【壓縮機(jī)網(wǎng)】摘要：雙級(jí)螺桿空壓機(jī)作為壓縮空氣站的主要設(shè)備，具有效率高、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但在應(yīng)用過程中，也存在排氣溫度高、油分離芯使用壽命短以及排氣中油含量超標(biāo)等諸多問題，給壓縮空氣站安穩(wěn)長(zhǎng)周期運(yùn)行帶來(lái)了不利的影響。本文分析了影響雙級(jí)螺桿空壓機(jī)排氣溫度、油分離芯使用壽命、排氣中油含量超標(biāo)的因素，通過對(duì)油冷卻器循環(huán)水進(jìn)行改進(jìn)、油分離芯結(jié)構(gòu)改造、合理控制潤(rùn)滑油油位，提高油分離芯質(zhì)量及工況適應(yīng)性，規(guī)范二次回油管的安裝標(biāo)準(zhǔn)等，有效降低了排氣溫度，使排氣溫度較為恒定，提高了油氣分離芯使用壽命，使壓縮空氣中的含油量低于3ppm，同時(shí)將重要設(shè)備運(yùn)行參數(shù)引入DCS中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證了雙級(jí)螺桿空壓機(jī)的安穩(wěn)運(yùn)行，使其在煉油裝置中得到了良好的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞  雙級(jí)螺桿空壓機(jī)  排氣溫度  油氣分離芯  含油量  二次回油管
　　一、 概述
　　雙級(jí)螺桿空壓機(jī)在主機(jī)部件里帶有兩級(jí)螺桿，壓縮過程由第一級(jí)螺桿和第二級(jí)螺桿通過分級(jí)串聯(lián)壓縮的方式完成，除了秉承雙螺桿空壓機(jī)具有的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝靈活以及高效率的優(yōu)點(diǎn)外，還能夠降低軸承負(fù)載，提高容積效率，在部分負(fù)載情況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，更能提高效率，節(jié)能效果顯著，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

　　二、存在問題
　　某煉油廠壓空系統(tǒng)有4臺(tái)英格索蘭雙級(jí)螺桿空壓機(jī)，型號(hào)為MSC250W-2S。自2009年7月份投入運(yùn)行后，運(yùn)行過程中一直存在主機(jī)排氣溫度高、油氣分離芯使用壽命短、排氣含油量超標(biāo)等問題：
　　（一）主機(jī)排氣溫度高
　　空壓機(jī)在運(yùn)行1個(gè)多月后，正值南方8月份的高溫季節(jié)，主機(jī)排氣溫度上升到95℃以上，其中排氣溫度z*低的1#機(jī)溫度z*高時(shí)95℃，z*高的4#機(jī)高達(dá)100℃，幾乎要觸頂109±3℃的自保停車值，整個(gè)壓縮空氣面臨系統(tǒng)崩潰的險(xiǎn)境，為保整個(gè)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，不得不考慮采用氮?dú)鈦?lái)補(bǔ)充壓縮空氣系統(tǒng)，以備不時(shí)之需。
　　（二）油氣分離芯使用壽命短
　　油氣分離芯是決定噴油螺桿空壓機(jī)排氣含油量的關(guān)鍵部件。一個(gè)質(zhì)量?jī)?yōu)良的油氣分離芯在工作中會(huì)受到空壓機(jī)的多種不良因素的影響，常常表現(xiàn)為濾芯應(yīng)有的工作壽命未到就開始噴油（壓縮空氣含油量過大），或其濾芯壓差升高過快，從而必須更換濾芯。以2#空壓機(jī)為例，運(yùn)行達(dá)到712小時(shí)后分離前壓力達(dá)到1.2MPa，分離后壓力0.7MPa，差壓達(dá)到0.5 MPa，排氣溫度高聯(lián)鎖停車。停機(jī)后將油氣分離器打開后發(fā)現(xiàn)，油氣分離芯上部失穩(wěn)造成了嚴(yán)重破損（如圖1所示），濾層及支撐網(wǎng)板由于變形與邊緣板張口導(dǎo)致分離短路，造成油氣分離器內(nèi)潤(rùn)滑油全部跑損。

