蔣雅彬

(東風(fēng)汽車公司 水務(wù)公司，湖北 十堰 442000)

1 問題及現(xiàn)象

東風(fēng)水務(wù)公司吳家溝水廠2011年完成了部分設(shè)備更新(清水泵房所有水泵機(jī)組及高低壓配電柜全部更新)，使用了西門子電機(jī)和變頻技術(shù)。

新設(shè)備投入運(yùn)行后，雖然在穩(wěn)定性和節(jié)能降耗方面大幅度提升，但由于吳家溝水廠原水凈化工藝仍使用老設(shè)備，包括加礬加氯，沉淀池、DA濾池，以至于系統(tǒng)仍然故障頻發(fā)。故障表現(xiàn)為開機(jī)后半小時(shí)內(nèi)自動停機(jī)，當(dāng)夏天環(huán)境溫度較高時(shí)開機(jī)約15分鐘后自動停機(jī)。停機(jī)后運(yùn)行人員需等待10分鐘方能手動啟動，啟動后很快又發(fā)生停機(jī)現(xiàn)象。經(jīng)觀察，發(fā)現(xiàn)老設(shè)備是系統(tǒng)整體穩(wěn)定性差的主要來源，其中故障率最高的是空壓機(jī)房兩臺空壓機(jī)——寧波欣達(dá)螺桿壓縮機(jī)有限公司生產(chǎn)的SF7.5A螺桿式空壓機(jī)，使用年限約7年。兩臺空壓機(jī)一備一用，為DA濾池進(jìn)水口氣動閘閥提供壓縮空氣。兩臺空壓機(jī)均出現(xiàn)此現(xiàn)象，嚴(yán)重影響DA濾池正常工作。

2 故障分析

該螺桿式空壓機(jī)包括：電機(jī)，螺桿主機(jī)，空氣過濾器，控制電磁閥，油過濾器，油氣分離器，溫控閥，油罐，散熱風(fēng)扇，冷卻器?？諌簷C(jī)工作時(shí)，空氣先經(jīng)過預(yù)過濾網(wǎng)，然后通過空氣過濾器及進(jìn)氣控制器，進(jìn)入螺桿主機(jī)壓縮腔與潤滑油混合，通過兩個非對稱轉(zhuǎn)子進(jìn)行線性的、連續(xù)的壓縮。經(jīng)過壓縮的油氣混合物進(jìn)入油罐及分離系統(tǒng)進(jìn)行三級分離(離心、自重和精分離)。經(jīng)過分離的壓縮空氣通過冷卻器降溫后排出，壓力開關(guān)系統(tǒng)控制排氣壓力。當(dāng)機(jī)器運(yùn)行時(shí)，螺桿壓縮機(jī)潤滑油靠系統(tǒng)內(nèi)壓力差自動循環(huán)，無須油泵。剛開機(jī)時(shí)，最小壓力閥關(guān)閉以保證潤滑油油循環(huán)所需的最小壓力。除了潤滑，潤滑油還起到密封、冷卻和降噪的作用。高效的油氣分離器和高效冷卻器確保輸出高品質(zhì)壓縮空氣。

工作循環(huán)可分為吸氣、壓縮(壓縮與噴油)和排氣三個過程。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環(huán)。

潤滑油流程：分離油罐(油氣罐)→溫控閥→冷卻器(溫度未到溫控閥設(shè)定值時(shí)旁通)→油過濾器→主機(jī)(因氣壓差而變成霧狀的潤滑油被噴入壓縮腔，從而達(dá)到降低溫度、密封和潤滑的作用)→分離油罐(油氣罐)

空氣及油混合氣體在分離油罐(油氣罐)內(nèi)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)分離、轉(zhuǎn)折、碰撞，大部分的油滴被分離出來，剩余的小部分油滴再經(jīng)過油精分離器被分離出來，這部分油被插入油精分離器內(nèi)的管子抽出，經(jīng)節(jié)流單向閥流入主機(jī)的低壓部分。節(jié)流單向閥的節(jié)流作用是使被分離出來的油全部被及時(shí)抽走，而又不放走太多的壓縮空氣，如果節(jié)流孔被堵，油精分離器內(nèi)將積滿油，會嚴(yán)重影響分離效果。節(jié)流單向閥的另一個作用是防止停機(jī)時(shí)，主機(jī)內(nèi)的潤滑油倒流入油精分離器內(nèi)。

分離油罐內(nèi)的熱油流入溫控閥，溫控閥根據(jù)流入油的溫度控制流到冷卻器和旁通油量的比例，以控制排氣溫度不至于過低，過低的排氣溫度會使壓縮空氣中的水分在分離油罐內(nèi)析出，使油乳化，最后油經(jīng)過油過濾器噴入主機(jī)。

潤滑油循環(huán)由分離油罐與主機(jī)低壓腔之間的壓差維持，為了機(jī)器在運(yùn)行時(shí)保持油的循環(huán)，必須保證分離油罐內(nèi)始終有0.2-0.3 MPa的壓力，最小壓力閥就是起到這一作用的。

通過置換法，更換油氣分離器、濾油器、溫控閥、電磁控制閥等配件，故障并未消除，檢查電機(jī)、螺桿主機(jī)、油罐、氣路、油路系統(tǒng)，均工作正常，故將故障原因鎖定為空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)。

