噴油螺桿空氣壓縮機油路特性探討

1、噴油螺桿空氣壓縮機油路特性探討作者：中原工學院 王曉璐摘要：討論了噴油螺桿空氣壓縮機油路系統(tǒng)的基本原理和性能特點，說明了主要零部件的作用，對油路系統(tǒng)使用中的問題和常見故障進行了論述并提出了相應對策。關鍵詞：噴油螺桿空氣壓縮機；油路系統(tǒng)；特性；常見故障0 前言近年來，隨著噴氣織機的大量應用及紡織生產自動化程度的提高，作為紡織生產動力的空氣壓縮機已經大量應用，其中噴油螺桿壓縮機因具有運轉可靠、壽命長、氣量不受排氣壓力影響、運轉平穩(wěn)不發(fā)生喘振等特點而得到廣泛應用。1 工作原理和特性實用的無油泵噴油螺桿空氣壓縮機油路，如圖1所示。壓縮機運行時，混合有大量油霧滴的高溫高壓空氣由壓縮機排入油分離器，由于氣

2、流在分離器中發(fā)生旋轉、碰撞及方向改變，空氣中大部分油滴沉降在容器底。在分離器內高壓作用下，潤滑油沿回油管流到溫控閥；根據潤滑油的溫度，溫控閥使油部分或全部流經油冷卻器，得到溫度控制的潤滑油在恒定壓力下流過油過濾器、斷油電磁閥后噴入壓縮機螺桿轉子腔體及各軸承中。在系統(tǒng)內，潤滑油的循環(huán)依靠油分離器與主機噴油口、軸承處的壓力差進行。2 零部件的構造和作用2.1 油分離器如圖2、圖3所示。實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，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后發(fā)生旋轉，油滴在離心力作用下被甩到筒內壁上，油滴聚集落入容器

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

4、節(jié)或壓縮啟動階段壓縮空氣排氣溫度較低，當其低于空氣壓縮后露點溫度時，壓縮空氣內水分就會在油氣分離器中凝結下來，使?jié)櫥妥冑|。根據有關的資料，噴油將帶走相當82%壓縮機總功率的熱量，故壓縮空氣排氣溫度的高低與噴油溫度有關。在寒冷季節(jié)或壓縮啟動階段溫控閥關閉，潤滑油不經油冷卻器冷卻，由入口旁通管道直接流過油過濾器到達各工作點，由于吸收壓縮過程產生熱量，油溫逐漸升高，當油溫高于50-77C時溫控閥開啟，部分或全部潤滑油流入冷卻器。原國產產品中多為電磁溫控閥，近年來通過對進口壓縮機技術的消化吸收，蠟制溫控閥應用也較多。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，膨脹石蠟的膨脹應力是一個定值，遠大于恒溫閥所需的推力。膨脹石蠟密封在殼體中，當溫度上升到石蠟熔點時，體積膨脹而推動頂桿，使驅動控溫閥的滑閥移動；溫度下降時，石蠟遇冷收縮，在彈簧回彈作用下，閥門復位。這種溫閥特點：推力大，元件內部石蠟膨脹時能達到200多個大氣壓，行程溫度曲線的線性好，因而控溫能力強；元件剛性大，強度高，壽命長。2.3 油冷卻器油冷卻器有風冷卻和水冷卻兩種。水冷卻器的形式多為管殼式換熱器，在國外產品中有用5-7mm的紫銅管作為換熱管，油走管外，水走管內，產品體積很緊湊。風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。近年來鋁制板翅式散熱器也被廣

6、泛用于風冷式冷卻器。2.4 斷油閥壓縮機停車時斷油閥關閉，否則油分離器、油冷卻器內高壓潤滑油大量倒流回壓縮機主機入口，從吸氣濾清器中冒出，污染吸氣濾芯。開機時，斷油閥在壓縮機主機排氣壓力控制下打開，保證油路暢通。2.5 潤滑油螺桿壓縮機的潤滑條件和工作環(huán)境比較苛刻，潤滑油在約0.5-1min內就要循環(huán)使用一次；高溫時并在有鋼、銅等催化劑存在條件下，油品極易氧化變質，因此對氧化性有一定要求，以氧化安定性指標來衡量。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，特別是啟動時運轉溫度較低，油泡沫不易破壞，大量油泡沫灌進油氣分離器，使阻力和油耗增大，造成嚴重過載超溫現象，必須采取抗泡和消泡措

