噴油螺桿空壓機斷油閥故障分析及解決
一、前言
在石油化工行業，壓縮空氣是裝置生產儀錶和氣動設備的主要動力氣源。噴油螺桿空壓機憑藉其具有運行可靠、效率高、壽命長、氣量不受排氣壓力影響、運行平穩不發生喘振、運行成本費用低等優點，得到了廣泛的應用。特別是做為一種先進的空氣動力設備，廣泛應用於公用系統為裝置提供儀錶風用的壓縮空氣動力。所以，空壓機組的安全運行，就保證了裝置儀錶風的穩定，確保生產裝置的安全運行。
我司某品牌的噴油螺桿空壓機在機組生產運行過程中，曾經發生過多次機組停機時斷油閥關閉不嚴，造成空壓機機頭反噴油事故。這樣不僅影響操作人員的人身安全事故，同時還造成了經濟損失。因此，對噴油螺桿空壓機組因斷油閥故障造成機組返噴油的原因進行深入的分析，並提出切實有效的處理措施，確保空壓機組長周期安全生產運行是非常重要的。
二、機組運行故障情況概述
1、我司噴油螺桿式空氣壓縮機概況
（1）空壓機概述
我司空壓站儀錶風系統使用的空氣壓縮機為某品牌75kW機型的噴油水冷螺桿式空氣壓縮機，型號LGD75/0131GC，其排氣量為12.8Nm3/min，排氣壓力為0.8MPa,為裝置儀錶風系統提供壓縮空氣，一備一用。該機組為撬裝式低雜訊、單級、噴油螺桿式空氣壓縮機。機組主要由螺桿壓縮機主機、電動機、油氣分離器、油冷卻器、氣冷卻器、氣液分離器、電氣控制箱以及氣管路、油管路、水管路、調節系統等組成。其流程簡圖如圖1所示。
（2）噴油螺桿空壓機油路系統原理、部件及其作用
噴油螺桿空氣壓縮機在運行時，混合有大量油霧滴（氣+油混合氣體）的高溫高壓空氣由壓縮機排入油氣分離器7（兼作油箱），在油氣分離器中大部分油通過旋風分離方式從壓縮空氣中分離出來，分離出的油沉積在油氣分離器的下部，然後靠氣體壓力迫使受熱的潤滑油通過油冷卻器9、油過濾器12及斷油閥11到達壓縮機機殼底部油槽，然後一部分潤滑油噴入到機殼內腔，潤滑油的主要作用為起到降噪、潤滑、冷卻和密封的作用；另一部分潤滑油通過機殼內部的各通道潤滑各類軸承和齒輪。壓縮空氣中剩餘的油通過油分筒旋風分離：即在重力和離心力的作用下，使油氣混合氣中95%的油分離出來，滴落到油分桶里，剩餘下5%的油通過油氣分離器濾芯過濾分離，分離出的集中於濾芯底部的少量潤滑油通過回油管抽回到壓縮機殼體內。噴入機殼內的潤滑油再與空氣混合，並被壓縮，再通過單向閥重新進入油氣分離器。
其中空壓機油路系統主要包括下列部件：
a.油氣分離器7
油氣分離器的主要功能是通過旋風分離（粗分）和油分濾芯（精分）將潤滑油從壓縮空氣中分離出來，其下部兼作油箱，用於存儲潤滑油。
b.斷油閥11
斷油閥裝於壓縮機機殼下部，利用壓縮機排口的氣體壓力打開。在機組運行時斷油閥始終是打開的。其功能是在停機時能迅速切斷油路，避免從油氣分離器過來的油繼續噴入壓縮機主機內，導致潤滑油從進氣口噴出。
c.油過濾器12
