喷油螺杆式空压机排气温度高报停机原因分析及解决.pdf

防爆技术与应用收稿日期2023-05-11作者简介李强强(1991),男,国家管网集团山东省分公司榆林管理站副站长,主要从事输气管道生产运行管理工作。喷油螺杆式空压机排气温度高报停机原因分析及解决李强强(国家石油天然气管网集团有限公司山东省分公司,山东济南 250000)关键词空压机;温度高报;停机摘要分析了喷油螺杆式空压机排气温度高报停机的原因,提出合理的解决方案,保证了空压机在夏季的安全平稳运行。中图分类号 U464.141 文献标识码 A 文章编号1004-9118(2023)03-0032-03DOI:10.14023/ki.dqfb.2023.03.009Analysis on over Temperature Shutdown of Oil Injection Screw Air Compressor and SolutionsLi Qiang qiang(Shandong Branch of China oil and Gas Pipeline Network Corporation Co.,Ltd.,Jinan Shandong 250000)Key words:air compressor;over temperature;shutdownAbstract:The reasons for over temperature shutdown of the oil injected screw air compressor were analyzed,and solutions were proposed to ensure the safety operation in summer.0引言喷油螺杆式空压机是回转式压缩机的一种,压缩空气作为动力风源,具有安全、经济、效率高等特点,喷油螺杆式空压机运行状况是否良好直接影响压缩机的运行,若空压机系统出现故障,将导致压缩机停机,致使场站停输影响下游用户用气,会造成非常严重的后果1。1机组运行出现的问题目前某压气站共投运 4 台英格索兰空压机,1#、2#空压机型号为 MM75,3#、4#空压机型号为R90i,其中 1#、2#空压机电机功率 75 kW,单台最大仪表风量 720 m3/h,3#、4#空压机电机 功率90 kW,最大仪表风量 900 m3/h,在日常运行过程中 3#、4#空压机作为主要供气机组交替运行,1#、2#空压机作为辅助机组交替运行。某压气站喷油螺杆式空压机是采用风机对压缩后气体及冷却液进行冷却。榆林地区夏季炎热,5 到 9 月份最高气温在33 以上,空压机房内的温度可以达到 40 左右,空压机房内温度升高,导致空压机吸、排气温度同时增加,当排气温度达到 110 时,空压机将连锁停机。2原因分析针对空压机排气温度高报停机问题,按照空压机“吸气压缩气体排气”整个工作过程,细致排查可能造成温度高报停机的所有因素。经过仔细排查,确定影响空压机高温报警停23电气防爆 2023 年 6 月第 3 期机的原因有设备和环境两个因素。2.1设备因素(1)测温元件不灵敏或故障,导致排气温度高报;(2)空压机空滤、油滤、油气分离芯堵塞;(3)冷却剂添加量不足或者冷却剂乳化;(4)温控阀故障,导致冷却剂无法充分冷却,直接回流至主机,造成温度高报停机;(5)冷却器内部结垢,冷却器导热系数降低,风机无法开启冷却;(6)冷却器外部脏堵,导致风机对压缩空气冷却效果减弱1。2.2环境因素榆林地区夏季温度较高,导致空压机房内温度升高,从而造成空压机排气温度高报停机。3主要原因确认针对以上分析的原因,对每一项原因逐条排查消缺,经过为期 6 个月的现场分析,最终确定出影响空压机排气温度高报停机问题的主要原因为以下 3 个方面:(1)空压机房温度较高;(2)冷却器内部结垢,冷却器导热系数降低,风机无法对开启冷却;(3)冷却器外部脏堵,导致风机对压缩空气冷却效果减弱。4解决措施对于确定的 3 方面原因,运用对比分析等方法,制定专项解决措施,确定最佳解决方法。4.1降低空压机房温度针对空压机房温度高的问题,降低房内温度,吸气温度及排气温度将会同时下降,经过分析,解决措施有两项。第一,开启空压机房轴流风机,增加空压机房通风,对记录的是否开启风机状态下的房内温度进行对比,温度基本没有变化。第二,关闭空压机房门,保证空压机正常吸气量的同时,关闭部分窗户,增加空调降低室内温度,需要 2 台空调投资费用以及每日电量及后期空调维保清洗费用,经过计算,需要费用较大,不符合降本增效理念2。因此,降低空压机房内温度的措施不可取,不建议采用此方案。4.2使用积碳清洗剂清除冷却器内部垢层UC-V205 是一种不需要加热和搅拌就能洗净严重积碳的高效清洗剂,具有超强渗透力,在不需要人工及外力处理情况下,细小复杂的零件内部的污物也可干净地清除,还不会损坏其零件精度3。