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        噴油螺桿式空壓機空氣含油量超標的原因分析及處理

        來源:壓縮機技術 作者:甘捷
        發布于:2021-09-09 共4523字

          螺桿式空壓機論文第五篇:噴油螺桿式空壓機空氣含油量超標的原因分析及處理

          摘要:空氣含油量是空壓機運行的一項重要指標參數,但隨著空壓機的長期運行,除油性能開始下降,氣體含油量超標成為了一種普遍問題。為了準確找出壓縮空氣含油量超標的原因,以油氣分離器、初級過濾器、精密過濾器、活性氧化鋁干燥劑為出發點進行分析。結果表明:濾芯的自身質量、排氣溫度和活性氧化鋁干燥劑對空氣中的含油量影響較大,當選取質量好的濾芯和排氣溫度較低時,氣體的含油量會降低;同時,當活性氧化鋁干燥劑的吸附能力強時,能除盡空氣中的水分,這樣空氣含油量對用氣設備的影響也會減小。

          關鍵詞:空壓機;含油量;油氣分離器;過濾器;水露點;

          Abstract:Oil content of air is an important parameter for the operation of air compressor, but with the long operation of the air compressor, the oil removal performance began to decline, and oil content of gas has become a common problem. In order to find out the cause of the excessive oil content in the compressed air, the paper analyzed from the points of the oil-gas separator, the primary filter, the precision filter and the activated alumina desiccant. The results show that the quality of the filter element, the exhaust temperature and the activated alumina have a great influence on the oil content in the air, and the oil content in the gas will decrease when the filter element with good quality is selected and the exhaust temperature is low, also when the adsorption capacity of activated alumina desiccant is strong, it can remove the moisture in the air, so that the oil content of the air on the impact of gas equipment will be reduced.

          1 引言

          目前,國內的空壓機主要有噴油式螺桿壓縮機和無油螺桿壓縮機,噴油式螺桿壓縮機的潤滑油由噴嘴直接噴入螺桿與里面的空氣混合,帶走壓縮產生的熱量,同時形成的油膜起到潤滑作用,壓縮的氣體就會含有油;而無油螺桿壓縮機并不是真正的無油,它的潤滑系統為單獨的供油循環單元,壓縮室與軸承之間由高性能機械密封組件嚴密地分隔開來,潤滑油只能在其封閉區域內流動,不能進入壓縮室,壓縮室內為不含油的純空氣,可獲得純凈的壓縮空氣。由于噴油螺桿式空壓機已成為當今世界空壓機發展的主流,廣泛應用于礦山開采、機械制造、建筑、紡織、石油化工及其它需要壓縮氣體的場所,因此,降低螺桿式空壓機空氣含油量依然是現階段研究的一項熱點。比如,在天然氣長輸管道的壓縮機系統上都會使用到空壓機產生儀表風氣,儀表風氣是作為現場氣動閥門的動力氣源、干氣密封系統隔離氣源和驅動電機正壓通風系統氣源,對于一些精密氣動部件,要求含油量不得高于0.01mg/m3,但由于部分壓縮機站場使用的空氣壓縮機為噴油式螺桿壓縮機,隨著設備長時間運行后,儀表風的含油量就會出現超標現象,油漬隨著壓縮空氣進入到正壓通風系統和干氣密封內,影響到裝置的正常運行。

          2 壓縮空氣含油量超標的影響

          為了保證壓縮空氣的干凈清潔,空壓機都會有油氣分離器、初級過濾器和精密過濾器,對壓縮空氣進行除油處理。當處理后的壓縮空氣含油量仍然超標時,從空壓機本身和現場用氣設備兩個方面進行分析,可能會產生以下影響。

          2.1 對空壓機干燥塔的影響

          當含油量高的壓縮空氣進入到空壓機后處理裝置干燥塔內,油漬容易吸附在活性氧化鋁干燥劑顆粒表面上,在干燥劑表面形成油膜,使干燥劑吸水能力差,從而使壓縮機水露點較高,干燥塔內更容易聚集水分,油滴在水中進一步擴散,形成大范圍的油水混合物,使干燥劑無法正常吸附,干燥劑就會逐步失效,這樣更多的油水混合物隨著壓縮空氣帶入到用氣設備內。