油過濾器的作用是濾去潤滑油中的雜質，以保證潔凈的潤滑油進入主機工作腔和各潤滑點。如果潤滑油中含有雜質，就會引起轉子型面、齒輪嚙合面和軸承的磨損，減少壓縮機主機的壽命。該機組採用集成溫度控制閥的油過濾器座，結構緊湊，溫度控制閥的作用是保證機組排氣溫度不低於溫度控制閥的設定溫度，以免壓縮空氣產生冷凝水，引起潤滑油乳化變質。當溫度偏低時，潤滑油通過溫度控制閥的常開旁通口經油過濾器、斷油閥直接進入壓縮機，此時潤滑油未經冷卻。當溫度超過設定值時，溫度控制閥的旁通口關閉，潤滑油進入油冷卻器進行冷卻，然後經油過濾器、斷油閥進入壓縮機。
2、機組故障概述
我司噴油螺桿空壓機在3年的生產運行過程中，也多次發生機組停機時斷油閥關閉不嚴，造成空壓機機頭返噴油事故。詳細見表1。
三、斷油閥故障原因分析及解決措施
空壓機組的油路系統是噴油螺桿空氣壓縮機的心臟，機組油路系統保持良好的運行狀態，是空壓機正常工作的前提。如圖1空壓機組系統流程簡圖所示，螺桿空壓機油路系統主要由壓縮機、油氣分離器、斷油閥、溫控閥（熱力閥）、油過濾器、油冷卻器及相應的連接管路組成。其中在整個油路系統中，斷油閥的作用是確保停機時，能迅速切斷油路，停止向主機工作腔供油，以免潤滑油從進氣口噴出。但噴油螺桿空壓機在近三年的生產運行過程中，停機時多次出現機頭噴油事故。從機組檢修的情況分析，機組停機時斷油閥關閉不嚴造成反噴油的故障主要有以下幾個方面的原因：
1、油氣分離器濾芯結垢堵塞失效，造成管路氣體不能泄壓，斷油閥不能正常關閉。
油氣分離器是噴油螺桿空壓機油路系統的關鍵部件，其主要功能是通過旋風分離（粗分）和油分濾芯（精分）將潤滑油從壓縮空氣中分離出來，其下部兼作油箱，用於存儲潤滑油。油氣分離器濾芯結垢堵塞失效，當油氣分離濾芯兩邊壓降過大（≥0.1MPa）或過小（≤0.02MPa）時，濾芯起不到過濾分離作用，則潤滑油在濾芯處分離不好。油氣混合通過控制氣體管路，阻塞控制氣體管路，導致控制氣體不能泄壓，斷油閥不能正常關閉，導致機組在停機時，機頭反噴油事故。
解決措施：做好機組的日常和定期維護保養，定期檢查油分濾芯有無堵塞或被擊穿，更換油氣分離器，一般機組每運行約2000～4000小時要定期更換油氣分離器。
2、最小壓力閥故障，管路氣體不能泄壓導致斷油閥關閉不嚴
如圖1，噴油螺桿空壓機最小壓力閥安裝於油氣分離器平蓋上，其作用有以下方面：
（1）保證起動時優先建立起潤滑油循環所需的壓力，確保機組的潤滑。
（2）在壓力達到最小壓力閥設定值後開啟，可降低流過精油氣分離器濾芯的空氣流速，確保油氣分離的效果，並使油氣分離濾芯不因壓差太大而受損。
（3）具有單向閥的作用，機組卸載時能防止管網中的壓縮空氣倒流至油氣分離器和壓縮機主機中，從而造成管路氣體不能泄壓導致斷油閥關閉不嚴，發生機組在停機時，機頭反噴油事故。
因此，如果最小壓力閥故障，螺桿空氣壓縮機在停止運行時，會因最小壓力閥提前關閉，控制氣體不能泄壓導致斷油閥關閉不嚴，發生機組在停機時機頭反噴油事故。
處理措施：
（1）定期對最小壓力閥進行清洗維護。
（2）檢查最小壓力閥活塞和彈簧是否完好。
（3）損壞時需更換最小壓力閥。
3、電磁閥故障失效，造成控制氣體不能泄壓，導致斷油閥關閉不嚴.