空压机停止运行后,打开空压机出口排气阀,将排气压力放空为零,拆卸冷却器连接的冷却剂进出口软管接头,将冷却器冷却剂进口连接至循环泵出口,循环泵进口放入打开的积碳清洗剂桶内,冷却器冷却剂出口连接软管放入清洗剂桶内,启动循环泵用清洗剂清洗冷却器内部垢层,清洗时间持续 2 小时,清洗后待冷却器内部晾干,回装冷却器软管接头,启动空压机,空压机排气温度保持在 100 左右,持续运行不到半个月,空压机再次出现高温报警停机现象,证明造成空压机排气温度高报停机的真正原因不是冷却器内部结垢。4.3 使用压缩空气吹扫散热器,并增加移动式风扇榆林平均海拔 1 000 1 500 m,其梁峁起伏,沟壑纵横,地表支离破碎,水土流失严重。某压气站处于毛乌素沙漠边缘,春、冬季节风沙较大,风沙被吹到散热器翅片内,导致风机吹过冷却器的风量减少,冷却效果变差。每年春秋检技术人员将会用 0.7 MPa 的压缩空气清除冷却器内灰尘,并在风机侧增加移动式风扇,强化冷却效果。对冷却器吹扫除尘后,冷却效果有所提升,但效果不佳,排气温度仍然较高,空压机持续运行 2 3 天左右,将又会高温报警停机。4.4拆卸散热器,使用高压水枪清洗在机组持续运行中,空压机冷却器上沉积油污等污物,吹扫无法彻底清除,导致换热能力下降,影响设备正常运行。打开空压机出口排气阀,将排气压力放空为零,缓慢打开冷却剂加油口,在油水分离器底部排油阀接口处连接放油软管,打开排油阀排空压机油水分离器内冷却剂,待冷却剂排放完毕后,使用扳手将外壳护罩拆除,拆卸冷却器连接的冷却剂进出口软管及排放空气进出口管件,将冷却器拆卸。将冷却器四个接口使用塑料胶带扎好,防止清洗时进水。启动高压水枪对冷却器进行清洗(正反面清洗),保证冷却器翅片内污物全部清除。清洗后,再使用清洗剂清洗散热风扇叶片污物。清洗结束后,回装冷却器及各部件将设备恢复到原有状态。启动空压机,空压机排气温度保33防爆技术与应用喷油螺杆式空压机排气温度高报停机原因分析及解决持在 87 ,效果良好。5效果评价对空压机各项清洗措施进行比较,拆卸散热器,使用高压水枪清洗效果最佳。在冷却器清洗前后分别选取环境温度相近的两天进行清洗前后效果对比。5.1冷却效果定性分析冷却器清洗前后进行分析如表 1 所示:表 1冷却器清洗前后效果对比时间加载时排气温度/卸载时排气温度/环境温度/清洗前1029731清洗后948931从表中数据可以初步可以看出:清洗前空压机的 排气温度比 清洗后空压 机的排气温 度高8 。5.2冷却效果定量分析做出如下假设:(1)在运行过程中空压机的发热量 Q 不变。(2)散热风机输出功率不变。在这种工况下,空压机排气温度只与冷却器导热系数有关。设冷却器的导热面积为 A,环境温度 T,稳定运行时压缩机组单位时间内产生的热量为 Q,清洗之前,排出空压机气体的热量为 Q1,散热器中空气散发的热量为 Q2,换热器润滑油散发的热量为 Q3,清洗之后排出空压机气体的热量为 Q11,散热器中空气散发的热量为 Q22,换热器润滑油散发的热量为 Q33,根据能量守恒定律存在:Q=Q1+Q2+Q3Q=Q11+Q22+Q33即:Q1+Q2+Q3=Q11+Q22+Q33假设清洗前后空压机排出空气的温度不变,散热器中空气散发的热量不变,存在 Q1=Q11,Q2=Q22。即存在:Q3=Q33由于Q3=k1T1+T22-T0()MQ33=k2T11+T222-T0()M其中 k1为清洗前的换热系数,k2为清洗后的换热系数,M 为润滑油的质量,T1为清洗前润滑油进入冷却器的温度,T2为清洗前润滑油出冷却器的温度,T11为清洗后润滑油进入冷却器的温度,T22为清洗后润滑油出冷却器的温度,T0为环境温度。存在:k2k1=T1+T2-2T0已知 T1=102,T11=94,T0=31 所以:Z=k2k1=40+T232+T22由于空压机无冷却剂出冷却器温度探头,无法精确记录数据,根据经验,T2和 T22的变化区间大致在 3080 。换热系数提高的变化区间如下图 1 所示:图 1换热系数提高变化区间图由于 T2大于 T22,Z 值选择大于 1 的部分,从图中可以看出清洗后换热系数有一定程度的提高。总体来说,解决喷油螺杆式空压机运行过程中出现排气温度高报问题,拆卸散热器,使用高压水枪清洗,效果最佳。参考文献1张莉娟.浅谈空压机排气温度过高的原因和故障排除J.民营科技,2018(01):44.2韩维良,张顺廷.浅析螺杆空压机部件功用与故障排除J.通用机械,2010(02):78-80.3王胜,王海平.浅谈螺杆式空压机典型故障及处理办法J.云南化工,2018,45(12):139-141.43电气防爆 2023 年 6 月第 3 期