【壓縮機網】一、前言
在石油化工行業，噴油螺桿空壓機憑借其具有運行可靠、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等優點，得到了廣泛的應用。特別是在公用系統做為一種先進的空氣動力設備，廣泛應用于空壓站為裝置提供儀表風用的空氣。然而在噴油螺桿空壓日常生產運行過程中，機組也經常發生氣源含油量高，機組跑油故障，這對機組的長周期安全運行帶來很大的影響。其中油氣分離部件，也就是油分，是有油潤滑回轉式空壓機和真空泵的重要部件，作用是將油氣混合物中的油和壓縮空氣分離出來，使油重新回到油循環系統，從而降低出氣含油量。在噴油螺桿式空壓機上油分得到了非常廣泛的使用，一般用于噴油螺桿式空壓機的油分要求是，經過油分處理后的出口壓縮空氣殘油量≯3ppm。若空壓機出口空氣含油量超標機組耗油量大，說明機組跑油，空壓機出現跑油除了會污染后處理設備，如干燥機和精密濾芯，還會影響生產的產品質量，導致某些生產設備不同程度的損壞。因此，針對性的對空壓機跑油現象進行原因分析，并提出有效的處理措施，對指導空壓機組出現油分跑油故障的快速處理有一定的現實指導意義。
二、機組故障案例
1、噴油螺桿式空氣壓縮機概況
我司空壓站儀表風系統使用的空氣壓縮機為某品牌132kW機型的噴油水冷螺桿式空氣壓縮機，其排氣量為24.0Nm³/min，排氣壓力為0.8MPa,為裝置儀表風系統提供壓縮空氣。該空壓機組為單級、噴油、撬裝式低噪聲螺桿式壓縮機。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。
噴油螺桿空壓機油路系統流程：
在油氣分離器7（兼作油箱）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，然后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，然后一部分潤滑油噴入到機殼內腔，潤滑油的主要起到降噪、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。壓縮空氣中剩余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，剩余5%的油通過油氣分離器濾芯過濾分離，分離出的集中于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，并被壓縮，再通過單向閥重新進入油氣分離器。
2、機組油分跑油導致排氣溫度高故障停機
2017年5月20日16：30，運行中的空壓機J-6001B突然連鎖停機，到現場檢查發現PLC顯示屏顯示排氣溫度高報警。為了確保裝置生產的安全運行，換備用機組J-6001A,故障機組J-6001B停機檢修。對機組進一步檢查發現主要存在以下幾個方面的問題：
1）油氣分離器油位非常低;
2）出口壓縮空氣含油量高;
3）在空壓機出口干燥機系統各排凝閥發現有好多油。
綜上，可判斷為空壓機組油分跑油，導致機組潤滑油量逐步減少，滿足不了機組的冷卻和潤滑要求，導致機組排氣溫度高報警連鎖停機故障。
三、空壓機組油分跑油原因分析及解決措施
噴油螺桿空壓機油分跑油的原因常見主要有以下幾個方面：油分質量問題、空壓機系統故障、油分安裝不當、油氣分離系統設計有缺陷等。而在實際的使用過程中，我們發現大部分的故障投并非油分的質量問題造成的。那么，除了油分質量問題以外，還有哪些原因會導致油分跑油？我們在實踐中總結出以下幾種情況同樣會導致跑油：
1、潤滑油加油過多
加油量過多，超過正常油位（一般油位為1/2～2/3），油氣分離器分離效果不佳，部分潤滑油會隨氣流帶走，導致耗油量過大。
解決措施：機組停機后，待油氣分離器桶內氣壓泄放為零后，開啟放油閥，將油排放至正常油位（一般油位為1/2～2/3）即可。
2、使用不合格的潤滑油
