螺杆空压机频繁加卸载怎么办?

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“螺杆空压机频繁加卸载”是一类比较特殊的故障,对客户或是一些行业新手来说,甚至都还认识不到。有朋友问起故此成文,不足之处敬请海涵。

这种故障,机组控制器本身没有任何故障提示,空压机启停运转、各项电气参数看起来都正常。在一些“大马拉小车”空压机余量比较大的用气工况下,用气端也感觉不出异常。它不像其它故障有非常直观的表现,隐蔽性很强,但危害极大。

那么这种故障表现形式是什么呢?

“频繁加卸载”字面意思就是螺杆空压机从加载到卸载的间隔时间非常短,而且这个周期频繁。至于这个时间有多短?几秒到十几秒都可以认为是频繁。

故障表现:低于加载压力→空压机开始加载并排气→压力上升迅速→几秒到十几秒即达到设定的卸载压力→空压机卸载停止排气→压力下降迅速→几秒到十几秒压力下降到设定的加载压力→空压机又开始加载排气...如此周而复始。

空压机频繁加卸载的危害

毋庸置疑,此种故障对空压机的危害极为严重的,主要是:

①对执行空压机加卸载涉及到的运动部件带来严峻考验,如进气阀及其阀组、最小压力阀、泄放阀等,寿命将极大缩短,继而引起更多其它故障;

②虽然频繁加卸载相较频繁启停,对电机、主机的冲劲力没有那么大,但如此轻、重负荷的频繁交替以及润滑条件的频繁变化,对电机、主机的轴承损害是非常明显的;

③频繁加卸载对气路、油路上的过滤装置造成的冲击会导致油分芯、油滤提前失效;

④耗电量增大,单位能效极低

空压机频繁加卸载的可能原因及分析

首先要排除一些瞎胡闹的因素:

①没有储气罐或者极小的储气罐,空压机排气量大而用气量小;

②单个用气瞬间用气量大,而没有配置足够的缓冲储气罐;

③加卸载的压力设置过于靠近,如加载6.9bar,卸载7.0bar;

其次,了解螺杆机加卸载的控制原理:

螺杆空压机加卸载的控制逻辑是通过设定的压力值来触发加卸载动作,如6bar加载,7bar卸载。它不同于小型活塞机的压力开关这种机械结构,螺杆机是通过压力变送器来监测压力,压力变送器提供给控制器5~20mA的电信号,由控制器再进行换算和判断,输出电信号控制各种电磁阀以执行加卸载的动作。

螺杆机的压力变送器采样点一般都设置在空冷却器后,即螺杆机的排气口处。螺杆机的排气口与管网是连通的,保证管网的压力不低于要求的压力是空压机工作的唯一目的。所以,当压力采样点监测到压力等于或低于设定的加载压力时,空压机必然加载,反之,当监测到压力等于或高于设置的最高压力时,空压机必然卸载。

空压机加载执行的动作是:空压机进气阀打开,大量进气,经压缩、分离、顶开最小压力阀、冷却后排向用气管网;

空压机卸载执行的动作是:进气阀关闭,仅极少量进气,泄放阀动作泄放内压(也就是泄放掉最小压力阀之前气路里的压力,一般只保留油循环所需的压力,卸载的时候油气桶内压力一般只有2bar多,以便再次加载时只承受较低的背压,减少能耗),最小压力阀这时起到一个关键的单向止回的作用,不允许管路中的成品压缩气体反流到油气桶被泄放。

通过以上原理的分析可以看出,螺杆空压机的加卸载取决于压力采样点的压力变化,那么以下引起空压机频繁加卸载的原因就容易理解了:

①空压机出口与储气罐之间是否有止回阀。

这一点,在所有的螺杆机培训中都明确要求不得安装止回阀。这是因为活塞机时代,安装止回阀是标准操作,一些“老师傅”甚至是设计院,到现在仍还有这种设计。明确一点:不是说安装了止回阀,螺杆机就一定频繁启动,这与螺杆机的最小压力阀的密封与否有关,如果最小压力阀密封很好,频繁启动则不明显。但是现实是,绝大多数的最小压力阀根本不可能密封。

如果在空压机与储气罐之间安装止回阀,意味着空压机最小压力阀与止回阀之间的管道会形成一个事实的储气空间。这样会造成压力采样点无法监测到管网的压力变化(止回阀将管道的回流气流隔断了,压力变送器事实上监测到的只是这一段管路里气体的压力)。

当机组卸载时,此时这一段管路的压力是要高于油气桶内的压力的(如上文所述油气桶的压力被泄放掉了,只有2bar左右),而最小压力阀不可能做到完全的止回密封,必然会向油气桶泄露,加上这段管路的容积本就很小,压力很快就因为泄露被降下来(所以止回阀离空压机排气出口越近频繁加卸载越明显,因为越近,这段管路的容积越小)。

机组检测到压力降下来,必然重新加载,当油气桶压力达到最小压力阀开启压力后,气流经空冷向管网流动,很快提高了压力变动器所在的这段管路的压力,直至顶开止回阀与管网的管路连通,可能这时候,管网的压力根本只稍微低一点点,自然压力很快就到达卸载压力,机组执行卸载动作,这就是螺杆机频繁加卸载的原因。

以上发生在空压机的出力大于用气量的情况下,如果空压机和用气量相等或者无法打满压力的情况,是不会出现频繁加卸载现象的。也就是说空压机一直加载都无法达到卸载压力则不会出现这种情况。故变频和一些带容调功能的空压机不存在这种情况,即没有卸载的泄放就不会发生这种情况。但不管怎样,螺杆机后装止回阀有害无益。

②当没有发现安装有止回阀的情况下,还有这种现象是为什么呢?

通过以上安装止回阀造成频繁加卸载的原因,发散思维来看,所有可能导致压力采样点附近形成局部封闭管路现象的其它原因,都可能导致这种情况发生。

比如:空压机出口接过滤器,如果这个过滤器堵塞或者严重泡水(气流还是能过去,只是需要足够的背压),因为气流通过过滤器的流速变慢,很容易空压机到过滤器的这段管路(压力采样点在此)就达到设定的压力上限,继而空压机卸载,实际上总管网的压力未必达到了。这段局部管路的高压空气向两低压端(经过过滤器到管网、最小压力阀到油气桶)继续流动,与前文所述一样,因为这段管路容积小,极短时间压力就会快速下降。

由此,空压机出口接较细的管路,储气罐中积水很多,管路中有一些杂物碰巧形成止回效果等都可能造成这种情况。当然还有一些比如压力变送器的压力采样管中有水也有可能会出现类似的问题。

最后,螺杆空压机的故障维修,更多的是需要理解其原理以及故障形成的机理,这样即便经验不足,不能很快速的定位问题,但只要方向不错,通过抽丝剥茧,加上胆大心细,就没有处理不了的问题。

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