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螺杆压缩机润滑油基础知识及故障处理

  • 发布日期:2017-02-05
螺杆压缩机润滑油基础知识及故障处理

造成螺杆压缩机高温的原因有很多,本文仅就润滑系统的故障来解决,提供润滑油的基础知识以及清洗方法,以期延长螺杆压缩机的使用寿命。

空压机运行高温现象是售后服务过程中的常见问题之一,空压机主机排气温度是影响空压机安全、可靠、稳定运行的重要因素。空压机运行超温在夏天是一种常见现象,因此往往不能引起空压机管理人员的重视。高温的发生不仅影响生产,还会加剧设备的损耗,缩短其正常使用寿命。此外高温还会加速空压机油劣化,引起润滑性能降低、闪点下降等,有时高温还会在内外因共同作用下引发油品自燃,导致空压机烧毁,甚至发生爆炸事故。因此,应高度重视设备运行中出现的高温问题,及时消除隐患,保障生产用气要求。

空压机设备正常排气温度处于75℃~95℃之间,排气温度低于压力露点时会产生结露现象,使系统内出现较多的水分,导致润滑油乳化,影响润滑效果。严重者可能会因为冷凝水较多,使油气桶内的润滑油因为比重关系全部排入空气管网中。这不但增加后处理难度,而且会使主机轴承不能及时得到润滑而烧毁,最终导致主机故障。而高排气温度,使压缩机为考虑膨胀而预留的间隙增大,高泄漏让压缩机的效率降低,导致电能消耗依旧,而产气量却下降。温度过高还会使润滑油在金属的催化下出现热分解,产生有害的游离碳和酸类物质,导致积碳淤积,堵塞油路,严重者会使主机结焦卡死。尽管螺杆空压机设计有高温保护(110℃自动停机),但还是要谨慎对待空压机长期高温问题。

螺杆空压机高温的原因

空压机面板显示排气温度高,需首先确认温度传感器是否误显示,可用便携式红外线测温仪或热成像辅助确认,其他原因可大体分为冷却系统、润滑系统、设备主机等系统设计几个部分分别确认。

一、冷却系统

冷却系统可考虑的因素有环境因素,室内通风情况,冷却器堵塞,冷却水、冷却风量不足等。

1、环境因素、室内通风情况

因设备运行中会产生大量热量,此热量如不及时导出室外,可能在室内造成空气封闭循环流动,即空压机换热排出的热量会由空压机进气口再行吸入,如此恶性循环,设备将持续高温。根据设置场所的换气状态判断环境温度超过40℃ 时,有必要进行强制换气。

室内换气的注意事项:

●进、排风口位置

进气口尽量设在房屋低矮处,并且不易吸入环境粉尘和有害气体的位置,在多粉尘等恶劣环境下应适当配备进风口过滤装置。排风口一般设置于屋顶或墙壁的上方,并加设防护设施。

●排风通道

排风通道流通面积应足够大;

排风通道尽可能短以降低流阻,根据压缩机的排风量,计算排风通道的阻力,如果压力损失超过20Pa时,需设置辅助排风扇;

为方便检修,采用可拆卸式结构的排风通道,可用帆布或白铁皮等起连接和平衡作用的风罩,避免过度拉近和振动传递。可以安装灵活调节的活叶板,在冬季时可以关闭通道避免温度过低。

2、冷却器堵塞

冷却器有风冷板翅式换热器和水冷壳管式换热器等,随使用时间推移,因环境或冷却水水质等关系,冷却器会出现堵塞现象,这个可以通过冷却器入口及出口温差即可确认。板翅式换热器是由一张张矩形板片与换热管组成的换热管束,对于风冷式换热器的堵塞可用0.2MPa以上压缩空气反复吹扫,严重者可整体拆卸清洗。对于水冷管式换热器,它主要由外部壳体、内部冷却器两部分组成,因不同厂家设备可能管程和壳程流经介质不同及现场使用冷却水质不同,对于管式换热器的堵塞需要通过不同化学药剂进行循环清洗。

3、冷却水、冷却风量不足

●冷却风量不足

查看控制面板风机启停温度是否设置合理、冷却风扇是否及时动作或损坏;吸气口防风尘网应定期吹扫,防止堵塞;另外排风通道的设计安装不合理,排风量过小或通道阻力大,都会影响设备的气量,导致空压机排气温度升高。

●冷却水量不足

查看冷却水水温高低,水温高使得冷却水与润滑油间的温度缩小,降低换热效果;另外,冷却水量不足,高温润滑油的热量不能及时被循环冷却水降温,导致温度越来越高。通常要求冷却水回水水压不低于0.15MPa。

二、润滑系统

喷油螺杆空压机不像无油机那样必须有专门的油泵,螺杆压缩机润滑油的循环是借助油分与主机喷油口之间的压差来维持。

1、润滑油

润滑油是螺杆压缩机中非常重要的工作介质,需具备高氧化性、高闪点、高温稳定性强;既要具有流阻小,又要具有冷却、降噪、润滑、密封功能。

润滑油循环过程中,由于压缩机转速高,油的循环速度快,润滑油在有铜、铁等金属催化剂存在的高温条件下,油品极易老化,且油品处于高温搅拌状态,很容易形成泡沫。如果油位过高(判断油位,最好在空压机加载状态下观察油位计更为准确),大量泡沫会进入油分,使得气体通过阻力增大,油耗增加,严重者造成高温、过载喷油等。