　　空壓站4臺(tái)空壓機(jī)自7月運(yùn)行，保持3開1備的運(yùn)行狀態(tài)，8月20日以后，運(yùn)行的1#、2#、3#機(jī)分離差壓均從60kPa上漲至100kPa以上（現(xiàn)場(chǎng)壓力表顯示），而且每天以60kPa的速度不斷上漲。由于當(dāng)時(shí)空壓機(jī)廠家提易損件清單時(shí)，油分離芯的使用壽命估計(jì)為4000h，此時(shí)倉(cāng)庫(kù)并沒有油分離芯庫(kù)存，使整個(gè)裝置面臨停風(fēng)的險(xiǎn)境。z*后廠家連夜將油分離芯帶來(lái)進(jìn)行更換，雖然暫時(shí)緩解了面臨的問題，但油分離芯壽命短的問題卻未能解決。4臺(tái)空壓機(jī)油分離芯更換時(shí)間如表1所示：

　　從表中可以看出，運(yùn)行時(shí)間z*短的油分離芯只有548小時(shí)，z*長(zhǎng)的也不過1054小時(shí)，平均使用壽命也只有841.6小時(shí)。
　　（三）排氣含油量超標(biāo)的問題
　　一般來(lái)說用于噴油螺桿式空壓機(jī)的出口壓縮空氣殘油量不大于3ppm，空壓機(jī)出口空氣含油量超標(biāo)通常稱之為耗油量大，又稱跑油。跑油問題是長(zhǎng)久以來(lái)一直困擾著廠家及使用單位的頭痛問題。若空壓機(jī)出現(xiàn)跑油，除了造成潤(rùn)滑油消耗量加大，還會(huì)污染后處理設(shè)備，縮短后處理設(shè)備的使用壽命。
　　空壓站投運(yùn)后，4臺(tái)空壓排氣中帶油現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，壓縮空氣緩沖罐排凝口和后處理設(shè)備中的前置除油過濾器自動(dòng)疏水閥中不時(shí)有油排出，為了保證空壓機(jī)正常運(yùn)行，油氣分離器中經(jīng)常要補(bǔ)充潤(rùn)滑油，使其保持在正常油位，潤(rùn)滑油消耗量較大。
　　（四）機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測(cè)不完善，不能實(shí)現(xiàn)DCS遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)
　　空壓站采用無(wú)人值守、定期巡檢的運(yùn)行方式。但MS250W-2S眾多重要參數(shù)都只能現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行讀取，如：（1）主機(jī)排氣溫度、分離差壓、電機(jī)前后軸承溫度等，排氣溫度表為現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械指針式，容易損壞，先后更換過5塊表；（2）DCS上顯示的排氣溫度為冷卻后的排氣溫度，沒有實(shí)際指導(dǎo)作用；（3）每次空壓機(jī)跳停后只能通過總管風(fēng)壓報(bào)警判斷，延誤了處理時(shí)間，使得全過程跟蹤和監(jiān)控空壓機(jī)運(yùn)行狀況難以實(shí)現(xiàn)。