          2.2 對用氣設備的影響

          當油漬隨著壓縮空氣進入到用氣設備,雖然用氣設備都會自帶一些除油裝置如進口過濾器等,但含油量較高時,過濾器內的濾芯也不能有效除去多余油漬,這就會影響到用氣設備的正常運行。對于壓縮機站場,比較典型的用氣設備有氣動閥門、正壓通風裝置和干氣密封。當油漬進入到氣動閥門驅動部件時,會造成驅動部件卡滯,動作不靈敏,影響到氣動閥門的正常開關;當油漬進入到正壓通風裝置內后,會影響裝置內的各個傳感器正常工作,容易出現傳感器不能正常工作;當油漬通過隔離氣緩慢滲入到干氣密封內時,會使干氣密封內的彈簧卡滯,動靜環無法正常打開。在某壓氣站正壓通風裝置故障處理中,就發現正壓通風裝置傳感器存在較多油漬導致傳感器故障。

          3 含油量超標原因分析

          噴油式螺桿壓縮機經陰陽轉子做功增壓后的空氣都會含有潤滑油,需要經油氣分離器對空氣中的油進行分離,然后進入初級過濾器、精密過濾器對油進行再次過濾,最后再經干燥塔去除空氣中的水分,使壓縮空氣的水露點不高于-35℃,使其滿足用氣要求,如圖1。但由于各個過濾器的除油性能受到濾芯的使用周期和排氣溫度的影響,過濾器濾芯使用周期越長時,過濾效果越差,過濾后含油量會增加;排氣溫度越高,空壓機潤滑油的黏度降低,不利于油分濾芯對油氣混合物進行分離,使得含油量超標。對此,空氣含油量超標的原因從過濾器的使用、排氣溫度和干燥劑吸附能力進行查找分析。

          3.1 過濾器不能有效除去油

          從噴油式螺桿壓縮機的工作原理可以看出,從螺桿處壓縮后的空氣必然會帶有油,這就需要油氣分離器第一道進行分離,壓縮空氣先經過玻璃纖維油氣分離濾芯進行過濾分離,這個油氣分離器是安裝在集油筒頂部,如圖2,由于分離器的離心力和重力作用,絕大多數的油會從油氣混合體中分離出來,隨回油管流入到主機內。當油氣分離濾芯使用時間長造成濾芯堵塞時,就不能有效地除去壓縮空氣中的油漬,另外,當濾芯的過濾精度和使用質量不能滿足要求時,也會影響濾芯除去油的能力。同時,也要定期檢查回油管是否存在堵塞,回油管存在堵塞時,會造成濾芯中的積油不能通過回油管自行返回到主機內,不斷聚在油氣分離器底部,只能隨著壓縮空氣進入到下游管路[1],而且,回油管的吸油口與油氣分離器底部的安裝距離也是影響回油管正;赜偷闹匾蛩,過高或過低都會影響到正;赜,安裝距離要求在3~5 mm。

          由于第一道油氣分離器需要除去空氣中大部分油漬,如果不能有效除去這些油漬,對后面的過濾設備的除油效果影響較大。經過第一道油氣過濾分離器過濾后,壓縮空氣將通過緩沖罐進入到初級過濾器、精密過濾器繼續進行過濾,按照初級過濾器過濾精度為1μm,過濾后的含油量小于0.5 mg/m3,精密過濾器過濾精度為0.01μm,過濾后含油量小于0.01 mg/m3的要求,正常來說是可以進一步除去空氣中剩余的油,但如果油氣分離器沒有除去大部分油,由于初級過濾器和精密過濾器的精度較高,這樣很容易被堵塞,造成壓縮空氣中的油漬直接進入到干燥塔內。

          3.2 排氣溫度高

          螺桿式空壓機一般來說是一級壓縮,在給空氣壓縮過程中,產生的熱量會非常大,這就對超級冷卻劑的要求非常高,超級冷卻劑具有潤滑、冷卻的作用。當超級冷卻劑抗氧化能力差,就會發生氧化變質,在高溫條件下容易在冷卻器內部及油路系統產生積碳、結焦[2],排氣溫度就會升高。尤其是在夏天,環境溫度高時,空壓機加載運行時的排氣溫度很容易達到100℃,從溫度對超級冷卻劑的油品黏度影響來說,超過98℃后,超級冷卻劑的黏度會降低,不利于油氣分離器對油氣混合物的分離,引起壓縮空氣含油量高。因此,降低排氣溫度也是減少壓縮空氣含油量的一項措施。