噴油螺桿空壓機在生產運行中，如常開、常閉電磁閥因使用老化，閥芯失效或電磁線圈失效，則電磁閥將無法打開或無法關閉，控制氣體不能泄壓，導致斷油閥關閉不嚴，發生機組在停機時，機頭反噴油事故。
處理措施：對故障電磁閥進行檢修維護，確保電磁閥完好靈活好用。如無法維修時，建議更換損壞的電磁閥。
4、機頭單向閥故障，導致排氣管中的油反噴回機頭
噴油螺桿空氣壓縮機在停機時，因機頭單向閥關閉不嚴，導致排氣管中的油反噴回機頭。
處理措施：對單向閥進行清洗，檢修維護，確保單向閥完好靈活好用。如因閥密封面磨損，維修後還是關閉不嚴，建議更換損壞的單向閥。
5、斷油閥閥芯故障，造成斷油閥關閉不嚴
斷油閥裝於壓縮機機殼下部，利用壓縮機排口的氣體壓力打開。在機組運行時斷油閥始終是打開的。其功能是在停機時能迅速切斷油路，避免從油氣分離器過來的油繼續噴入壓縮機主機內，導致潤滑油從進氣口噴出。斷油閥因使用時間過長，閥體內的彈簧、閥芯在高溫潤滑油（90～100℃）的浸泡下彈簧的應力改變，導致彈簧的張力減弱，在空壓機停機時不能關閉閥芯，油氣分離器中的潤滑油經斷油閥反灌回機頭造成潤滑油從進氣口反噴故障。
處理措施：
（1）拆下斷油閥檢查閥芯及閥座內是否有雜物及拉毛現象，進行修復。當閥芯或閥座卡死時，則需檢修或更換閥芯或閥座。如不能修復可更換新的斷油閥。
（2）當彈簧失效時，調試或更換彈簧，確保斷油閥工作正常。
（3）檢查斷油閥的電磁閥是否正常。
（4）技術改造：調試或更換彈簧沒能較好地使問題得到解決，因此為了增強彈簧的作用，在斷油閥彈簧底帽端蓋內加一個外徑32mm，內徑25mm，厚度3mm的普通碳鋼墊子，增加了彈簧的長度，使彈簧自然總長度達到103mm。彈簧的彈力增強，在開機時不會影響斷油閥打開，縮短了閥芯的間隙，在停機時可以正常關閉閥芯。經過反覆開、停機和8000小時的滿負荷運行證明，斷油閥在各種狀態下都能開啟、關閉靈活，空壓機未出現因斷油閥不能關閉造成機頭反噴油的情況。下圖為斷油閥閥芯結構圖。
結束語
噴油螺桿空氣壓縮機與其它類型的空壓機相比，其有較多的優點：運行可靠、效率高、壽命長、安全性好、氣量不受排氣壓力影響、運行平穩不發生喘振等優點，適用於各種條件下的作業場所。因此，要使噴油螺桿空氣壓縮機組運轉良好，長周期安全平穩生產運行，我們應該要加強機組的日常維護保養、點檢、巡檢，按設備的保養周期進行定期保養，深入了解螺桿空壓機的性能、結構和工作原理，明確各個部件的作用，熟練掌握螺桿空壓機的運行參數，當螺桿空壓機出現異常情況時，就能透過表面現象，找出故障的真正原因，及時、準確地排除各種故障，確保螺桿空壓機的安全正常運行。
通過對機組幾次發生的停機時斷油閥關閉不嚴造成反噴油的故障的檢修維護和技術改造，解決了螺桿空壓機在停機時因斷油閥不能關閉造成機頭反噴油的問題，從而消除了螺桿空壓機停機時的安全隱患，降低了生產運行費用，實現了預期目標。
總之，做好機組的日常維護和定期維護，堅持科學的管理，降低設備故障率，才能降低設備維修和管理成本，確保設備的安全運行，提高企業的經濟效益。
參考文獻
【1】JB/T6430-2014《一般用噴油螺桿空氣壓縮機》；
【2】SHS 02021-2004《螺桿壓縮機維護檢修規程》；
【3】王福利 田吉新 戴有恆.《石油化工廠設備檢修手冊壓縮機組》.中國石化出版社.2007；
【4】中國石油和石化工程研究會.《煉油設備工程師手冊（第二版）》.中國石化出版社.2009。
作者簡介
石芝鋒，男，本科學士，中級工程師，過程裝備與控制工程專業。在石油化工及燃氣行業從事設備專業技術管理工作近8年，精通煉廠設備管理及故障處理。現任廣西欽州泰興石油化工有限公司設備主管和設備工程師，在煉廠加氫裝置從事設備專業技術管理。
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