　　三、原因分析
　　（一）排氣溫度高原因分析
　　雙級(jí)螺桿空壓機(jī)工作原理如圖2所示，由進(jìn)氣過濾系統(tǒng)、壓縮機(jī)和電機(jī)總成、帶冷卻器的壓力潤(rùn)滑系統(tǒng)、分離系統(tǒng)、氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、儀器儀表系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)、后冷卻器、水分離器和排放裝置組成。在雙級(jí)螺桿式壓縮機(jī)里，通過兩組帶螺旋的轉(zhuǎn)子（陰轉(zhuǎn)子和陽(yáng)轉(zhuǎn)子）嚙合壓縮空氣。一、二級(jí)轉(zhuǎn)子軸線相互平行，形成分級(jí)串聯(lián)方式，安裝在高強(qiáng)度鑄鐵的氣缸體內(nèi)。氣缸體的兩個(gè)端面對(duì)角位置上開有進(jìn)排氣孔口。陰轉(zhuǎn)子的齒槽同陽(yáng)轉(zhuǎn)子嚙合，以被陽(yáng)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)。轉(zhuǎn)子的排氣側(cè)一端裝有推力滾子軸承，以防止轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)。空氣潤(rùn)滑油混合氣體從壓縮機(jī)排出后，進(jìn)入分離系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)就在油分離器內(nèi)。混合氣體流經(jīng)分離系統(tǒng)后，幾乎從排出的空氣中除盡所有的潤(rùn)滑油，此時(shí)空氣里只含幾個(gè)ppm的油量。分離下來(lái)的油返回潤(rùn)滑系統(tǒng)，與此同時(shí)，壓縮空氣流入后冷卻器。后冷卻器系統(tǒng)由熱交換器、冷凝水分離器和冷凝水自動(dòng)排放裝置組成（后兩者組成水分離器）。利用壓縮空氣的冷卻作用，空氣里含有的水蒸汽大部分被冷凝析出，再進(jìn)入后處理單元到各用氣點(diǎn)。潤(rùn)滑油系統(tǒng)由油分離器、油冷卻器、溫控閥和油過濾器組成。分離后的潤(rùn)滑油通過溫控閥進(jìn)入油冷卻器冷卻，經(jīng)過油過濾器過濾后回到壓縮腔完成一個(gè)循環(huán)。

　　因此可以看出，除運(yùn)轉(zhuǎn)部件本身運(yùn)行狀況不好導(dǎo)致發(fā)熱溫度升高，吸氣溫度、潤(rùn)滑油質(zhì)量、回油量、回油溫度是影響排氣溫度z*為重要的因素。
　　1.吸氣溫度的影響
　　吸氣溫度主要受環(huán)境溫度的影響，如果環(huán)境溫度較高，導(dǎo)致吸入空氣溫度較高，必然導(dǎo)致壓縮溫度升高從而使排氣溫度隨之升高。如果要降低吸氣溫度，需要將吸氣口改到室內(nèi)，目前不具備改進(jìn)的條件。
　　2.潤(rùn)滑油質(zhì)量
　　潤(rùn)滑油質(zhì)量的影響主要是，如果潤(rùn)滑油乳化或油量太少，致使?jié)櫥屠鋮s效果不夠而使排氣溫度升高。檢查潤(rùn)滑油量，發(fā)現(xiàn)符合潤(rùn)滑油量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。潤(rùn)滑油質(zhì)量分析也是合格的，可以排除潤(rùn)滑油質(zhì)量的影響。
　　3.潤(rùn)滑油回油量
　　回油量主要與油過濾芯有關(guān)，螺桿空壓機(jī)的油過濾芯精度比較高，一般小于20μm，當(dāng)油過濾芯使用時(shí)間過長(zhǎng)，容易出現(xiàn)堵塞時(shí)，導(dǎo)致回油不暢，回油量減少，造成主機(jī)因供油不足而使排氣溫度升高。
　　4.回油溫度的影響
　　回油主要通過油冷卻器冷卻，冷卻器是固定式銅管換熱器，殼程介質(zhì)為潤(rùn)滑油，管程介質(zhì)為循環(huán)水，在油冷器冷卻面積一定的情況下，管程的循環(huán)水量是影響回油溫度的重要因素。在油冷卻器殼程入口，還裝有一個(gè)溫控閥，溫控閥的作用主要是控制壓縮機(jī)的z*低噴油溫度，因?yàn)檩^低的噴油溫度會(huì)使壓縮機(jī)的主機(jī)排氣溫度偏低，而在油分離器內(nèi)析出冷凝水，惡化潤(rùn)滑油的品質(zhì)，縮短其使用壽命。在控制噴油溫度高于一定溫度時(shí)，排出的空氣和潤(rùn)滑油的混合氣始終會(huì)高于露點(diǎn)溫度。溫控閥控制潤(rùn)滑油的盤通量，以使噴油溫度控制在一個(gè)合適的范圍之中。在壓縮機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，機(jī)器較冷，部分潤(rùn)滑油不經(jīng)過冷卻器。當(dāng)溫度升高并超過溫控閥設(shè)定值時(shí)，潤(rùn)滑油將全部流過冷卻器。在環(huán)境工作溫度較高期間，所有潤(rùn)滑油會(huì)全部經(jīng)過冷卻器，因此溫控閥的運(yùn)行狀況也將影響回油溫度。

