噴油螺桿空氣壓縮機(jī)油路特性探討

1、噴油螺桿空氣壓縮機(jī)油路特性探討作者：中原工學(xué)院 王曉璐摘要：討論了噴油螺桿空氣壓縮機(jī)油路系統(tǒng)的基本原理和性能特點(diǎn)，說(shuō)明了主要零部件的作用，對(duì)油路系統(tǒng)使用中的問(wèn)題和常見故障進(jìn)行了論述并提出了相應(yīng)對(duì)策。關(guān)鍵詞：噴油螺桿空氣壓縮機(jī)；油路系統(tǒng)；特性；常見故障0 前言近年來(lái)，隨著噴氣織機(jī)的大量應(yīng)用及紡織生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高，作為紡織生產(chǎn)動(dòng)力的空氣壓縮機(jī)已經(jīng)大量應(yīng)用，其中噴油螺桿壓縮機(jī)因具有運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、壽命長(zhǎng)、氣量不受排氣壓力影響、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)不發(fā)生喘振等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。1 工作原理和特性實(shí)用的無(wú)油泵噴油螺桿空氣壓縮機(jī)油路，如圖1所示。壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，混合有大量油霧滴的高溫高壓空氣由壓縮機(jī)排入油分離器，由于氣

2、流在分離器中發(fā)生旋轉(zhuǎn)、碰撞及方向改變，空氣中大部分油滴沉降在容器底。在分離器內(nèi)高壓作用下，潤(rùn)滑油沿回油管流到溫控閥；根據(jù)潤(rùn)滑油的溫度，溫控閥使油部分或全部流經(jīng)油冷卻器，得到溫度控制的潤(rùn)滑油在恒定壓力下流過(guò)油過(guò)濾器、斷油電磁閥后噴入壓縮機(jī)螺桿轉(zhuǎn)子腔體及各軸承中。在系統(tǒng)內(nèi)，潤(rùn)滑油的循環(huán)依靠油分離器與主機(jī)噴油口、軸承處的壓力差進(jìn)行。2 零部件的構(gòu)造和作用2.1 油分離器如圖2、圖3所示。實(shí)用中油氣分離器有臥式和立式兩種，臥式分離器是使空氣噴入后撞擊弧形表面方向折轉(zhuǎn)，流速大大降低，依靠慣性力使油滴沉降。立式分離器中，油氣混合物沿切線噴入筒內(nèi)后發(fā)生旋轉(zhuǎn)，油滴在離心力作用下被甩到筒內(nèi)壁上，油滴聚集落入容器

3、底部，筒中可設(shè)擋板維持氣流不斷旋轉(zhuǎn)，使分離過(guò)程持續(xù)。經(jīng)初次分離后空氣中仍含有一些非常細(xì)小的油霧滴，它們隨空氣一起進(jìn)入分離器上部的濾芯，油氣分離濾芯可以是一二個(gè)纖維圓筒組成，常見的形式如圖4所示；但也可將超細(xì)玻璃棉用特種工藝制成濾紙，內(nèi)外各加一層合成纖維保護(hù)，將這三層濾材制成復(fù)合濾材做成濾芯，實(shí)用中將濾材制出折褶以增加過(guò)濾面積。各級(jí)濾芯內(nèi)要設(shè)置回油管，接回壓縮機(jī)入口；回油管上有過(guò)濾器、油視鏡和節(jié)流孔，以保證回油穩(wěn)定；壓縮空氣通過(guò)濾芯的壓降為0.02MPa-0.04MPa?？諝饨?jīng)過(guò)濾后含油率正常應(yīng)小于10-6。圖3 立式油氣分離器圖4 油氣分離濾2.2 溫控閥經(jīng)壓縮后的空氣露點(diǎn)溫度上升，而在寒冷季

4、節(jié)或壓縮啟動(dòng)階段壓縮空氣排氣溫度較低，當(dāng)其低于空氣壓縮后露點(diǎn)溫度時(shí)，壓縮空氣內(nèi)水分就會(huì)在油氣分離器中凝結(jié)下來(lái)，使?jié)櫥妥冑|(zhì)。根據(jù)有關(guān)的資料，噴油將帶走相當(dāng)82%壓縮機(jī)總功率的熱量，故壓縮空氣排氣溫度的高低與噴油溫度有關(guān)。在寒冷季節(jié)或壓縮啟動(dòng)階段溫控閥關(guān)閉，潤(rùn)滑油不經(jīng)油冷卻器冷卻，由入口旁通管道直接流過(guò)油過(guò)濾器到達(dá)各工作點(diǎn)，由于吸收壓縮過(guò)程產(chǎn)生熱量，油溫逐漸升高，當(dāng)油溫高于50-77C時(shí)溫控閥開啟，部分或全部潤(rùn)滑油流入冷卻器。原國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品中多為電磁溫控閥，近年來(lái)通過(guò)對(duì)進(jìn)口壓縮機(jī)技術(shù)的消化吸收，蠟制溫控閥應(yīng)用也較多。此種溫控閥由閥和控溫元件兩大部分組成；控溫元件包括特種膨脹感溫石臘和紫銅殼體，在特定