润滑油的性能品质和使用周期对设备稳定可靠运行有决定作用,若使用不当,可导致压缩机严重高温,甚至主机故障。

润滑油在保养周期内,随时间推移会有所损耗,此时因为油气桶内油量减少,设备运行温度会有所增高。根据运行油位计指示,达到最低限时,就需要停机补充润滑油,润滑油的连续补给,并不会改善其劣化状态,因此若压缩机到达油品更换周期,需全部排空更换压缩机专用润滑油。压缩机如在多粉尘及高温环境下运行,换油周期应视具体情况提前更换(正常工况下换油周期是2000小时的,建议缩短到1000-1500小时;正常工况下换油周期是4000小时的,建议缩短到2000-2500小时;其他换油周期的以此类推)。

在条件许可的情况下,压缩机润滑油可以采用定期抽验的方法,根据油样结果酌情是否更换。一般压缩机设备运行一年左右,建议对压缩机整个油路系统做一次系统在线清洗,有条件的用户每次换油前做一次系统在线清洗;在线清洗剂类似保健品,它的消费对象是螺杆压缩机整机养护。随着螺杆压缩机的日益普及,由于螺杆压缩机保养知识的缺乏,处于亚健康的螺杆压缩机也越来越多,螺杆压缩机在线积碳清洗剂也就应运而生,在线清洗剂由于其免拆卸、方便使用、提升设备效率等优点,很快被市场接受。但要明确的是:在线积碳清洗剂只有在每次压缩机换油时,坚持使用才能减少油路结焦积碳几率。若主机机头和油路已经严重结焦积碳,就必须改用线下清洗(主机、油管、冷却器拆下来浸泡或外力循环清洗,油气桶底部胶状物浸泡刷洗)。

2、温控阀动作不良

温控阀作为压缩机设备润滑油路的中枢,性能的优劣直接关系着压缩机的高温与否。温控阀主要控制压缩机的最低喷油温度,因为较低的喷油温度会使压缩机油分内因为压力露点关系而析出冷凝水,容易产生压缩机润滑油乳化现象,缩短润滑油的使用寿命。当温控阀感温探头测得的油温低于其动作值时(感温元件的动作值有55℃和71℃等),则润滑油从油气桶经油过滤器直接到主机;当温控阀感温探头测得的油温高于其动作值时,内部感温探头顶针动作,推动阀芯打开阀内旁通,使有流经冷却器,冷却后的油经油滤回到主机。

3、油过滤器堵塞

螺杆式压缩机的油过滤器一般为旋装式纸质过滤器,过滤精度为12um时有50%的杂质分离率,过滤精度为30um时为99%的杂质分离率,能除去润滑油中的大部分杂质,保证主机正常润滑。油滤内底部有止回安全阀,随使用时间推移,沉积在滤纸上的杂质颗粒会引发压差增大,当达到一定压差值时,旁通阀打开,润滑油不经过过滤即喷入主机,这样确保主机足够润滑。但通过旁通阀进油后,润滑油中的大量杂质也带入机头,如不及时处理,会大大缩短压缩机包括轴承的使用寿命。

4、高压胶管和二次回油管路

目前有一大部分螺杆压缩机使用的循环油管为胶管,随使用时间延长,胶管长期处于高温高压下,可能会出现露点,导致设备高温报警。更换新油管时要保证不能低于原有管路的油管管径,否则有可能因流量不足发生开机瞬间高温,设备停机。

二次回油管位于油气桶的上部,在油分芯内部的一根铜管,经过回油单向阀与机头相连。它的作用是把不断沉积于油分芯底部的润滑油吸入机头。如果回油管堵塞,使沉积于油分芯内的润滑油随着分离后的压缩空气进入后部空气管道,不但会增加后处理的困难,还会使油耗增加,长此以往设备缺油,高温报警。

三、设备主机再压缩及过负荷

压缩机运行多年后,随着主机轴承的磨损位移和转子的机械摩擦,导致转子的内泄漏越来越严重,即前一个压缩腔压缩后的高温油气混合物泄漏到下一级工作压缩腔内继续被压缩,导致主机排气温度居高不下。运行中可以倾听机头油污异响,可用红外测温仪测量主机各部位温度,如有异常高温,需细查。

压缩机过负荷运行同样会引起排气高温现象发生,检查压缩机面板设置的加卸载压力,有无超出额定压力的情况,此外容量控制系统不良也会造成压缩机卸载后不能及时全部关闭进气阀,导致压缩机压力缓慢升高,设备超压运行。油分芯堵塞时,高压的油气混合物停留在油气桶内,而后部管路中压力传感器测到的压力却很低,此时压缩机会根据压传给出的信号继续超负荷加载运行,造成设备高温。