　　5.油冷卻器循環(huán)冷卻水存在的問題
　　空壓站循環(huán)水處在循環(huán)水管網(wǎng)的末端，相鄰有熱水循環(huán)水換熱器、氣壓機(jī)級(jí)間冷卻器等循環(huán)水消耗大戶，現(xiàn)場(chǎng)壓力為0.3MPa左右，而空壓站循環(huán)水主管公稱通徑為DN100，接入油冷卻器支管公稱通徑為DN32，支管長(zhǎng)約1.5米左右，采用精密壓力表在油冷卻器冷卻水入口測(cè)得現(xiàn)場(chǎng)壓力約為0.2MPa左右。這表明從空壓站循環(huán)水主管經(jīng)油冷器循環(huán)水支管，進(jìn)入油冷器管程壓降過大，從而導(dǎo)致油冷器管程出入口壓差太小，循環(huán)水量嚴(yán)重不足。從表2也可看出，油冷器循環(huán)水溫差2#機(jī)高達(dá)30℃，排水溫度60℃，這使得為了保證空壓機(jī)運(yùn)行，在高溫時(shí)間段，甚至不得不將排水改為直排，浪費(fèi)了大量的水資源。
　　（二）油氣分離芯使用壽命短原因分析
　　油氣混合物經(jīng)分離器內(nèi)的機(jī)械（初級(jí)）分離后，再經(jīng)油氣分離濾芯進(jìn)行精細(xì)分離。經(jīng)初級(jí)分離后的含油0.05%（500ppm）油氣混合物中，油微粒直徑約為0.01μm～1.00μm，呈懸浮狀。在流經(jīng)微米級(jí)玻纖濾料層時(shí)，通過慣性碰撞，直接攔截和擴(kuò)散機(jī)理以及凝聚作用將小油滴聚合成大油滴，在氣流及重力的作用下，油滴聚集在濾芯的底部凹處，由芯內(nèi)經(jīng)油管返回機(jī)頭。
　　1.空壓機(jī)潤(rùn)滑油的質(zhì)量
　　潤(rùn)滑油的選用對(duì)油氣分離芯的使用壽命有非常大的關(guān)系，噴油螺桿空壓機(jī)用油有合成油、半合成油、礦物油。由于各種油的性能不盡相同，試驗(yàn)證明，一個(gè)優(yōu)質(zhì)油氣分離芯在不同潤(rùn)滑油的工況條件下其工作壽命不相同。
　　潤(rùn)滑油的選擇應(yīng)選抗老化、對(duì)水不敏感、耐高溫、不易揮發(fā)的油。抗氧化能力差的油在高溫氧化后形成黏稠沉淀物，容易附著在油氣分離芯表面層將濾料的微孔堵塞。高溫下油容易老化，在更換油時(shí)應(yīng)盡量將已用過的油全部更換以免新油受到污染。
　　2.油氣分離器
　　經(jīng)機(jī)頭壓縮后的油氣混合物液相油滴尺寸范圍很廣，大部分油滴直徑尺寸通常處于1μm～50μm，少部分微滴可小至與氣相分子具有相同的數(shù)量級(jí)，僅為0.01μm。當(dāng)油氣混合物進(jìn)入分離器經(jīng)精心設(shè)計(jì)的折流板機(jī)械分離（碰撞、離心、擴(kuò)散、重力）后，應(yīng)將混合物中99.7%的油分離掉，使進(jìn)入油氣分離濾芯處的混合物含油量為0.05%（500ppm）。有些空壓機(jī)廠家因油氣分離罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、尺寸過小以及氣液相間的高度過小等因素，導(dǎo)致開機(jī)后即使使用進(jìn)口濾芯還是噴油，油氣分離器的初級(jí)（機(jī)械）分離效果亦是決定油氣分離芯工作壽命的關(guān)鍵因素。
　　3.空氣濾芯、潤(rùn)滑油濾芯的更換
　　油氣分離芯不僅從油氣混合物中分離出油，同時(shí)也將其中的固體雜質(zhì)分離掉，這些固體粒子被濾芯攔截，沉積依附在濾料上，從而使濾芯壓差（阻力）不斷增加。若空氣濾芯未能將大氣中的臟物有效過濾掉，潤(rùn)滑油內(nèi)的固體顆粒污物將進(jìn)入到潤(rùn)滑油系統(tǒng)中，而當(dāng)潤(rùn)滑油過濾芯未能良好地將其過濾掉，就會(huì)使其附著在油氣分離芯濾層上。油氣分離芯的使用壽命與潤(rùn)滑油的污染程度相關(guān)，為減少油的污染應(yīng)定期更換空氣濾芯、潤(rùn)滑油濾芯，并對(duì)其過濾精度有所要求①。