根據(jù)溫度顯示儀顯示，空壓機(jī)工作后10分鐘內(nèi)溫度由30℃升高到95℃，并很快升至110℃，當(dāng)溫度顯示儀數(shù)值到達(dá)110℃時(shí)，空壓機(jī)進(jìn)入保護(hù)性停機(jī)狀態(tài)。以防止設(shè)備高溫?fù)p壞，因溫升過快導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)停機(jī)，屬非正常工作狀況。

綜合分析后判定故障原因?yàn)榭諌簷C(jī)冷卻系統(tǒng)溫升過快，散熱效果不好。當(dāng)空壓機(jī)工作后壓縮機(jī)內(nèi)部高溫機(jī)油通過油管送至空壓機(jī)頂部散熱片，通過安裝在散熱片下方空壓機(jī)自帶風(fēng)扇對散熱片送風(fēng)散熱，散熱片上方由鍍鋅板制直徑400 mm的通風(fēng)管將熱空氣送至空壓機(jī)房墻外，由裝在墻上一軸流風(fēng)機(jī)對通風(fēng)管進(jìn)行強(qiáng)制性抽風(fēng)。空壓機(jī)自帶散熱風(fēng)扇的缺省設(shè)置為溫度到達(dá)85℃開始工作。

導(dǎo)致溫升太快散熱不良原因有兩點(diǎn)：一是散熱片積塵積油，二是抽風(fēng)量不夠。

2.1 散熱片積塵積油

散熱片所處位置隱蔽，很難進(jìn)行日常清潔，造成大量積塵積油，影響散熱效果。清理時(shí)需將其上方通風(fēng)管整體拆下，工作量很大。另因下方有電機(jī)等電氣元件，用水沖洗除油時(shí)會損壞電路。(圖1)

圖1 散熱風(fēng)扇、散熱片(隱藏)、通風(fēng)管

2.2 抽風(fēng)量不夠

通風(fēng)管有三個進(jìn)風(fēng)口，分別對應(yīng)兩臺空壓機(jī)(一備一用)和一套反沖洗自動控制柜，軸流風(fēng)機(jī)同時(shí)對三臺設(shè)備抽風(fēng)，導(dǎo)致單機(jī)抽風(fēng)量不夠，熱空氣在通風(fēng)管內(nèi)滯留時(shí)間過長，影響散熱效果。(圖2)

圖2 通風(fēng)管

3 改造方案

確定故障原因后，可以確認(rèn)空壓機(jī)機(jī)組本身并無故障，只是外部增設(shè)的通風(fēng)管影響了其散熱效果，故需針對通風(fēng)管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，改造效果應(yīng)方便散熱片維護(hù)和增加通風(fēng)管單機(jī)抽風(fēng)量。另可增加空壓機(jī)散熱風(fēng)扇工作時(shí)長，以輔助增加散熱效果。

3.1 通風(fēng)管開維修孔

圖3 通風(fēng)管開孔

圖4 散熱片日常維護(hù)

為方便散熱片日常除塵除油維護(hù)，將通風(fēng)管靠近散熱片位置開孔(圖3)，用鍍鋅板做蓋板加膠皮墊密封，需要做除塵處理時(shí)，拆下蓋板，用壓縮空氣管伸進(jìn)去除塵。需做除油處理時(shí)，可拆下散熱片底部風(fēng)扇電機(jī)，用塑料布包住下方電機(jī)安裝板，塑料布延伸至空壓機(jī)外，再由蓋板開口處對散熱片噴可去油污的清洗劑，之后用壓力水沖洗散熱片，可徹底清除油污。塑料布的作用是防止水濺到空壓機(jī)內(nèi)電機(jī)及電路。(圖4)

3.2 調(diào)節(jié)散熱風(fēng)扇啟動溫度

通過調(diào)節(jié)散熱風(fēng)扇溫控開關(guān)，將啟動溫度由85℃開始工作改為30℃，增加其工作時(shí)間，以提高散熱效果。

3.3 通風(fēng)管內(nèi)加裝擋板

考慮到兩臺空壓機(jī)為一備一用，故將兩臺空壓機(jī)上方通風(fēng)管內(nèi)各裝一擋板，外接定位手柄啟閉，擋板結(jié)構(gòu)類似蝶閥，開機(jī)時(shí)開啟擋板，換運(yùn)行另一臺空壓機(jī)時(shí)，則關(guān)閉擋板，開啟另一空壓機(jī)擋板，這樣可使墻上軸流風(fēng)機(jī)有針對性地對運(yùn)行中空壓機(jī)進(jìn)行單獨(dú)抽風(fēng)。(圖5)

圖5 擋板結(jié)構(gòu)示意圖

3.4 減少通風(fēng)管旁路

空壓機(jī)房內(nèi)反沖洗控制柜產(chǎn)生熱量并不大，因此將柜頂通風(fēng)管封閉，使軸流風(fēng)機(jī)更多地對空壓機(jī)進(jìn)行抽風(fēng)，提高抽風(fēng)效果。

4 結(jié)語

通過以上措施，可保證吳家溝水廠兩臺螺桿式空壓機(jī)正常運(yùn)行，空壓機(jī)散熱效果比改造前提升超過2倍。當(dāng)然，如果空壓機(jī)房加裝空調(diào)，或者重新設(shè)計(jì)通風(fēng)管道，對每臺空壓機(jī)配專用軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽風(fēng)，效果將會最好，但相對成本會比較高，以上幾點(diǎn)措施的特點(diǎn)是材料費(fèi)用低，結(jié)合實(shí)際，實(shí)施方便，效果顯著。