噴油螺桿空氣壓縮機(jī)油路特性探討

噴油螺桿空氣壓縮機(jī)油路特性探討

摘要：討論了噴油螺桿空氣壓縮機(jī)油路系統(tǒng)的根本原理和性能特點，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(jìn)行了論述并提出了相應(yīng)對策。

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，隨著噴氣織機(jī)的大量應(yīng)用及紡織生產(chǎn)自動化程度的提高，作為紡織生產(chǎn)動力的空氣壓縮機(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、氣量不受排氣壓力影響、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)不發(fā)生喘振等特點而得到廣泛應(yīng)用。

1工作原理和特性

實用的無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，混合有大量油霧滴的高溫高壓空氣由壓縮機(jī)排入油別離器，由于氣流在別離器中發(fā)生旋轉(zhuǎn)、碰撞及方向改變，空氣中大局部油滴沉降在容器底。在別離器內(nèi)高壓作用下，潤滑油沿回油管流到溫控閥；根據(jù)潤滑油的溫度，溫控閥使油局部或全部流經(jīng)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(jī)螺桿轉(zhuǎn)子腔體及各軸承中。在系統(tǒng)內(nèi)，潤滑油的循環(huán)依靠油別離器與主機(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油別離器

如圖2、圖3所示。實用中油氣別離器有臥式和立式兩種，臥式別離器是使空氣噴入后撞擊弧形外表方向折轉(zhuǎn)，流速大大降低，依靠慣性力使油滴沉降。立式別離器中，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，油滴聚集落入容器底部，筒中可設(shè)擋板維持氣流不斷旋轉(zhuǎn)，使別離過程持續(xù)。經(jīng)初次別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)入別離器上部的濾芯，油氣別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(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，實用中將濾材制出折褶以增加過濾面積。各級濾芯內(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。空氣經(jīng)過濾后含油率正常應(yīng)小于10-6。

圖3立式油氣別離器

圖4油氣別離濾2.2溫控閥

經(jīng)壓縮后的空氣露點溫度上升，而在寒冷季節(jié)或壓縮啟動階段壓縮空氣排氣溫度較低，當(dāng)其低于空氣壓縮后露點溫度時，壓縮空氣內(nèi)水分就會在油氣別離器中凝結(jié)下來，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上下與噴油溫度有關(guān)。在寒冷季節(jié)或壓縮啟動階段溫控閥關(guān)閉，潤滑油不經(jīng)油冷卻器冷卻，由入口旁通管道直接流過油過濾器到達(dá)各工作點，由于吸收壓縮過程產(chǎn)生熱量，油溫逐漸升高，當(dāng)油溫高于50-77C時溫控閥開啟，局部或全部潤滑油流入冷卻器。

原國產(chǎn)產(chǎn)品中多為電磁溫控閥，近年來通過對進(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局部組成；控溫元件包括特種膨脹感溫石臘和紫銅殼體，在特定的相變溫度下，膨脹石蠟的膨脹應(yīng)力是一個定值，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時，體積膨脹而推動頂桿，使驅(qū)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(fù)位。這種溫閥特點：推力大，元件內(nèi)部石蠟膨脹時能到達(dá)200多個大氣壓，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。

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。近年來鋁制板翅式散熱器也被廣泛用于風(fēng)冷式冷卻器。

2.4斷油閥

壓縮機(jī)停車時斷油閥關(guān)閉，否那么油別離器、油冷卻器內(nèi)高壓潤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，斷油閥在壓縮機(jī)主機(jī)排氣壓力控制下翻開，保證油路暢通。

2.5潤滑油

螺桿壓縮機(jī)的潤滑條件和工作環(huán)境比擬苛刻，潤滑油在約0.5-1min內(nèi)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(zhì)，因此對氧化性有一定要求，以氧化安定性指標(biāo)來衡量。另外，由于循環(huán)速度快，油處于劇烈攪拌狀態(tài)，極易形成泡沫，特別是啟動時運(yùn)轉(zhuǎn)溫度較低，油泡沫不易破壞，大量油泡沫灌進(jìn)油氣別離器，使阻力和油耗增大，造成嚴(yán)重過載超溫現(xiàn)象，必須采取抗泡和消泡措施。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(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等不可防止地要混入油品中，會使與氣體接觸的其它零件外表生銹磨損。此兩項性能以油的腐蝕指標(biāo)和防銹試驗指標(biāo)來度量。壓縮機(jī)在運(yùn)行中，油不斷與空氣中冷凝水相遇并被劇烈攪拌，容易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，造成油氣別離不良、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(jī)潤滑油的其它性能指標(biāo)有：運(yùn)動粘度、粘度指數(shù)、傾點、閃點、機(jī)械雜質(zhì)、水分、水溶性酸或堿、殘?zhí)康?。美國壽力及上海英格索蘭的噴油螺桿空氣壓縮機(jī)都采用合成專用潤滑油，以保證螺桿轉(zhuǎn)子的壽命。

目前國產(chǎn)潤滑油還不能完全取代國外產(chǎn)品或合資產(chǎn)品，故合成專用潤滑油價格昂貴，氣量35-40m3/h機(jī)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(fēng)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，假設(shè)空壓機(jī)房周圍環(huán)境不清潔、粉塵多或進(jìn)氣風(fēng)道無濾網(wǎng)、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)使用的潤滑油把局部熱量又帶回缸體內(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(zhuǎn)子與缸體之間的串氣內(nèi)漏，也是排氣量減少的原因。根據(jù)工廠實際經(jīng)驗，應(yīng)每3個月清潔冷卻器外外表、風(fēng)扇葉片和機(jī)組灰塵，可用壓縮空氣或蒸汽對風(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，有些工廠用自來水或深井水循環(huán)使用時，3個月油冷卻器內(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)壁外表仍易滋生藻類，影響換熱，也應(yīng)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(dāng)大于規(guī)定值時應(yīng)及時更換，具體更換時間為初次使用運(yùn)行累計50-150h，以后每1000-2000h將需更換。如果壓縮機(jī)每年運(yùn)行的時間少于額定時間，濾芯也應(yīng)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(nèi)部、安裝濾芯時應(yīng)注意檢查過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，使過濾器失效。

3.3油質(zhì)變劣

一般說，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使用過的油排放不干凈，與新充進(jìn)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(jī)的油冷卻器位置又較低，不易通過油別離器將其中的舊油排放干凈〕；3壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)溫度過高，加速油的氧化變質(zhì)；4運(yùn)轉(zhuǎn)溫度低于露點溫度時冷凝水會進(jìn)入油中，使用中產(chǎn)生乳化。

各壓縮機(jī)生產(chǎn)廠都對潤滑油的更換周期有嚴(yán)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(nèi)容見表1。表1潤滑油變質(zhì)定量檢測工程

在條件許可時，還應(yīng)對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自場所和最大允許含量

不同牌號的潤滑油不能混用。質(zhì)量、牌號不同的潤滑油混用時會降低油品的性能，并會產(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滑油，只是定期加注油，造成油粘度過大，散熱差，壓縮機(jī)排氣氣溫過高，夏季達(dá)100C以上。

另外據(jù)使用單位經(jīng)驗，夏季雨后空氣濕度大，油別離器底部會有水分沉積，應(yīng)翻開別離器底部排油管閥門及時將水分排出。

4結(jié)束語

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