　　4.油氣分離芯的結(jié)構(gòu)與尺寸
　　油氣分離芯的分離機(jī)理：含油0.05%（500ppm）油氣混合物中的油微粒直徑為0.01μm～1.00μm，呈懸浮狀，在流經(jīng)微米級(jí)玻纖濾層時(shí)，通過慣性碰撞，直接攔截和擴(kuò)散機(jī)理以及凝聚結(jié)作用將小油滴聚合成大油滴。在氣流及重力的作用下，油滴聚集在濾芯的底部凹處，由芯內(nèi)經(jīng)油管返回機(jī)頭。濾芯的設(shè)計(jì)通常按照其流速，一般高流速濾芯流速0.18m/s，尺寸較小，壽命較短；低流速（標(biāo)準(zhǔn)型）濾芯流速0.08 m/s，尺寸較大，但壽命長(zhǎng)些。空壓機(jī)廠家按照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)選用濾芯，但濾芯的工作條件卻低于國(guó)外機(jī)型，從而造成濾芯先天工況條件差，當(dāng)然濾芯壽命達(dá)不到應(yīng)有的工作時(shí)間。
　　5.空壓機(jī)運(yùn)行溫度及工況環(huán)境
　　一些空壓機(jī)運(yùn)行溫度高達(dá)90～100℃，在此溫度下潤(rùn)滑油不僅容易老化，而且容易蒸發(fā)，加之工作環(huán)境不佳，若環(huán)境溫度高，使得大量油蒸汽通過油氣分離芯排出，油氣分離芯容易造成堵塞。
　　（三） 排氣含油量超標(biāo)原因分析
　　空壓機(jī)排出氣體中含油量超標(biāo)不但降低氣體的潔凈度，減少了后處理設(shè)備的使用壽命，而且還會(huì)污染用氣設(shè)備，使空壓機(jī)油耗量增大，生產(chǎn)成本增加。因此，降低排氣中含油量是一個(gè)不可忽視的問題，在空壓機(jī)運(yùn)行過程中，對(duì)影響排氣含油量的因素進(jìn)行分析，主要有以下原因：
　　1.潤(rùn)滑油油位
　　油氣分離器油位過高，氣流會(huì)把潤(rùn)滑油卷入壓縮空氣中，不僅降低了油分離芯的使用壽命，同時(shí)還會(huì)使排氣中油含量超標(biāo)。
　　2.z*小壓力閥的開啟壓力值
　　z*小壓力閥的一個(gè)重要作用是保證油分離器前后差壓不致過大，降低氣流速度，以確保油分離的效果。若開啟壓力太低，油分離器前后壓差大，器內(nèi)氣流速度高，筒壁和油分離芯上凝聚的油液會(huì)被高速氣流卷走，影響油分離效果。
　　3.油氣分離芯
　　油氣分離芯使用后容易被潤(rùn)滑油中的雜質(zhì)堵塞，造成氣體壓降增大，速度提高，甚至使油氣分離芯擊穿，徹底失去分離能力，造成排氣中油含量嚴(yán)重超標(biāo)，甚至導(dǎo)致空壓機(jī)中潤(rùn)滑油短時(shí)間全部跑光。
　　4.二次回油管
　　油氣分離芯的二次回油管由油管、回油過濾器和節(jié)流孔接頭組成。回油過濾器和回油節(jié)流孔堵塞，會(huì)使油氣分離芯內(nèi)油位過高，使油氣分離芯中間底部的潤(rùn)滑油來(lái)不及返回空壓機(jī)入口，增大排出氣體的油含量。
　　5.排氣系統(tǒng)疏水閥
　　空壓機(jī)排氣中的含油經(jīng)過油氣分離器分離后，一般小于3ppm，經(jīng)過氣冷卻器冷卻后，部分油氣經(jīng)過進(jìn)一步冷凝，通過疏水閥排出，使進(jìn)入后處理設(shè)備的壓縮空氣中含油量進(jìn)一步降低。如果疏水閥被不斷冷凝積聚的油水混合物堵塞，將導(dǎo)致疏水閥失去作用，冷凝的油水混合物將被高速流動(dòng)的壓縮空氣帶入后處理設(shè)備中。