5、的相變溫度下，膨脹石蠟的膨脹應(yīng)力是一個(gè)定值，遠(yuǎn)大于恒溫閥所需的推力。膨脹石蠟密封在殼體中，當(dāng)溫度上升到石蠟熔點(diǎn)時(shí)，體積膨脹而推動(dòng)頂桿，使驅(qū)動(dòng)控溫閥的滑閥移動(dòng)；溫度下降時(shí)，石蠟遇冷收縮，在彈簧回彈作用下，閥門復(fù)位。這種溫閥特點(diǎn)：推力大，元件內(nèi)部石蠟膨脹時(shí)能達(dá)到200多個(gè)大氣壓，行程溫度曲線的線性好，因而控溫能力強(qiáng)；元件剛性大，強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)。2.3 油冷卻器油冷卻器有風(fēng)冷卻和水冷卻兩種。水冷卻器的形式多為管殼式換熱器，在國(guó)外產(chǎn)品中有用5-7mm的紫銅管作為換熱管，油走管外，水走管內(nèi)，產(chǎn)品體積很緊湊。風(fēng)冷式可采用圓心管散熱片、（包括大散熱片上插入管束）橢圓心管散熱片等。近年來(lái)鋁制板翅式散熱器也被廣

6、泛用于風(fēng)冷式冷卻器。2.4 斷油閥壓縮機(jī)停車時(shí)斷油閥關(guān)閉，否則油分離器、油冷卻器內(nèi)高壓潤(rùn)滑油大量倒流回壓縮機(jī)主機(jī)入口，從吸氣濾清器中冒出，污染吸氣濾芯。開機(jī)時(shí)，斷油閥在壓縮機(jī)主機(jī)排氣壓力控制下打開，保證油路暢通。2.5 潤(rùn)滑油螺桿壓縮機(jī)的潤(rùn)滑條件和工作環(huán)境比較苛刻，潤(rùn)滑油在約0.5-1min內(nèi)就要循環(huán)使用一次；高溫時(shí)并在有鋼、銅等催化劑存在條件下，油品極易氧化變質(zhì)，因此對(duì)氧化性有一定要求，以氧化安定性指標(biāo)來(lái)衡量。另外，由于循環(huán)速度快，油處于激烈攪拌狀態(tài)，極易形成泡沫，特別是啟動(dòng)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)溫度較低，油泡沫不易破壞，大量油泡沫灌進(jìn)油氣分離器，使阻力和油耗增大，造成嚴(yán)重過(guò)載超溫現(xiàn)象，必須采取抗泡和消泡措

7、施。此項(xiàng)性能以油的抗泡沫性、泡沫傾向和泡沫穩(wěn)定性度量。由于壓縮機(jī)冷卻器用管和有些零部件為銅或銅合金，易被腐蝕并使油品出現(xiàn)早期氧化變質(zhì)，形成油泥?？諝庵械乃魵饣覊m等不可避免地要混入油品中，會(huì)使與氣體接觸的其它零件表面生銹磨損。此兩項(xiàng)性能以油的腐蝕指標(biāo)和防銹試驗(yàn)指標(biāo)來(lái)度量。壓縮機(jī)在運(yùn)行中，油不斷與空氣中冷凝水相遇并被激烈攪拌，容易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，造成油氣分離不良、油耗增加，油被乳化會(huì)使油膜破壞，造成磨損加劇，故抗乳化性也是油的一個(gè)重要性能。壓縮機(jī)潤(rùn)滑油的其它性能指標(biāo)有：運(yùn)動(dòng)粘度、粘度指數(shù)、傾點(diǎn)、閃點(diǎn)、機(jī)械雜質(zhì)、水分、水溶性酸或堿、殘?zhí)康?。美?guó)壽力及上海英格索蘭的噴油螺桿空氣壓縮機(jī)都采用合成專用潤(rùn)滑

8、油，以保證螺桿轉(zhuǎn)子的壽命。目前國(guó)產(chǎn)潤(rùn)滑油還不能完全取代國(guó)外產(chǎn)品或合資產(chǎn)品，故合成專用潤(rùn)滑油價(jià)格昂貴，氣量35-40m3/h機(jī)組正常工作時(shí)，每年用油2-3桶。3 油路系統(tǒng)常見問(wèn)題與對(duì)策3.1 冷卻效果差在風(fēng)冷式的油冷卻器中，無(wú)論是用鋁制板翅式、各種心管的單個(gè)肋片或整體肋片形式，翅片或肋片的間隙都較小，若空壓機(jī)房周圍環(huán)境不清潔、粉塵多或進(jìn)氣風(fēng)道無(wú)濾網(wǎng)、紗窗時(shí)，翅片或肋片的間隙極易被堵塞，將會(huì)使?jié)櫥徒禍夭怀浞?，循環(huán)使用的潤(rùn)滑油把部分熱量又帶回缸體內(nèi)，如此循環(huán)致使缸體熱量積累，排氣溫度升高，排氣量減少，另外潤(rùn)滑油溫度高時(shí)，油粘度下降，油膜變薄，使螺桿與缸體之間不易形成氣密阻力，造成轉(zhuǎn)子與缸體之間的串

