按照压差参数进行更换空气过滤器的工作,将进入螺杆的空气杂质减少到最小可能。
在此基础上,尽量优化设备的使用环境。
第4章螺杆压缩机的维护和保养
对于螺杆空压机来说,其核心部件就是螺杆,螺杆的使用寿命代表了整个压缩机的生命力。
除螺杆本身的材质及加工等因素外,使用中的正确维护也对螺杆的寿命起到至关重要的作用。
4.1正确的控制冷却油油温
GA110FF型空气压缩机在出厂设定时,通常设定的机头温度报警值为100℃,高于此值将会报警,超出105℃设备自动停机。
上面已经做过介绍,机头温度过高会对转子寿命产生影响,那么是否机头的温度越低越好呢?
空气在常温状态下含有一定量的水分,也就是通常所说的湿度,在不同的漏度下湿度是不同的,换言之,空气在不同的温度下含水量是不等的。
如果机头温度过低,空气中的水分将会凝结下来。
凝结水和冷却油一起进入循环系统中,当到达油气分离器中后,由于水的比重较大,沉淀于油气分离器底部,使油位偏高。
这样高液位的冷却油将会随着压缩空气一起排出,影晌压缩空气质量。
另一方面,从维护转子的角度看,冷却油中是不允许水分存在的。
因此,我们在保证机头温度不高于报警值的同时,也不能让机头温度过低。
冷凝水生成的示意图
4.2使用正确的转子喷射液
配套的专用冷却润滑油除有自身的闪点外。
还加有专门的添加剂,对延长螺杆的寿命有积极的捉进作用。
因此,建议专门配备的转子喷射液(冷却润滑油)。
第5章总结与展望
5.1内容总结
本文通过螺杆压缩机的工作原理、基本结构及特点。
比较全面的总结了喷油式螺杆压缩机在生产运行过程中的常见故障,结合工作原理及机组各部分的作用,清楚的分析了各个故障产生的原因。
1)压缩机机头温度过高冷却润滑油供给不到位或冷却润滑油温度高。
2)油过滤器压差高润滑油杂质过多,油因通过过滤器时阻力大影响循环
3)断油阀空气中的杂质影响了断油阀的工作
4)温控阀温控原料老化或由于空气中杂质的堵塞
5.2展望
螺杆压缩机取得进展的基础:
工作腔内喷油技术的应用。
采用工作腔内喷油技术,可对压缩过程进行内冷却,单级压力比可达8~10,而且排气温度较低(不超过150℃);并且阳、阴螺杆可以进行自啮合驱使,结构大为简化;同时,喷入工作腔的润滑油所起的密封作用使对螺杆的加工精度要求也相应降低。
精密螺杆专用铣床与磨床的研制成功。
这些生产设备的出现使螺杆型线的加工不仅精度大为提高,而且生产效率也大大提高。
噪声的降低。
气罩式降噪的实现使原本噪声比往复压缩机大的螺杆压缩机反倒变成了低噪声压缩机.
螺杆式压缩机广泛应用于矿山、化工、动力、冶金、医药、纺织、造纸、卷烟、化纤、建筑、机械逐部替代了其它种类的压缩机。
统计数据标明,冷冻等工业部门。
宽广的容量和工况范围内。
所有正在运行的容积式压缩机中螺杆空压机的销售量已占所有容积式压缩机销售量的80%以上。
20世纪50年代以后,螺杆压缩机得到了飞速发展,以至现在和可以预见的将来它将在很大范围内取代往复压缩机。
致谢
本课题在选题及研究过程中得到唐克生老师的悉心指导。
感谢在广汇液化天然气厂一起学习工作生活的同事们:
张峰建,姜新勇,马广智,马杰,许春,李勇,朱平,李飞,由于你们,我的实习生活过得精彩而又充实。
在这个过程中使我学到了我很多没有接触过的东西,我在这里向大家谢谢。
最后,感谢所有关心我、帮助过我的老师、同学和朋友!
参考文献
[1]邢子文.螺杆压缩机———理论、设计及应
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