　　四、改進(jìn)措施
　　（一）主機(jī)排氣溫度高改進(jìn)
　　根據(jù)以上情況分析，必須將進(jìn)油冷器循環(huán)水支管加以擴(kuò)徑才能解決回油溫度高的問題，但空壓機(jī)油冷器接口法蘭通徑僅為DN32，如果將該法蘭進(jìn)行擴(kuò)徑，需要將空壓機(jī)整體結(jié)構(gòu)破壞，影響空壓站整潔性。因此決定采用如圖3非標(biāo)準(zhǔn)法蘭進(jìn)行聯(lián)接。

　　考慮油冷器使用一段時(shí)間存在循環(huán)水結(jié)垢現(xiàn)象，影響傳熱效果，在對(duì)出入口管線進(jìn)行改造時(shí)，對(duì)管程進(jìn)行了機(jī)械清洗。
　　（二）油氣分離芯使用壽命短改進(jìn)
　　從影響油氣分離芯使用壽命的因素來(lái)看，潤(rùn)滑油為主機(jī)廠家提供的英格索蘭專業(yè)潤(rùn)滑油（超級(jí)冷卻液），空氣濾芯和油濾芯均按要求進(jìn)行了更換，空壓機(jī)的排氣溫度也已經(jīng)進(jìn)行了改進(jìn)。油氣分離器的結(jié)構(gòu)是固定的，目前能夠進(jìn)行改進(jìn)的只有油氣分離芯結(jié)構(gòu)與尺寸，原油氣分離芯尺寸及外形結(jié)構(gòu)如圖4所示：

 

