阿特拉斯双螺杆空气压缩机工作原理及故障关停处理方法

阿特拉斯双螺杆空气压缩机工作原理及故障关停处理方法

王江涛

王江涛

中海石油深圳分公司广东省深圳市518067

摘要：阿特拉斯双螺杆空压机具有运行平稳，噪音小，体积小、温度稳定等优点被海上油田广泛采用，随着使用时间的加长，空气压缩机频繁出现关断报警，给油田的安全生产带来一定隐患，现就此故障提出几点解决方法,确保现场安全生产。

关键词：双螺杆、空气压缩机、原理、故障

Theoperationprincipleandthemethodoffaultshutdownfordoublescrewaircompressor

Wangjiangtao

(ShenzhencompanyofCNOOC)

Abstract:Atlastwin-screwaircompressormachinehasstableoperation,lownoise,smallsize,stabletemperatureadvantagesetcarewidelyusedinoffshoreoilfield,asthelengthenoftime,theaircompressorfrequentshutoffalarm,itbringssomehiddendangerstothesafeproductionofoilfields,andputsforwardsomesolutionstoensurethesafe

productioninthefieldnow.

Keywords:winscrew,aircompressor,principle,failure.

陆丰131油田使用的是阿特拉斯（Atlas）双螺杆喷油空压机给平台各个用户供气，在运行二十多年的时间，总体运行平稳，随着使用时间继续加长，各部件的逐渐老化，空气压缩机不可避免的出现一般报警及关停故障报警，因为是早期压缩机，出现关停报警后，相对一线操作人员来说处理起来比较麻烦，现我们结合此空气压缩机工作原理对故障关停做简单分析。

一、运行原理：以下可见系统运行原理图

1、启动

1）：当空压机电机开始旋转时，少量的气体从通过进气阀（TV）小孔进气，在空气储存罐（AR）中建立压力。从空气储存罐（AR）来的空气通过排气阀（Vv）的1-a通道进入到选择开关（Ss）。选择开关（Ss）中的活塞移动，形成b-c通道。接着空气被通过电磁阀（Y2）的P-B通道引导至排气阀（Vv）的12进气口，排气阀（Vv）的阀芯克服弹簧压力右移，形成1-2通道。空气储存罐（AR）的气体进入进气阀（TV）的进气口。空气储存罐（AR）的压力稳定在36psi。进气阀（TV）仍然关闭，电磁阀Y1的P通道仍然关闭。如果空气管网的压力大于44psi时，上述情况同样会发生，但是气体通过选择开关（Ss）a-c通道来控制排气阀（Vv）的阀芯。那么压缩机的压力最终会稳定在在7-14psi之间，这个压力足够推动润滑油。

2）拨动开关S3拨到NORMAL状态，压缩开始。拨动开关S3联接K4以及压力开关（S4）激发电磁阀Y1、Y2动作，从空气储存罐（AR）来的空气通过Y1的P-A通道进入到进气阀（TV）腔室3，进气阀（TV）开始打开。进气量增大，空气储存罐（AR）压力增加，相应的致使进气阀（TV）达到全开状态。排气阀（Vv）右腔气体通过电磁阀Y2的B-R通道连通大气泄压，其阀芯回到初始位置，1-2通道被断开，空气储存罐（AR）的气体停止向进气阀供气。

3）当空气储存罐（AR）的压力约为58psi时，最小压力阀（Vp）打开，压力管网中建立压力。压缩机达到最大的输出值。空压机的从电机启动到压缩作业开始之间的迟滞是由一个时间延迟继电器控制的。

2、卸载

1）卸载发生在出口压力（Gp）达到预设卸载压力，在这个压力时，压力开关（S4）断开电磁阀Y1、Y2的回路，进气阀（TV）空腔3通过电磁阀Y1A-R连通大气泄压，进气阀（TV）关闭。但空气仍然通过孔4进入压缩机。空气储存罐（AR）空气通过1-a（Vv阀）、P-B（Y2阀）通道进入排气阀（Vv）12进气口控制排气阀（Vv），排气阀（Vv）被打开。空气储存罐（AR）的空气通过排气阀的1-2通道进到排气阀、空气滤清器（AF）排放到大气。最小压力阀（Vp）关闭，阻止空气管网的压缩空气回流。

2）当空气储存罐（AR）的压力小于管网的压力时，选择开关（Ss）动作，a-c连通。管网的压缩空气通过电磁阀Y2的P-B通道进入到排气阀（Vv），使其阀芯被压缩，当空气储存罐（AR）的空气慢慢释放到大气直到压力减小到7psi，并保持稳定。

3）加载

加载发生在，当空气管线压力（Gp）减小到预设值的时候，在这个预设值压力开关（S4）闭合，电磁阀Y1、Y2回路。排气阀（Vv）右腔空气通过B-R（Y2阀）通道释放到大气，排气阀（Vv）关闭，进气阀（TV）开启，同时压缩机全负荷加载。空气储存罐（AR）压力增加，空气输送重新开始

空气压缩机加卸载原理图

二、故障分析：

三台机器受长时间使用及设备处于外界空气温差、空气湿度大、盐含量大等影响，空压机除会出现一般报警之外，严重时会出现电机过载、润滑油温度高关停报警故障。

1、电机过载故障：

这种现象多半是由于硬件故障引起机组关停，空压机在某个运行阶段因部件老化等，导致电机电流过高，达到设定报警点，设备处于保护而自动关停，原因主要有以下几点：

1）：风扇老化变形

在空压机处于加载、卸载这种周而复始高负荷运转状况下，风扇长时间高速运行，加大负载对机体进行散热，这种一紧一松的活动势必会导致风扇产生受力不均匀，使叶片变形，空压机整体受力平衡被打破，检查SPM振动值：17dbm/9dbc（大于45dbm/35dbc为不合格），那么要使机组重新受力平衡，电机就会额外的加大马力促进风扇散热，造成电流在某一瞬间增大，触及报警点，机组关停。

