刘东章 邹晓楠 丁香春 苏文涛
胜利石油工程有限公司海洋钻井公司
摘要：目前螺杆式风机由于其打气效率高、噪音低、维护成本少、压力调节范围广、故障率低、自动化控制等诸多优点，被广泛用于各类需要压缩空气的场合，在石油勘探行业中每个钻井单元更是标配，起到了举足轻重的作用，但是在陆地钻井单元的使用过程中时常出现高温现象，通过现场勘查分析，确定原因，进行排除，达到了预期目的，本文就高温问题的排除过程和大家分享，希望能给各位同行提供帮助和借鉴。
关键词：螺杆空压机；高温；解决方案
螺杆式空气压缩机由螺杆机头、电动机、油气分离桶、冷却系统、空气调节系统、润滑系统、安全阀及控制系统等组成。整机装在1个箱体内，自成一体，直接放在平整的基础之上即可，无需用地脚螺栓固定在基础上。螺杆机头是1种双轴容积式回转型压缩机头。1对高精密度主(阳)、副(阴)转子水平且平行地装于机壳内部，主(阳)转子有5个齿，而副（阴）转子有6个齿。主转子直径大，副转子直径小。齿形成螺旋状，两者相互啮合。主副转子两端分别由轴承支承定位。工作时电动机通过连轴器(或皮带)直接带动主转子，由于2转子相互啮合，主转子直接带动副转子一同旋转。冷却液由压缩机机壳下部的喷嘴直接喷入转子啮合部分，并与空气混合，带走因压缩而产生的热量，达到冷却效果。同时形成液膜，防止转子间金属与金属直接接触及封闭转子间和机壳间的间隙。喷入的冷却液同时还可以吸收和减少高速压缩所产生的噪音。
螺杆式空压机的主要部件为螺杆机头、油气分离桶。螺杆机头通过吸气过滤器和进气控制阀吸气，同时冷却液油注入空气压缩室，对机头进行冷却、密封以及对螺杆及轴承进行润滑，压缩室产生压缩空气。压缩后生成的油气混合气体排放到油气分离桶内，由于机械离心力和重力的作用，绝大多数的冷却液油从油气混合体中分离出来。空气经过由硅酸硼玻璃纤维制作而成的油气分离筒芯，几乎所有的油雾都被分离出来。从油气分离筒芯分离出来的冷却液油沉积到油气分离器桶的底部，并通过回油管回到螺杆机头内。在回油管上装有油过滤器，回油经过油过滤器过滤后，洁净的油才流回至螺杆机头内。当油被分离出来后，压缩空气经过最小压力控制阀离开油气筒进入后冷却器。后冷却器把压缩空气冷却后引入到空气冷干机、空气加热干燥器或吸附式干燥器等除水装置中，通过这些除水装置进入贮气罐以供各用气单位使用。即使通过除水装置，压缩空气中还是不可避免会有部分水分的残留，残留的水分会冷凝沉积在储气罐内，这些残留的水分会通过自动排水器或手动排出。?某陆地钻井队配备的是美国生产的SL-16型螺杆空压机，电压380伏，频率50赫兹，功率80千瓦，打气效率11m3/min，最高压力1.0MPa,在使用过程中发现在环境温度20℃时，运行10分钟就会发生高温报警停机，通过现场勘查，原因分析，确定了高温原因，制定了解决方案，采取了有效措施，彻底解决了高温现象。
一、原因分析
通过现场实地勘察发现：
1、施工作业现场的实际环境决定了空压机房只能是在露天放置，空压机房设计没有隔热保温层，暴露在太阳的直晒之下，环境温度在20℃时，空压机房内的温度就在35℃以上，造成了冷却新风温度偏高，降低了换热效果；
2、由于交通运输和车辆尺寸的限制，空压机房的空间尺寸受到了极大的压缩，因此造成了空压机房本身的空间偏小，通风面积不足，只有一个1㎡的百叶窗和0.6㎡的窗户，自然散热不好，空气流通量不够，无法满足新风量及正常散热的需求；
3、过于考虑了制作的简单与快捷，采用了室内弯道L型设计，且排风罩流通内径偏小，有弯道和截面突变，增加了排风阻力，影响了有效的散热。
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二、制定对策
1、由于现场实际状况的限制，决定了空压机房隔热保温层无法实现加装，同时暴露在太阳之下也不可避免；
2、针对通风百叶窗面积偏小的现状增加百叶窗的散热面积，在空压机房的前侧和后侧分别增加2个可以开启关闭的百叶窗，在天气晴好的时候将其打开，在恶劣天气的时候将其关闭，仍能保证新风供应量；
3、改变通风罩的方向，加大通风罩的内径，将内径扩大至和空压机散热器尺寸相同，确保出风畅通无阻；将通风罩从原来的L型设置优化为垂直引申到空压机房的顶部，做好防雨防风处理，通风罩与空压机连接之处采用活接形式，以便维护保养清洁散热器之用；
4、在空压机房的后侧上部增设排风扇，加快新风的流通速度，提高换热效果。
三、图纸绘制
对策确定完成之后，现场测绘，绘制图纸如下：
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四、加工制作安装
加工制作完成后，进行了现场安装，如下图所示，室内导风罩分为两部分，中间用螺栓连接，可以方便拆卸以便进行清理散热器，房顶上部的导风罩搭设防雨罩，通风罩与房顶结合部位采用点焊和胶补的方式进行密封，达到防雨防水的效果，空压机房前后端安装百叶窗，保证了足够的通风量。
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五、加工制作安装
安装完成后进行试运行，取得了良好的效果，达到了预期的目的，截止目前，在近2年的使用中，期间经历了炎热夏季，再没有发生过热、高温报警的现象，提高了设备的完好率、自持力、可靠性和安全性，提升了设备的现场本质安全化，为高效生产夯实了基础。
经济效益或社会效益测算：
1、 保证了压缩空气的充足供应，确保了各种气动工具、气动设备等用气单元的正常工作，提升了设备的自持力和完好率；
2、 由于空压机高温造成停工，按每天1小时计算，则每日可节省15万元/24小时*6=0.625万元，每年施工120天计算，则总计0.625*120=75万元；
3、 由于压缩空气供应不及时造成的固井作业中断、设备运行停止，从而造成井下安全问题，所带来的间接损失更是无可估量。
六、结论
通过发现问题，分析问题，制定解决方案，现场实施，彻底解决了螺杆空压机在使用过程中的高温现象，提高了设备的安全性、可靠性和经济性，为同类设备和同类问题的现场解决提供了借鉴和依据，同时丰富了使用操作人员解决问题的思路和方法，从而为设备的安全高效运行打下坚实基础，为提速提效提质创造了先决条件。
参考文献：
[1]《美国寿力固定式螺杆空压机使用维护保养手册》