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          圖1 壓縮空氣走向示意圖   

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          圖2 油氣分離器結構圖   

          3.3 活性氧化鋁干燥劑吸附能力差

          空壓機后處理裝置的干燥塔主要是依靠活性氧化鋁干燥劑吸附空氣中的水分,防止水分進入到用氣設備。當含油的空氣進入到干燥塔后,先會在少許干燥劑表面形成油膜,使得少許干燥劑不能正常吸收水分,但是,當干燥劑因自身質量、吸附能力變差等原因不能除盡空氣中的水分時,水露點會升高,吸附不了的水分就會不斷聚集在干燥塔內,油滴在水表面擴散,這樣長時間就會形成油水混合物,一部分油水混合物隨著儀表風氣帶入到用氣設備內,一部分油水混合物在干燥塔切換運行時通過消音器排出。因此,活性氧化鋁干燥劑也是用氣設備空氣含油量高低的影響因素之一。

          4 處理措施

          4.1 油氣分離器的濾芯選型

          現階段,國內生產油氣分離器濾芯的廠商有很多,各個濾芯廠家各有優劣勢,有的濾芯分離效果好但穩定性差,更換頻次高,維護成本大;有的濾芯穩定性好,但過濾精度又不滿足要求。對此,對油氣分離器濾芯的選型尤為重要,從濾芯吸附油的飽和度時間來看,選取的濾芯使用多層玻璃纖維濾紙進行纏繞,吸附飽和度的時間更長,它由多層不同精度的濾紙纏繞在一起形成圓筒狀,縱橫交錯呈網狀結構,平均孔徑約3~14μm,當油氣混合物以一定的流速穿過濾紙時,經直接攔截、離心力作用和重力沉降等方式將油進行分離,這種濾芯達到飽和狀態時濾紙表面只是呈現油斑狀,而不是全面覆蓋在濾紙表面,在長期運行狀態下更有利于吸附空氣中的油。

          4.2 檢查更換過濾器濾芯

          由于濾芯都有一定的使用壽命,按照英格索蘭空壓機廠家要求,油氣分離器濾芯使用時間達到4000 h就要進行更換,初級過濾器和精密過濾器濾芯也是同時需要進行更換,這是濾芯的一個正常更換周期,但如果發現空氣中的含油量大或者濾芯的穩定性差,就需要對回油管進行檢查清理或縮短濾芯的檢查更換周期,以保證濾芯的正常工作。

          4.3 降低空壓機排氣溫度

          當空壓機排氣溫度較高時,可以先對空壓機的油冷卻器進行清洗,油冷卻器采取的是風冷形式,當油冷卻器表面的翅片散熱孔被堵塞后,冷空氣不能正常對流,容易引起排氣溫度高,可以使用高壓蒸汽機對油冷卻器翅片污垢進行清洗,清洗后排氣溫度往往會降低6~8℃;另外,排氣溫度高也需要考慮是否為超級冷卻劑油品變質引起的,可以嘗試更換新的超級冷卻劑。

          4.4 選用原廠活性氧化鋁干燥劑

          活性氧化鋁干燥劑的選型是影響干燥塔吸附能力的關鍵因素。目前,不同國內廠家生產的活性氧化鋁干燥劑的工作效果都不相同,有的雖然價格低廉,但可靠性差。在某壓氣站前期使用過國內2個不同的廠商生產的活性氧化鋁干燥劑,價格低廉,但吸水效果不好,吸附一段時間后就達到飽和狀態,之后水露點很快上升,最高上升到-2℃,同時,干燥塔切換過程中從消聲器噴射出的水分也較多。因此,選用活性氧化鋁干燥劑要盡量使用原廠生產的,這樣才能保證干燥塔的正常吸附能力。

          5 結論

          壓縮空氣含油量超標直接會影響到用氣設備的正常工作,當壓縮空氣中的含油量超標時,從各個過濾器的濾芯使用情況、回油管、排氣溫度和活性氧化鋁干燥劑出發進行排查。在空壓機的日常檢查維護中,要對濾芯的使用情況進行檢查,根據運行需要縮短濾芯更換周期,并更換質量可靠、過濾精度合適的濾芯;另外,也要檢查回油管是否暢通,并采取一些措施方法降低排氣溫度和提高干燥塔的吸附除水能力,確?諝夂土吭诤细裰笜朔秶鷥。

          參考文獻

          [1]張匯文空壓機壓縮空氣含油量高原因分析及處理措施[C].2019年江西省電機工程學會年會論文集, 105-107.

          [2]陸蕊堅噴油螺桿式空壓機排氣溫度高的原因分析及處理[J] .壓縮機技術, 2019,(2):60-64.

          [3]黃彪統噴油螺桿空壓機油氣粉離器初始狀態研究與分析[J].壓縮機技術, 2018,(4):32-34.


        作者單位:國家管網集團川氣東送天然氣管道有限公司
        原文出處:甘捷.噴油式螺桿空壓機空氣含油量超標原因分析及處理[J].壓縮機技術,2021(02):61-64.
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