解决方法：检查风扇，或者拆解更换，同时检查连接风扇的轴承有无烧坏，变形。

2）：电机故障

如上所述，本平台空压机电机加载电流193A/202A/193A，高于此电流电机故障会立刻关停机组，不然会烧坏电机，造成严重事故。

解决方法：查找维保记录是否近期对电机进行维保；观察电机打油孔油污明显油脂；使用温枪测量电机温度；若机组周围无明显烧焦味道，复位机组，重新启动电机，电气人员测量电机电流，温度等参数。

3）：空压机冷却器堵塞

由于使用不合格的润滑油或者冷却器长时间未清洗，里面聚集大量油泥、污垢而导致滑油无法顺利的通过冷却器，从而没有足够的滑油润滑机头，造成机头干磨，温度升高，导致电机关停。

解决方法：检查使用正确、合格的润滑油，按照操作说明维护保养冷却器。

4）：接线松动

机组由于运行时间长，海上大风等因素影响；或者线排老化，导致接线端子松动，出现断电可能。

解决方法是在检查机组其它故障时对接线端子重新紧固，虽然工作量细小繁琐，但是可以达到一劳永逸的效果。

5）：电气保险故障

机组正常运行时出现关停故障，造成现场控制盘断电、无法启动，若观察机组整体无异常，比如无漏油、无焦味，机械舞无明显变形等，那么可以判定机组整体无故障。

解决方法：通知电气人员测量开关是否带电，根据电路图，查找保险是否故障，虽然此现象出现的次数不多，但在油田也出现过几次，若保险故障，则进行更换，重新启动机组即可。

2、润滑油高温故障关停

虽然这种现象出现的几率较低，但润滑油作为设备的一种备件来说特别重要，因为润滑而出现机组故障关停，一般会引起非常严重的故障。引起润滑油高温报警主要有一下几个原因：

1）、使用劣质润滑油

由于机组使用劣质润滑油，机组在高温高压下摩擦力加大，导致空压机螺杆咬死、主机运行时端盖出现裂纹，而且螺杆表面涂层严重磨损，同时机头螺杆、滑油温度升高出现报警。

解决方法：更换滑油及螺杆，更换主机总成，启动重新运行，以保证生产供气安全。

2）、油冷器效果差

使用油冷器时，油冷器里面存有污垢，正常的滑油无法将污垢带出，导致污垢聚集，油冷器无法良好的散热时，气体及滑油温度会急剧升高，机头出口高温停机（120摄氏度停机）。

解决方法：停机拆除油冷器，清除冷却器表面污垢，同时对冷却器内部油污进行循环清洗，直到无脏污流出为止。

3）、滑油滤器堵塞

机器运行一段时间后，现场会出现滑油滤器压差高报警故障，因为滤器不停的过滤滑油，油路内壁的油垢脱落，油滤堵塞，使滤器内部聚集油污、颗粒，如不及时停机更换滤器，滑油杂质就会流到油冷器，如上所述，同样的故障又会发生，此时应更换滤器（该滤器为一次性使用），清洗油冷器，机器出口温度正常为98摄氏度度左右。

4）、油气分离器故障

机组在运行时，滑油出现温度高报警还与油气分离器（如图OS）有关。带滑油的气体进气分离器（OS）后，气体从罐体上部出口进入气管路，滑油则从如图所示管路5进入到油滤器，再返回到储油罐里，因为高温高压气体带有杂质，滑油在经过管路5时，杂质会被带滤网的滤器过滤掉，久而久之，滤网堵塞，滑油无法经过管路流出，聚集在油气分离器里面，造成机组各个部件无法达到很好的润滑、散热等作用，引起高温报警。

解决方法：拆除油气分离滤网、气管线，清洗分离器滤网，对气管线用仪表控制气进行吹扫，直到管线里面的滑油完全被吹扫干净为止。

观察连接气管线的连接头是否有堵塞，在油田这种现象经常发生，接头油孔被杂质完全堵死，所以，在对管线进行吹扫的同时，也有必要对连接头进行吹扫、清洁。

完成以上工作后，打开分油器罐底排污口进行放残，因为分离器里面是不存留滑油的，若集聚滑油，说明分离器故障，可定期进行放残维保。

5)、温度探头故障

温度探头故障在排除设备故障时也应该考虑进去，因为随着设备运行时间的加长，受周围环境的影响、人为因素影响，在陆丰131油田近几年也因为这种故障而更换了几次探头。现场排除时，使用温枪对其它运行中的空压机滑油温度进行测量后，再进行测量有故障的空压机滑油温度，做一下对比，基本上可以明确探头是否存在故障。

另外，应该严格按照操作说明书进行油品更换，阿特拉斯双螺杆压缩机润滑油更换时间为加载时间4000小时，现场人员应参照此时间更换油品，防止长时间使用滑油，滑油变质影响设备运行。

综上所述处理空压机故障关停是根据陆丰131油田近几年设备运行状况现场总结出来几点方法，供现场人员参考，随着周围环境的改变，作为维修人员不应局限于以上几点，人、机、环境为一体，目的只有一个，让设备安全运行，为油田提供安全、可靠的动力。

参考文献:

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[2]吴华根，邢子文，束鹏程，浅谈螺旋蜗杆式制冷压缩机技术机电产品市场，2001.9

[3]崔长宝，螺旋蜗杆式压缩机一级出口温度升高的原因分析，齐鲁石油化工，2005.4

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[5]工业制造网：压缩机的工作原理，2003

[6]阿特拉斯：Atlas•Copco空气压缩机维护保养解决方案。2007.9