一起活塞式空气压缩机瞬停问题诊断与处置
时间：2023-06-05 21:15:16 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
程晓城，庄正杰，张志成，王 晨
(酒泉卫星发射中心，甘肃 酒泉 732750)
我单位空分设备压缩系统有4台活塞式空气压缩机，开车运行期间为3用1备，1#空气压缩机作为原料空气压缩机使用率最高。在开车期间1号压缩机突发停机，经过全面检查、诊断，找到故障原因并排除，保证了空气压缩机安全稳定运行。空气压缩机参数如表1所示。
表1 空气压缩机参数表
开车期间1号压缩机突然停机，停机前各项参数正常。检查系统历史记录确认冷却水压力为0.3 MPa，参数在合理范围，排除水压造成停机；
油压突发下降，而后电流下降。初步判定停机原因为油压瞬降，导致空气压缩机连锁停车。如图1所示，红线为1号空气压缩机A相电流；
黑线为1号空气压缩机供油压力；
绿线为供水压力。
图1 瞬停时油压、电流历史记录
压缩机润滑油系统包括油过滤器、由曲轴传动的齿轮油泵、油冷却器、油管等组成。润滑油从曲轴箱的粗过滤器吸入，经齿轮油泵压出到油冷却器，再经细滤油器然后进入曲轴箱内的油总管，分成两支路—每支路又分成三小路，一路到轴轴承，另一路到十字头导轨，回流至曲轴箱。造成油压直线下降的原因主要为供油管路、引压管、压力继电器、油泵故障。
3.1 供油管路故障诊断
压缩机润滑系统为循环流路，管路出现故障可能有管路连接处泄漏、过滤器堵塞。润滑油系统有括粗、细滤油器各一组。粗油过滤器设在齿轮油泵吸入口，外层是0.355号黄铜过滤网，内筒是一串磁钢，可以吸住金属碎屑。细滤油器内装有过滤芯，可过滤5 μm以上的杂质。
油泵出口管路接头处虽轻微滴油，但不会引发油压直线下降。漏油处更换密封垫，重新紧固。粗、细滤油器拆卸检查、清洗，发现两组过滤器内均有一定杂质，未堵塞过滤器，此方面原因可排除。
3.2 引压管路故障
压缩机引压管路采用DN6的铜管，最终接入压力表，主要是监测润滑油系统压力。引压管路故障的具体表现主要为管路堵塞或接头漏油。全面检查引压管无漏油现象，且各阀门开关灵敏。通过对引压管路进行打压测试，管路通畅，此方面原因可排除。
3.3 压力继电器故障
压力继电器又称压力开关。它的作用是当压力高于或低于某一规定值时，能切断或接通电流，进行报警。其原理为弹性元件与弹簧配合，当压力增加(或降低)到某一规定值时，通过杠杆传给微动开关，使开关接通或打开。该空气压缩机使用的压力继电器为设备同期安装，未更换，可能存在电气元件老化问题。对压力继电器通电通气检测(气源为氮气瓶压缩氮气)，调节至油泵正常运行0.3 MPa，接通电源。在压力继电器性能良好状态，压力大于连锁值0.15 MPa，灯不会亮；
压力小于0.15 MPa时，灯亮，并进行自锁，再次高于0.15 MPa灯不熄灭，方便检测。检测72 h，压力继电器未出现故障，运行稳定，人为降低压力灯亮，压力继电器动作，此方面原因可排除。
3.4 油泵故障诊断
压缩机润滑油系统采用一台内置齿轮油泵提供压力源，连接方式为曲轴壁通过四根定位螺母连接连轴器，连接齿轮油泵主齿轮，靠两齿轮咬合抽油。调节螺母通过弹簧顶住一钢球，控制出口与进口回流量调节油压。油泵主要故障表现为定位销断裂，调节螺母松动、弹簧失效、钢珠表面磨损，泵体密封面有异物或损坏。
泵体连接处干净整洁无漏油问题，对齿轮油泵、压力调节阀进行拆卸排查、清洗。未发现异物，两齿轮、弹簧、钢珠无磨损，调节螺母紧固无松动，弹簧弹力正常。在检查联轴器时发现，联轴器后盖三颗螺丝脱落，并且联轴器与空气压缩机轴承传动的四根定位螺母螺杆磨损严重。从磨损迹象来看，初步判断轴承转动与油泵疑似发生脱落，脱落瞬间导致油泵不工作，造成突然停机。对脱落的螺丝重新加固，对联轴器进行拆卸检查并清洗，更换了磨损严重的三根螺杆。
停车检修一小时后启动1号空气压缩机，启动正常，各项参数均在指定范围内。在运行9 h后1号空气压缩机瞬停问题复现，故障未排除。
瞬停时操作人员正在现场巡视，发现1号空气压缩机电流先切断，而后油压因空气压缩机停止运行而下降。查看控制系统历史记录，显示为油压下降而后电流下降。如图2所示，各线表示数据与图1一致。
图2 空气压缩机瞬停油压、电流历史记录
查看1号空气压缩机正常停机时油压、电流、水压历史记录。同样显示为油压下降在电流下降之前。电流断开下降为瞬停的根本原因。如图3所示，各线表示数据和图1一致。
图3 正常停机油压、电流、水压历史记录
生产用电分为高压和低压两部分，其中高压部分供电分为1号主进线和2号主进线；
1#主进线生产负荷为800 kW，电流1600A，为1号空气压缩机、2号空气压缩机、电加热炉、1号膨胀机油泵、2号膨胀机油泵、仪表总电源供电、循环水泵供电。2#主进线负荷830 kW，电流1660A，为3号空气压缩机、4号空气压缩机供电。每台变压器的总功率分别为1000 kVA，在生产过程中由于单台变压器接进满负荷运行，所以1#、2#主进线母联是断开的。
1#主进线断电，系统中的循环水泵、电加热炉、2台膨胀机的油泵、1号2号空气压缩机及仪表总电源停电。3号4号空气压缩机电机供电不会中断。瞬停时1#主变运行正常，下属运行用电设备只有1号空气压缩机停止运行，排除1#主变断电引发1号空气压缩机瞬停原因。经查4台空气压缩机万能断路器于2020年6月进行校验，万能断路器设定电流为6 kA，额定电流为1号空气压缩机500 A、2号空气压缩机550 A、3号空气压缩机600 A、4号空气压缩机500 A。1号空气压缩机作为原料空气压缩机，在启动初期需对原料气压力升压调节，随压力升高，电机负荷增大，电流升高，查看1号空气压缩机操作记录表发现2014年至2018年该机额定电流为550～580 A之间。万能断路器设定、额定电流值靠旋转螺母调节，刻度值为50 A，调节值只是大概数值。且该机作为原料气运行周期长，压缩为大气，气体中杂质、水分较多，对设备磨损大，设备运行负荷增加，电流升高至额定电流，万能断路器自动断开，空气压缩机停机。
在将万能断路器送往专门检定机构进行从新标校，并根据压缩机生产厂家建议，将万能断路器额定电流调节至600A左右。经过11天开车运行，1号空气压缩机未出现瞬停问题。
引起该活塞式空气压缩机瞬停原因主要分为机械与仪控两方面，发生故障后应全面分析。工作经验与控制系统历史记录在处理故障中有非常重要的作用，但是不能依赖于经验及控制系统，必须充分开拓工作思路，对任何问题都要进行细致、全面的分析。
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