　　壓縮混合空氣中的油以3種型態(tài)存在：直徑在1μm以上的呈油滴狀；直徑在0.01μm～1μm之間的呈懸浮狀；直徑更小的是以油蒸汽形式存在于壓縮混合空氣中。油滴和懸浮油粒可利用凝聚原理并采用超細(xì)纖維介質(zhì)進(jìn)行油氣分離。經(jīng)初分離的壓縮空氣流過超細(xì)纖維介質(zhì)后，氣流中的懸浮油粒會(huì)逐漸被凝聚成較大的油滴，即利用了懸浮油粒擴(kuò)散，直接被過濾介質(zhì)攔截和慣性碰撞的凝聚原理，捕集壓縮空氣中的液態(tài)油滴。
　　初分離后帶有微小油粒的氣體先流過第一級(jí)分離層，該層的玻璃纖維孔隙尺寸和厚度是受控制的。一些油粒流過玻璃纖維后形成一潮濕的表面，這有利于油粒的凝聚。其他一些較小的油粒在玻璃纖維內(nèi)多次變換前進(jìn)方向。經(jīng)上述擴(kuò)散、直接攔截和慣性碰撞的凝聚過程后，大多數(shù)細(xì)小的懸浮油粒被凝集下來(lái)，落入油分離器內(nèi)。為防止通過超細(xì)玻璃凝聚后的油滴被夾帶或重新形成霧沫，又設(shè)置第二級(jí)防霧沫夾帶層。該層的持油能力很大，當(dāng)油的濃度在防霧沫夾帶層越來(lái)越高時(shí)，油由于重力作用會(huì)通過防霧沫夾帶層而落入油氣分離芯的底部，由插入油氣分離芯內(nèi)的回油管排出②。
　　因此采用以下措施對(duì)油氣分離芯進(jìn)行改進(jìn)：
　　1.采用深層折疊結(jié)構(gòu)
　　在油氣分離芯表面空氣流速越低，停留時(shí)間越長(zhǎng)，分離效率越好。油氣分離芯的第一級(jí)多層玻璃纖維采用深層折疊結(jié)構(gòu)，折疊分離芯由許多自中心向外輻射的褶組成，褶較寬。折疊結(jié)構(gòu)可以增加分離面積，阻力降較小，并有較大的容塵量。在油氣分離芯外徑和高度變化后，分離面積比原來(lái)增加52%，以確保表面流速在經(jīng)驗(yàn)值0.63m/s以下。
　　2.采用復(fù)合濾芯結(jié)構(gòu)，外層增加耐磨材料層
　　濾芯濾料的制作現(xiàn)為兩種型式。纏繞式濾芯，即把濾芯纏繞在網(wǎng)筒外；另一種為折疊濾芯，將濾芯夾在兩層絲網(wǎng)內(nèi)，在拍折機(jī)上進(jìn)行折疊。單從濾料制作型式區(qū)分濾芯，質(zhì)量并無(wú)優(yōu)劣之分，平纏式濾料濾紙纏繞的層數(shù)遠(yuǎn)較折疊濾料層數(shù)多，但折疊濾芯在相同直徑及高度下容納的濾料面積大。油氣分離芯在使用過程中，壓降進(jìn)一步增大是因?yàn)檫^濾介質(zhì)上固體雜質(zhì)量增加的原因，油氣使第一級(jí)玻璃纖維的孔隙堵塞而使壓降增大。空氣濾清器若未將大氣中的臟物有效濾去，或潤(rùn)滑油內(nèi)的污物未經(jīng)油過濾器的良好過濾，會(huì)在油氣分離芯這z*后一道分離元件上堆積下來(lái)。因此在油氣分離芯外筒再增加一層粗耐磨材料。同時(shí)，由于減少內(nèi)層玻璃纖維過濾層數(shù)，使外層纏繞式濾層孔隙較大，并且具備一定的耐磨性能，起到粗過濾器的作用，保護(hù)內(nèi)層玻璃纖維精細(xì)過濾層，不僅有利于提高內(nèi)層濾料的使用壽命，同時(shí)使內(nèi)層孔隙較小的玻璃纖維層不致過早堵塞引起壓差過高，有效提高了油氣分離芯的使用壽命。
　　（三）排氣含油量超標(biāo)改進(jìn)
　　分析影響排氣含油量超標(biāo)的因素分析后，針對(duì)這些影響因素采取如下改進(jìn)措施：
　　1.嚴(yán)格控制油氣分離器潤(rùn)滑油油位，保持在油標(biāo)的1/2～2/3處。
　　2.檢查z*小壓力閥的壓力設(shè)定，將z*小壓力閥拆下，放在安全閥校驗(yàn)平臺(tái)上，逐步提升壓力，直到z*小壓力閥開啟，此時(shí)的壓力就是z*小壓力閥設(shè)定壓力，保證該壓力在0.85MPa。
　　3.定期檢查油氣分離芯分離壓差，當(dāng)分離壓差大于0.1MPa時(shí)予以更換。
　　4.正確安裝二次回油管，定期清洗節(jié)流孔接頭。
　　安裝回油管時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其與油氣分離芯底部的距離。距離過大，油分離芯底部油位過高，積累的油會(huì)被重新卷入壓縮空氣中；距離過小，易造成回油管進(jìn)口堵塞，導(dǎo)致油位過高。該距離z*好是在2～4mm之間，如圖5所示：

