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探讨螺杆式空气压缩机控制系统缺陷分析及改进方法

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：王怀彬

[导读] 摘要：针对螺杆空气压缩机在运行中存在的问题，如油质混杂、控制系统无监控报警功能、气压达到压力设定下限制后不自动加载的情况等。

        山东莱钢物流发展有限公司山东省济南市 271104
        摘要：针对螺杆空气压缩机在运行中存在的问题，如油质混杂、控制系统无监控报警功能、气压达到压力设定下限制后不自动加载的情况等。从其工作原理及电控系统这两方面分析了产生问题的原因，提出来解决问题的思路。据此设计出一种新型保护电路，可为螺杆空气压缩机安全可靠的运行提供保证。
        关键词：螺杆空气压缩机、缺陷分析、改进方法
        引言：鲁中汽车大修厂，空压机在运行过程中，经常出现气压到达压力设定下限制后不自动加载的情况，造成车间生产用风压力不足，影响车间正常生产，经反复检查发现是plc输出功率不足，电磁阀断电瞬间产生高压打火所致，此种控制方式长时间运行使加载电磁阀及PLC使用寿命缩短，造成损失。本文就此展开分析以及讨论改进方法。
        一、螺杆压缩机工作原理
        螺杆压缩机的工作过程分为吸气，密封及输送，压缩，排气4个过程。通过过滤器吸入周围的空气，使之进入压缩主机内，同时内部不断喷油，润滑和冷却螺杆，由此产生了受热后的油气混合物。温度升高后的油气混合物通过排气单向进入油气分离器，主机腔内大多数的油在油气分离器内与压缩空气进行分离，然后冷却后又回到主机内循环利用。当油气分离器内空气达到所需最低压力时，最小压力阀开启，高温的压缩空气进入冷却器冷却后，即得到了我们所需的压缩空气。
        二、螺杆压缩机的优缺点
        事物都有他的两面性，有优点也有缺点
        优点：非常可靠，压缩机零部件很少，没有多余的易损件，所以他运转非常可靠，寿命长，平时最多小的地方需要修理，大的地方修理时间间隔很长；易操作易维护。螺杆压缩机自动化技能高，操作非常简单，操作人员不需要经过太长时间的培训，即可实现无人值守运转；适应能力很强，具有强制输气的特点，适合于多种性质的工种；多相混输，螺杆压缩机的齿上有间隙，非常耐液体冲击，可运送含液体，含粉尘的气体等等。
        缺点：能耗高，因为他有较强的平衡性，可以高效运转，所以耗能就要高一些；造价高，维修费用大。鲁中汽车大修厂要出这样高的费用，压力非常大。经过长期的使用，螺杆间隙会慢慢变大，之后修复或者更换的费用会非常大；具有一定的局限性，不能用在高压场合，螺杆压缩机只能用于中，低压范围。
        三、压缩机件常见的缺陷以及改进方法
        气压达到压力设定限制后不自动加载的情况，就会造成车间生产风力压力不足，影响车间正常生产。遇到这种情况时，我们会反复检查是哪里的问题，经过一一排查，发现是PLC输出功率不足，电磁阀断电后瞬间产生高压打火所致。可以改进空压机加减载控制电路，增加一套缓冲放大电路，由PLC来的加减载信号经一套放大电路供给电磁阀，并设计上短路保护，以提高加减载运行的可靠性.。改善后，由于此电路的缓冲作用，大大增加了PLC的稳定性，延长了使用寿命。
        油路阻塞，喷油不足和油过滤与油分离器零件寿命短，运行稳定偏高。应该是因为螺杆压缩机采用冷却润滑封闭循环，长时间处于非常高的温度下运行，就可能出现不同程度的污垢堆积，酸化等变质现象，还可能导致油路元件的电磁阀，温控阀损坏等故障。平时要多注意油路系统的保养，勤更换润滑油等零件，如果是水冷机型，应该用水垢清理器浸泡水路系统，油路清洁时应采用专门的清洗剂，要确保排出足够的压缩机润滑油好把油加入到储存箱内，为了防止悬浮污染物的再次沉积，趁油还是热时，要彻底排掉压缩机体内的润滑油，才能取得最好的效果。
        压缩机油劣质，换油周期短。鲁中汽车大修厂环境差，灰尘大。机器在运行中压机频繁出现过滤器堵塞等故障，换油周期缩短，运行维护成本很大幅度的增加。选择高品质而且要适合机器所使用的润滑油，建立良好的空压机润滑油采购，验收，检验等管理制度，油量也要有所标准，太少，太多都不行。每隔一段时间要进行检查和清洗。
        主机排气温度过高，如果螺杆式压缩机温度是在许可范围内油位又在正常状态内。要确认机器测温元件是否有故障，可以用其他的测温仪器进行测温比较，如果测温元件没有问题，再检查油冷却器进出口的温差，正常是在5到8度之间，如果大于此温度，说明油量不足，油路有堵塞或者是温度阀门没有完全开启；如果是温差小于正常范围，或许是散热不良，冷水机是否水量不足，进水水温是否过高，检查散热器的干净程度等。如果以上均在正常范围内，说明机头的发热量超出正常范围，应检查是否超压运行，是否油不适合本机器，油是否老化，是不是机头轴承出现问题等，都是要一一排查，以保证机器的正常运转。
        以下有三张图，仅供参考：

        四、螺杆式空气压缩机变频改造
        空压机电机功率一般较大，启动方式多采用三角启动，加载和卸载方式都为瞬时，空压机在启动时会产生较大的流动电流，在加载时或者是卸载时都对机械的冲击大，这种运转方式还会加速设备的磨损，降低设备的使用年限。如果对空压机进行变频改造，能够减小对设备的启动冲击，延长使用年限，减少电机频繁的加载和卸载，使得供气系统气压稳定，在某些方面节约了电能。
        空压机主电路和控制电路的变频改造，在其控制电路上有加载继电器，在主电路改造时，将变频器串接进原有的电线中，并适当的修改控制回路，实现变频器的启动和停止。
        在考虑变频器发生故障或是检修时，空压机能按原有的工频控制方式运行，这保证了空压机在变频或是工频状态下都可以有效运行。
        五、判断故障类型所采取的保护策略
        可以强制起动空压机的冷却系统，保证在高压电动机运行的状态空压机不过热；强制切除高压电断路器，直接来控制跳闸线圈机构动作；锁定故障状态，向外发出报警信号。这是针对高压柜柜动保护措施。
        针对高压母线失电的保护措施，强制关闭空压机的冷却系统，切断油路，防止喷油；强制打开空压机油气分离器的电磁泄压阀，使系统中的残留压气迅速释放出来，来消除喷油的原动力，并把进气阀门快速关闭。
        结束语：螺杆式压缩机在生产运行中必须按照使用说明来进行操作，按时保养，油必须要合适，油量也必须要有严格的标准。在使用或者是养护的过程中积累经验，掌握螺杆压缩机运行的规律，使之满足鲁中汽车大修厂的运行，减少不必要的支出，使我们的效益达到最大化，提高加载运行的可靠性。
        参考文献：
        [1]螺杆式空气压缩机故障分析处理方法[J]，王海江
        [2]螺杆式空气压缩机和活塞式空气压缩机使用体会[J]，王春梅；孟宪超
        [3]螺杆式空气压缩机常见疑难故障诊断及处理[J]，刘淼；赵增强