润滑油的替换与应用

了解了螺杆压缩机高温的原因之后,我们在本文仅探讨因润滑系统原因导致的高温及改善措施,因此,再了解螺杆压缩机的各种润滑油属性也非常有必要。

1、普通矿物油

工作条件:中等条件,兼容性强。在正常工况下,推荐换油周期2000小时,避免结焦积碳形成,抗磨和腐蚀。

2、优质矿物油

工作条件:苛刻条件,在正常工况下,推荐换油周期3000小时,容许螺杆压缩机低温下启动(-20℃)。

3、加氢裂解矿物油

工作条件:苛刻条件,在正常工况下,推荐换油周期4000小时,容许螺杆压缩机低温下启动(-25℃)。

4、半合成油

工作条件:苛刻条件,在正常工况下,推荐换油周期5000小时,容许螺杆压缩机低温下启动(-36℃)。

5、合成烃油(PAO)

极佳的分水性,低挥发,可降解,兼容性强,聚乙二醇(聚醚)、硅油除外。在正常工况下,推荐换油周期8000小时,容许螺杆压缩机低温下启动(-40℃)。

6、合成酯油

无残炭,具备油路清洗功能,可降解,兼容性强,能跟任意矿物油融合,聚乙二醇(聚醚)、硅油除外。在正常工况下,推荐换油周期8000小时,容许螺杆压缩机低温下启动(-40℃)。

7、聚乙二醇(聚醚)油

可降解、无积碳、低挥发等,兼容性差。在正常工况下,推荐换油周期8000小时,容许螺杆压缩机低温下启动(-50℃),专门针对使用聚乙二醇(聚醚聚酯)的螺杆压缩机主机。

8、合成硅油

十年免更换,适用喷油螺杆,不产生积碳、油泥或碳漆,管路系统不会残留润滑油副产物,与各种金属材料和密封件匹配性好。外观为无色透明水装液体,另外,粘度指数极高,容许螺杆压缩机低温下启动(-65℃),专门针对原厂使用硅油的螺杆压缩机主机。

那么,不同基础油的螺杆压缩机润滑油成品能否兼容呢?请参照以下表格。



如何解决压缩机系统油垢

在压缩机工作过程中,由于被压缩的空气吸收了功,从而引起被压缩空气温度上升,热量会通过许多途径从压缩气体中传出,这些途径包括壳体、润滑系统、散热系统等等。压缩机实际工作中有10%~20%的功转换成热能,而这些热能都被压缩空气和润滑油吸收。

压缩机排气温度越高,油分的使用寿命越短。因为温度高,会有更多的润滑油处于气态,增加油分的工作困难。温度过高必然降低润滑油的使用寿命,以及所有密封件及管路的使用寿命。

设备在运行过程中过高的油温会降低输气系数和增加功率消耗,甚至出现轴承散珠事故。温度过高还会使润滑油在金属的催化下出现热分解,生成对工作有害的游离碳、胶质和水分,日积月累,这些物质若遇瞬间高温则导致积碳形成,严重时导致主机螺杆咬死。

因此,解决压缩机系统油垢、胶质物或积碳的方法就是清洗。

目前空压机售后服务单位大多采用在线清洗剂、酸性清洗剂、碱性清洗剂和溶剂型清洗剂,酸性和碱性清洗剂一般称为水基清洗剂。溶剂型清洗剂和水基型清洗剂各有利弊:

1、在线积碳清洗剂一般选用油性清洗剂。分为两种,一种是添加剂,可以按比例添加到即将要保养的压缩机油路随机运转,主要分解清理油路系统的轻度油污;一种是清洗油,压缩机保养前放掉旧油,直接加注该清洗油,待运行30分钟至2个小时排出,系统加注新油。若系统胶质物或积碳严重,建议选用水基清洗剂或溶剂型清洗剂行进拆机浸泡清洗。

2、水基清洗剂是以水为基质的清洗产品,对环境安全。一般推荐循环清洗,浸泡清洗时效果相对缓慢,与以有机溶剂为基质的产品相比有很多优点,例如:价格便宜、使用方便。缺点:需大量用水冲洗,碱性清洗剂与油污发生反应,生成易溶化合物,使油垢溶解,然后用水将其冲洗干净。清洗时需谨慎观察,防止造成合金的晶间脱铬形成点腐蚀。

3、溶剂型清洗剂是以有机溶剂为基质的清洗产品,溶剂型清洗剂大致分两种:一种是有两层液体构成,上层为水性防护液覆盖,下层为强力渗透剂的溶剂型清洗剂;另一种是有强力渗透剂和增效剂精制而成的纯溶剂型清洗剂。清洗效果后者较明显,后者的缺点是沸点低,挥发较快;优点是清洗后不残留水分,迅速干燥,不需用水清洗。

注意事项:散热器清洗时内部机油会带出来很多,所以在清洗好以后重新开机前需添加新的机油来补充管路和换热器内部的空间,防止开机瞬间因缺油而引起高温现象。

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