螺桿空壓機都有高溫保護，其通常跳機溫度為110～120℃左右，而當空壓機使用不合格的潤滑油時，在排氣溫度高時就會出現不同程度的耗油現象（一般溫度越高，耗油量越大），其原因是高溫時經過油氣分離器桶初級分離后有部分機油微滴可與氣相分子具有相同的數量級，分子直徑≤0.01μm，油分難以將其捕捉分離，導致耗油量過高。
解決措施：查找引起高溫的原因，解決問題降低溫度，選用質量好的、合格的潤滑油。
3、單向閥損壞
若回油單向閥損壞（由單向通變成雙向通），停機后油分罐內壓則會將大量的潤滑油通過回油管倒回油分內部，下次機器運行時，油分內部的機油將無法及時吸回機頭，導致部分的機油隨著分離后的空氣跑到空壓機外（此種情況常見于未裝置油路截止閥和機頭排氣出口單向閥的機器）。
解決措施：拆下后檢查單向閥，如有雜物將其卡住，清理雜物即可；如單向閥已損壞，則更換新品。
4、z*小壓力閥故障
若z*小壓力閥的密封處有泄漏點或z*小壓力閥提前開啟（因各廠家設計開啟壓力各有不同，通常范圍在3.5～5.5kg/c㎡之間），那么機器在運行初期建立油氣罐壓力時間就會增長，此時處于低壓狀態的氣體油霧濃度高，通過油分時流速快，油分負荷加重，分離效果降低，導致耗油量大。
解決措施：檢修z*小壓力閥，必要時更換。
5、油氣分離罐設計不規范
若空壓機在設計油氣分離器時，初級分離系統設計不合理，初級分離效果不理想，使進油分前的油霧濃度含量很高，油分負荷過重，處理能力不足，導致油耗過高。
解決措施：對油氣分離器改進設計，提高初級分離的效果。
6、回油管路堵塞或安裝不當
當回油管路（包括回油管上的單向閥及回油濾網）有異物堵塞時，分離后凝聚在油分底部的機油就無法回到機頭，已經凝聚的油滴又被氣流吹起，隨著分離后的空氣一起被帶走。這些異物通常是由安裝時掉落的固體雜質造成。在更換、清洗、維修空壓機時，回油管未插到油分底部（參考：距油分底部弧心1～2mm較好），導致分離出來的機油無法及時回到機頭，積聚的機油會隨著壓縮空氣一起跑出去。
解決措施：
（1）停機，待油桶壓力泄放至零后拆下回油管的所有管件，將堵塞的異物吹出即可。安裝內置油分時注意清理干凈油氣桶蓋，同時留意油分芯底部是否有固體顆粒殘留。
（2）停機，待泄壓歸零后，將回油管調整至合理高度（回油管距油分底部1～2mm處，斜口的回油管可以插到油分底部）。
7、用氣量大，超負荷低壓使用
空壓機負荷低壓使用是指用戶使用空壓機時，排氣壓力并未達到空壓機本身的額定工作壓力，但基本能滿足某些企業用戶的用氣要求。例如：企業用戶增加了用氣設備，用氣量增大，使空壓機排氣量與用戶的用氣量無法達到平衡，假設空壓機額定排氣壓力8kg/c㎡，但實際使用時壓力只有5kg/c㎡甚至更低，這樣空壓機長期處于負荷運行狀態，無法達到機器的額定壓力值，導致耗油量增大。其原因是在排氣量不變的條件下，油氣混合物經過油分時流速加快，油霧濃度過高，使油分負荷加重，z*終導致耗油量大。
解決措施：建議與廠家聯系，調換一款能匹配低壓使用的油分產品。
結束語
空壓機出現跑油現象，是一個比較常見而又復雜的問題，當出現這種情況時，不要簡單的把問題歸咎在油分上，而應對空壓機進行系統而合理的檢查，逐一排除影響因素，從而找出真正的原因。因此需要深入了解和掌握空壓機出現跑油的原因，對快速處理和解決機組跑油故障，確保空壓機組安全平穩運行。
為了確保機組的安全平穩運行，應該加強機組的日常和定期維護保養工作；機組要定時定點進行巡檢點檢工作，及時發現機組在運行過程中的隱患，確保機組的安全運行。同時崗位操作人員要嚴格按照設備安全操作規程進行操作，嚴禁違規操作。只有堅持科學的管理，才能降低設備故障率，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
【2】SHS 02021-2004《螺桿壓縮機維護檢修規程》
【3】JB/T6430-2014《一般用噴油螺桿空氣壓縮機》
【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。