9、氣內(nèi)漏，也是排氣量減少的原因。根據(jù)工廠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)每3個(gè)月清潔冷卻器外表面、風(fēng)扇葉片和機(jī)組灰塵，可用壓縮空氣或蒸汽對(duì)風(fēng)冷器的翅片、肋片吹掃，使其潔凈暢通；某廠在進(jìn)行清潔后，排氣溫度由105-110C降到75-85C。在水冷式的油冷卻器中，影響冷卻效果的主要原因是冷卻水的水質(zhì)，北方地區(qū)水質(zhì)硬度大，有些工廠用自來(lái)水或深井水循環(huán)使用時(shí)，3個(gè)月油冷卻器內(nèi)水垢沉積就較嚴(yán)重，必須根據(jù)當(dāng)?shù)厮|(zhì)定期進(jìn)行化學(xué)清洗；所以，有些工廠用軟化水作為冷卻水循環(huán)使用，但運(yùn)行中管道和換熱器內(nèi)壁表面仍易滋生藻類，影響換熱，也應(yīng)定期清洗。3.2 油過(guò)濾器堵塞油過(guò)濾器前后的壓差為0.105-0.140MPa，當(dāng)大于規(guī)定值時(shí)應(yīng)及時(shí)更

10、換，具體更換時(shí)間為初次使用運(yùn)行累計(jì)50-150h，以后每1000-2000h將需更換。如果壓縮機(jī)每年運(yùn)行的時(shí)間少于額定時(shí)間，濾芯也應(yīng)在換油時(shí)一起換掉。更換時(shí)將油過(guò)濾器中的臟油放掉，清洗過(guò)濾器內(nèi)部、安裝濾芯時(shí)應(yīng)注意檢查過(guò)濾器中的密封圈或墊片，嚴(yán)防密封不嚴(yán)產(chǎn)生油的旁通，使過(guò)濾器失效。3.3 油質(zhì)變劣一般說(shuō)，影響油使用壽命的因素有：1 吸入空氣不純?nèi)绾醒趸F、二氧化碳等，加速油的變質(zhì)；2 使用過(guò)的油排放不干凈，與新充進(jìn)的油混在一起會(huì)顯著降低新充油的使用壽命（油冷卻器中有一定的油容量，有些壓縮機(jī)的油冷卻器位置又較低，不易通過(guò)油分離器將其中的舊油排放干凈）；3 壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)溫度過(guò)高，加速油的氧化變質(zhì)；4

11、 運(yùn)轉(zhuǎn)溫度低于露點(diǎn)溫度時(shí)冷凝水會(huì)進(jìn)入油中，使用中產(chǎn)生乳化。各壓縮機(jī)生產(chǎn)廠都對(duì)潤(rùn)滑油的更換周期有嚴(yán)格規(guī)定，上海英格索蘭潤(rùn)滑油的更換周期為3500h，美國(guó)壽力潤(rùn)滑油的更換期為8000h。在條件許可的情況下，用戶采用定期抽樣檢查來(lái)確定是否需要更換油；抽樣檢查主要內(nèi)容見表1。表1 潤(rùn)滑油變質(zhì)定量檢測(cè)項(xiàng)目在條件許可時(shí)，還應(yīng)對(duì)不溶解物中金屬微粒進(jìn)行分析，具體數(shù)值見表2。表2 油樣中金屬含量的來(lái)自場(chǎng)所和最大允許含量不同牌號(hào)的潤(rùn)滑油不能混用。質(zhì)量、牌號(hào)不同的潤(rùn)滑油混用時(shí)會(huì)降低油品的性能，并會(huì)產(chǎn)生粘性沉積物及漆狀沉積物，使油系統(tǒng)堵塞影響油的壓送。出于經(jīng)濟(jì)性原因，目前有些使用單位未按要求定期更換潤(rùn)滑油，只是定期加注油，造成油粘度過(guò)大，散熱差，壓縮機(jī)排氣氣溫過(guò)高，夏季達(dá)100C以上。另外據(jù)使用單位經(jīng)驗(yàn)，夏季雨后空氣濕度大，油分離器底部會(huì)有水分沉積，應(yīng)打開分離器底部排油管閥門及時(shí)將水分排出。4 結(jié)束語(yǔ)壓縮機(jī)的油路系統(tǒng)保持良好狀態(tài)，是壓縮機(jī)正常工作的前提。目前應(yīng)在兩方面加強(qiáng)工作，一是進(jìn)口壓縮機(jī)油路零配件及