7、施。此項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早期氧化變質，形成油泥。空氣中的水蒸氣灰塵等不可避免地要混入油品中，會使與氣體接觸的其它零件表面生銹磨損。此兩項性能以油的腐蝕指標和防銹試驗指標來度量。壓縮機在運行中，油不斷與空氣中冷凝水相遇并被激烈攪拌，容易產生乳化現象，造成油氣分離不良、油耗增加，油被乳化會使油膜破壞，造成磨損加劇，故抗乳化性也是油的一個重要性能。壓縮機潤滑油的其它性能指標有：運動粘度、粘度指數、傾點、閃點、機械雜質、水分、水溶性酸或堿、殘?zhí)康取Ｃ绹鴫哿吧虾Ｓ⒏袼魈m的噴油螺桿空氣壓縮機都采用合成專用潤滑

8、油，以保證螺桿轉子的壽命。目前國產潤滑油還不能完全取代國外產品或合資產品，故合成專用潤滑油價格昂貴，氣量35-40m3/h機組正常工作時，每年用油2-3桶。3 油路系統(tǒng)常見問題與對策3.1 冷卻效果差在風冷式的油冷卻器中，無論是用鋁制板翅式、各種心管的單個肋片或整體肋片形式，翅片或肋片的間隙都較小，若空壓機房周圍環(huán)境不清潔、粉塵多或進氣風道無濾網、紗窗時，翅片或肋片的間隙極易被堵塞，將會使?jié)櫥徒禍夭怀浞?，循環(huán)使用的潤滑油把部分熱量又帶回缸體內，如此循環(huán)致使缸體熱量積累，排氣溫度升高，排氣量減少，另外潤滑油溫度高時，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，造成轉子與缸體之間的串

9、氣內漏，也是排氣量減少的原因。根據工廠實際經驗，應每3個月清潔冷卻器外表面、風扇葉片和機組灰塵，可用壓縮空氣或蒸汽對風冷器的翅片、肋片吹掃，使其潔凈暢通；某廠在進行清潔后，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，北方地區(qū)水質硬度大，有些工廠用自來水或深井水循環(huán)使用時，3個月油冷卻器內水垢沉積就較嚴重，必須根據當地水質定期進行化學清洗；所以，有些工廠用軟化水作為冷卻水循環(huán)使用，但運行中管道和換熱器內壁表面仍易滋生藻類，影響換熱，也應定期清洗。3.2 油過濾器堵塞油過濾器前后的壓差為0.105-0.140MPa，當大于規(guī)定值時應及時更

10、換，具體更換時間為初次使用運行累計50-150h，以后每1000-2000h將需更換。如果壓縮機每年運行的時間少于額定時間，濾芯也應在換油時一起換掉。更換時將油過濾器中的臟油放掉，清洗過濾器內部、安裝濾芯時應注意檢查過濾器中的密封圈或墊片，嚴防密封不嚴產生油的旁通，使過濾器失效。3.3 油質變劣一般說，影響油使用壽命的因素有：1 吸入空氣不純如含有氧化鐵、二氧化碳等，加速油的變質；2 使用過的油排放不干凈，與新充進的油混在一起會顯著降低新充油的使用壽命（油冷卻器中有一定的油容量，有些壓縮機的油冷卻器位置又較低，不易通過油分離器將其中的舊油排放干凈）；3 壓縮機運轉溫度過高，加速油的氧化變質；4

11、 運轉溫度低于露點溫度時冷凝水會進入油中，使用中產生乳化。各壓縮機生產廠都對潤滑油的更換周期有嚴格規(guī)定，上海英格索蘭潤滑油的更換周期為3500h，美國壽力潤滑油的更換期為8000h。在條件許可的情況下，用戶采用定期抽樣檢查來確定是否需要更換油；抽樣檢查主要內容見表1。表1 潤滑油變質定量檢測項目在條件許可時，還應對不溶解物中金屬微粒進行分析，具體數值見表2。表2 油樣中金屬含量的來自場所和最大允許含量不同牌號的潤滑油不能混用。質量、牌號不同的潤滑油混用時會降低油品的性能，并會產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。出于經濟性原因，目前有些使用單位未按要求定期更換潤滑油，只是定期加注油，造成油粘度過大，散熱差，壓縮機排氣氣溫過高，夏季達100C以上。另外據使用單位經驗，夏季雨后空氣濕度大，油分離器底部會有水分沉積，應打開分離器底部排油管閥門及時將水分排出。4 結束語壓縮機的油路系統(tǒng)保持良好狀態(tài)，是壓縮機正常工作的前提。目前應在兩方面加強工作，一是進口壓縮機油路零配件及