在石油化工行業，噴油螺桿空壓機憑借其具有運行可靠、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等優點，得到了廣泛的應用。特別是在公用系統做為一種先進的空氣動力設備，廣泛應用于空壓站為裝置提供儀表風用的空氣。然而在噴油螺桿空壓日常生產運行過程中，機組也經常發生氣源含油量高，機組跑油故障，這對機組的長周期安全運行帶來很大的影響。其中油氣分離部件，也就是油分，是有油潤滑回轉式空壓機和真空泵的重要部件，作用是將油氣混合物中的油和壓縮空氣分離出來，使油重新回到油循環系統，從而降低出氣含油量。在噴油螺桿式空壓機上油分得到了非常廣泛的使用，一般用于噴油螺桿式空壓機的油分要求是，經過油分處理后的出口壓縮空氣殘油量≯3ppm。若空壓機出口空氣含油量超標機組耗油量大，說明機組跑油，空壓機出現跑油除了會污染后處理設備，如干燥機和精密濾芯，還會影響生產的產品質量，導致某些生產設備不同程度的損壞。因此，針對性的對空壓機跑油現象進行原因分析，并提出有效的處理措施，對指導空壓機組出現油分跑油故障的快速處理有一定的現實指導意義。
二、機組故障案例
1、噴油螺桿式空氣壓縮機概況
我司空壓站儀表風系統使用的空氣壓縮機為某品牌132kW機型的噴油水冷螺桿式空氣壓縮機，其排氣量為24.0Nm³/min，排氣壓力為0.8MPa,為裝置儀表風系統提供壓縮空氣。該空壓機組為單級、噴油、撬裝式低噪聲螺桿式壓縮機。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。
噴油螺桿空壓機油路系統流程：
在油氣分離器7（兼作油箱）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，然后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，然后一部分潤滑油噴入到機殼內腔，潤滑油的主要起到降噪、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。壓縮空氣中剩余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，剩余5%的油通過油氣分離器濾芯過濾分離，分離出的集中于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，并被壓縮，再通過單向閥重新進入油氣分離器。
2、機組油分跑油導致排氣溫度高故障停機
2017年5月20日16：30，運行中的空壓機J-6001B突然連鎖停機，到現場檢查發現PLC顯示屏顯示排氣溫度高報警。為了確保裝置生產的安全運行，換備用機組J-6001A,故障機組J-6001B停機檢修。對機組進一步檢查發現主要存在以下幾個方面的問題：
1）油氣分離器油位非常低;
2）出口壓縮空氣含油量高;
3）在空壓機出口干燥機系統各排凝閥發現有好多油。
綜上，可判斷為空壓機組油分跑油，導致機組潤滑油量逐步減少，滿足不了機組的冷卻和潤滑要求，導致機組排氣溫度高報警連鎖停機故障。
三、空壓機組油分跑油原因分析及解決措施
噴油螺桿空壓機油分跑油的原因常見主要有以下幾個方面：油分質量問題、空壓機系統故障、油分安裝不當、油氣分離系統設計有缺陷等。而在實際的使用過程中，我們發現大部分的故障投并非油分的質量問題造成的。那么，除了油分質量問題以外，還有哪些原因會導致油分跑油？我們在實踐中總結出以下幾種情況同樣會導致跑油：
1、潤滑油加油過多
加油量過多，超過正常油位（一般油位為1/2～2/3），油氣分離器分離效果不佳，部分潤滑油會隨氣流帶走，導致耗油量過大。
解決措施：機組停機后，待油氣分離器桶內氣壓泄放為零后，開啟放油閥，將油排放至正常油位（一般油位為1/2～2/3）即可。
2、使用不合格的潤滑油