　　節(jié)油孔接頭孔徑僅0.4mm，使用時(shí)間較長(zhǎng)后由于潤(rùn)滑油中存在的一些固體顆粒及被沖刷的油分離芯濾料，會(huì)導(dǎo)致節(jié)流孔堵塞，導(dǎo)致回油不暢而使排氣中油含量增加。
　　5.采用空氣疏水閥
　　采用KSS43H系列空氣疏水閥，該種類型的疏水閥是在不使用其它外接動(dòng)力的情況下，專門用于各行業(yè)各類壓縮空氣系統(tǒng)以及化工工藝過程中各類氣體系統(tǒng)的疏水設(shè)備。具有能夠連續(xù)、自動(dòng)、全部排除系統(tǒng)中的凝結(jié)水及污油、阻氣嚴(yán)密，在工作過程中無(wú)氣體泄漏、自動(dòng)沉降固體污物，實(shí)行定期排污，可避免流道堵塞和安裝方便，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行平衡，安全可靠，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
　　（四）DCS增加監(jiān)控參數(shù)
　　對(duì)監(jiān)測(cè)儀表進(jìn)行了技術(shù)改造。利用現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械式排氣溫度表接口更換為雙支路熱電偶，一路進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)參與聯(lián)鎖控制，另一路進(jìn)DCS畫面做操作指示；增加分離前壓力變送器，將分離前后壓力進(jìn)DCS畫面，并換算精確的差壓值以供觀測(cè)；從現(xiàn)場(chǎng)電子巡檢儀接出電纜，使電機(jī)軸承溫度進(jìn)DCS畫面。螺桿空壓機(jī)的運(yùn)行參數(shù)可在DCS畫面中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有利于操作人員和技術(shù)人員對(duì)機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行檢查和控制。

　　五、改進(jìn)后效果
　　對(duì)冷卻器改進(jìn)后，通過表3可以看出，循環(huán)水量明顯加大，循環(huán)水出入口溫差保持在10℃左右。主機(jī)排氣溫度改善較為明顯，都已經(jīng)降到90℃以下。在環(huán)境溫度高時(shí)，也不需要開排凝進(jìn)行出口直排來(lái)降低排氣溫度，排氣溫度受環(huán)境溫度影響較大的狀況也明顯改善。

　　改進(jìn)后的油分離芯在3#空壓機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，2010年2月3日進(jìn)行更換，至2010年6月15日分離前后壓差達(dá)到100kPa時(shí)，進(jìn)行更換，不間斷運(yùn)行時(shí)間達(dá)到3000小時(shí)以上，較原油分離芯提高了3倍的使用壽命。在使用期間，運(yùn)行平穩(wěn)，排氣中油含量保持在3ppm以下，證明改進(jìn)型的油分離芯有了很大的改進(jìn)。

　　六、結(jié)語(yǔ)  
　　針對(duì)雙級(jí)螺桿式空壓機(jī)出現(xiàn)的排氣溫度高、油氣分離芯使用壽命短、排氣中油含量超標(biāo)等問題，通過分析影響排氣溫度、油分離芯使用壽命、影響空壓機(jī)排氣中油含量超標(biāo)的因素，進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。通過油冷卻器循環(huán)水改進(jìn)、油分離芯結(jié)構(gòu)改造、合理控制潤(rùn)滑油油位，提高油分離芯質(zhì)量及工況適應(yīng)性，規(guī)范二次回油管的安裝標(biāo)準(zhǔn)，采用適合系統(tǒng)工況的疏水閥加強(qiáng)疏油和疏水，有效延長(zhǎng)了油分離芯使用壽命，降低了排氣溫度，使排氣溫度恒定，壓縮空氣中的含油量，控制在小于3ppm的指標(biāo)范圍內(nèi)，保證了螺桿空壓機(jī)良好的運(yùn)行。

　　參考文獻(xiàn)
　　② 徐明，壓縮空氣設(shè)計(jì)手冊(cè)，1993.12，186
　　② 邢子文，螺桿壓縮機(jī)-理論、設(shè)計(jì)及應(yīng)用，2000.8，235

 

來(lái)源：中石化銷售華中公司長(zhǎng)嶺庫(kù)站 陳相