蒋雅彬

(东风汽车公司 水务公司，湖北 十堰 442000)

1 问题及现象

东风水务公司吴家沟水厂2011年完成了部分设备更新(清水泵房所有水泵机组及高低压配电柜全部更新)，使用了西门子电机和变频技术。

新设备投入运行后，虽然在稳定性和节能降耗方面大幅度提升，但由于吴家沟水厂原水净化工艺仍使用老设备，包括加矾加氯，沉淀池、DA滤池，以至于系统仍然故障频发。故障表现为开机后半小时内自动停机，当夏天环境温度较高时开机约15分钟后自动停机。停机后运行人员需等待10分钟方能手动启动，启动后很快又发生停机现象。经观察，发现老设备是系统整体稳定性差的主要来源，其中故障率最高的是空压机房两台空压机——宁波欣达螺杆压缩机有限公司生产的SF7.5A螺杆式空压机，使用年限约7年。两台空压机一备一用，为DA滤池进水口气动闸阀提供压缩空气。两台空压机均出现此现象，严重影响DA滤池正常工作。

2 故障分析

该螺杆式空压机包括：电机，螺杆主机，空气过滤器，控制电磁阀，油过滤器，油气分离器，温控阀，油罐，散热风扇，冷却器。空压机工作时，空气先经过预过滤网，然后通过空气过滤器及进气控制器，进入螺杆主机压缩腔与润滑油混合，通过两个非对称转子进行线性的、连续的压缩。经过压缩的油气混合物进入油罐及分离系统进行三级分离(离心、自重和精分离)。经过分离的压缩空气通过冷却器降温后排出，压力开关系统控制排气压力。当机器运行时，螺杆压缩机润滑油靠系统内压力差自动循环，无须油泵。刚开机时，最小压力阀关闭以保证润滑油油循环所需的最小压力。除了润滑，润滑油还起到密封、冷却和降噪的作用。高效的油气分离器和高效冷却器确保输出高品质压缩空气。

工作循环可分为吸气、压缩(压缩与喷油)和排气三个过程。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。

润滑油流程：分离油罐(油气罐)→温控阀→冷却器(温度未到温控阀设定值时旁通)→油过滤器→主机(因气压差而变成雾状的润滑油被喷入压缩腔，从而达到降低温度、密封和润滑的作用)→分离油罐(油气罐)

空气及油混合气体在分离油罐(油气罐)内经过旋转分离、转折、碰撞，大部分的油滴被分离出来，剩余的小部分油滴再经过油精分离器被分离出来，这部分油被插入油精分离器内的管子抽出，经节流单向阀流入主机的低压部分。节流单向阀的节流作用是使被分离出来的油全部被及时抽走，而又不放走太多的压缩空气，如果节流孔被堵，油精分离器内将积满油，会严重影响分离效果。节流单向阀的另一个作用是防止停机时，主机内的润滑油倒流入油精分离器内。

分离油罐内的热油流入温控阀，温控阀根据流入油的温度控制流到冷却器和旁通油量的比例，以控制排气温度不至于过低，过低的排气温度会使压缩空气中的水分在分离油罐内析出，使油乳化，最后油经过油过滤器喷入主机。

润滑油循环由分离油罐与主机低压腔之间的压差维持，为了机器在运行时保持油的循环，必须保证分离油罐内始终有0.2-0.3 MPa的压力，最小压力阀就是起到这一作用的。

通过置换法，更换油气分离器、滤油器、温控阀、电磁控制阀等配件，故障并未消除，检查电机、螺杆主机、油罐、气路、油路系统，均工作正常，故将故障原因锁定为空压机冷却系统。

根据温度显示仪显示，空压机工作后10分钟内温度由30℃升高到95℃，并很快升至110℃，当温度显示仪数值到达110℃时，空压机进入保护性停机状态。以防止设备高温损坏，因温升过快导致短时间内停机，属非正常工作状况。

综合分析后判定故障原因为空压机冷却系统温升过快，散热效果不好。当空压机工作后压缩机内部高温机油通过油管送至空压机顶部散热片，通过安装在散热片下方空压机自带风扇对散热片送风散热，散热片上方由镀锌板制直径400 mm的通风管将热空气送至空压机房墙外，由装在墙上一轴流风机对通风管进行强制性抽风。空压机自带散热风扇的缺省设置为温度到达85℃开始工作。

导致温升太快散热不良原因有两点：一是散热片积尘积油，二是抽风量不够。

2.1 散热片积尘积油

散热片所处位置隐蔽，很难进行日常清洁，造成大量积尘积油，影响散热效果。清理时需将其上方通风管整体拆下，工作量很大。另因下方有电机等电气元件，用水冲洗除油时会损坏电路。(图1)

图1 散热风扇、散热片(隐藏)、通风管

2.2 抽风量不够

通风管有三个进风口，分别对应两台空压机(一备一用)和一套反冲洗自动控制柜，轴流风机同时对三台设备抽风，导致单机抽风量不够，热空气在通风管内滞留时间过长，影响散热效果。(图2)

图2 通风管

3 改造方案

确定故障原因后，可以确认空压机机组本身并无故障，只是外部增设的通风管影响了其散热效果，故需针对通风管的结构进行改造，改造效果应方便散热片维护和增加通风管单机抽风量。另可增加空压机散热风扇工作时长，以辅助增加散热效果。

3.1 通风管开维修孔

图3 通风管开孔

图4 散热片日常维护

为方便散热片日常除尘除油维护，将通风管靠近散热片位置开孔(图3)，用镀锌板做盖板加胶皮垫密封，需要做除尘处理时，拆下盖板，用压缩空气管伸进去除尘。需做除油处理时，可拆下散热片底部风扇电机，用塑料布包住下方电机安装板，塑料布延伸至空压机外，再由盖板开口处对散热片喷可去油污的清洗剂，之后用压力水冲洗散热片，可彻底清除油污。塑料布的作用是防止水溅到空压机内电机及电路。(图4)

3.2 调节散热风扇启动温度

通过调节散热风扇温控开关，将启动温度由85℃开始工作改为30℃，增加其工作时间，以提高散热效果。

3.3 通风管内加装挡板

考虑到两台空压机为一备一用，故将两台空压机上方通风管内各装一挡板，外接定位手柄启闭，挡板结构类似蝶阀，开机时开启挡板，换运行另一台空压机时，则关闭挡板，开启另一空压机挡板，这样可使墙上轴流风机有针对性地对运行中空压机进行单独抽风。(图5)

图5 挡板结构示意图

3.4 减少通风管旁路

空压机房内反冲洗控制柜产生热量并不大，因此将柜顶通风管封闭，使轴流风机更多地对空压机进行抽风，提高抽风效果。

4 结语

通过以上措施，可保证吴家沟水厂两台螺杆式空压机正常运行，空压机散热效果比改造前提升超过2倍。当然，如果空压机房加装空调，或者重新设计通风管道，对每台空压机配专用轴流风机进行抽风，效果将会最好，但相对成本会比较高，以上几点措施的特点是材料费用低，结合实际，实施方便，效果显著。