螺桿空壓機都有高溫保護，其通常跳機溫度為110～120℃左右，而當空壓機使用不合格的潤滑油時，在排氣溫度高時就會出現不同程度的耗油現象（一般溫度越高，耗油量越大），其原因是高溫時經過油氣分離器桶初級分離后有部分機油微滴可與氣相分子具有相同的數量級，分子直徑≤0.01μm，油分難以將其捕捉分離，導致耗油量過高。
解決措施：查找引起高溫的原因，解決問題降低溫度，選用質量好的、合格的潤滑油。
3、單向閥損壞
若回油單向閥損壞（由單向通變成雙向通），停機后油分罐內壓則會將大量的潤滑油通過回油管倒回油分內部，下次機器運行時，油分內部的機油將無法及時吸回機頭，導致部分的機油隨著分離后的空氣跑到空壓機外（此種情況常見于未裝置油路截止閥和機頭排氣出口單向閥的機器）。
解決措施：拆下后檢查單向閥，如有雜物將其卡住，清理雜物即可；如單向閥已損壞，則更換新品。
4、z*小壓力閥故障
若z*小壓力閥的密封處有泄漏點或z*小壓力閥提前開啟（因各廠家設計開啟壓力各有不同，通常范圍在3.5～5.5kg/c㎡之間），那么機器在運行初期建立油氣罐壓力時間就會增長，此時處于低壓狀態的氣體油霧濃度高，通過油分時流速快，油分負荷加重，分離效果降低，導致耗油量大。
解決措施：檢修z*小壓力閥，必要時更換。
5、油氣分離罐設計不規范
若空壓機在設計油氣分離器時，初級分離系統設計不合理，初級分離效果不理想，使進油分前的油霧濃度含量很高，油分負荷過重，處理能力不足，導致油耗過高。
解決措施：對油氣分離器改進設計，提高初級分離的效果。
6、回油管路堵塞或安裝不當
當回油管路（包括回油管上的單向閥及回油濾網）有異物堵塞時，分離后凝聚在油分底部的機油就無法回到機頭，已經凝聚的油滴又被氣流吹起，隨著分離后的空氣一起被帶走。這些異物通常是由安裝時掉落的固體雜質造成。在更換、清洗、維修空壓機時，回油管未插到油分底部（參考：距油分底部弧心1～2mm較好），導致分離出來的機油無法及時回到機頭，積聚的機油會隨著壓縮空氣一起跑出去。
解決措施：
（1）停機，待油桶壓力泄放至零后拆下回油管的所有管件，將堵塞的異物吹出即可。安裝內置油分時注意清理干凈油氣桶蓋，同時留意油分芯底部是否有固體顆粒殘留。
（2）停機，待泄壓歸零后，將回油管調整至合理高度（回油管距油分底部1～2mm處，斜口的回油管可以插到油分底部）。
7、用氣量大，超負荷低壓使用
空壓機負荷低壓使用是指用戶使用空壓機時，排氣壓力并未達到空壓機本身的額定工作壓力，但基本能滿足某些企業用戶的用氣要求。例如：企業用戶增加了用氣設備，用氣量增大，使空壓機排氣量與用戶的用氣量無法達到平衡，假設空壓機額定排氣壓力8kg/c㎡，但實際使用時壓力只有5kg/c㎡甚至更低，這樣空壓機長期處于負荷運行狀態，無法達到機器的額定壓力值，導致耗油量增大。其原因是在排氣量不變的條件下，油氣混合物經過油分時流速加快，油霧濃度過高，使油分負荷加重，z*終導致耗油量大。
解決措施：建議與廠家聯系，調換一款能匹配低壓使用的油分產品。
結束語
空壓機出現跑油現象，是一個比較常見而又復雜的問題，當出現這種情況時，不要簡單的把問題歸咎在油分上，而應對空壓機進行系統而合理的檢查，逐一排除影響因素，從而找出真正的原因。因此需要深入了解和掌握空壓機出現跑油的原因，對快速處理和解決機組跑油故障，確保空壓機組安全平穩運行。
為了確保機組的安全平穩運行，應該加強機組的日常和定期維護保養工作；機組要定時定點進行巡檢點檢工作，及時發現機組在運行過程中的隱患，確保機組的安全運行。同時崗位操作人員要嚴格按照設備安全操作規程進行操作，嚴禁違規操作。只有堅持科學的管理，才能降低設備故障率，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
【2】SHS 02021-2004《螺桿壓縮機維護檢修規程》
【3】JB/T6430-2014《一般用噴油螺桿空氣壓縮機》
【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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