CN101270749B - 无油螺杆压缩机转子防咬死保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种无油螺杆压缩机转子防咬死保护方法，使从压缩机主机的排气口排出的带有水份的压缩空气直接通过气阀式止回阀，进入后端用户，使一小部分带水的压缩空气经过连接于气阀式止回阀前的疏水阀，预先排除部分空气中的水份，再经连接于气阀式止回阀后的疏水阀，排除另一部分空气中的水份，由此降低压缩空气的带水量，使得回流发生前阀片就已关闭达到零回流，确保空压机启动的转矩为最小，同时也避免管路中湿空气对压缩机二段空气端转子表面、腔体端面、腔体内表面的结垢和腐蚀，由此，防止压缩机在线进行切换运行或作为备用机在启动阶段发生转子咬死的状况。还包括一种无油螺杆压缩机转子防咬死保护装置。

Description

无油螺杆压缩机转子防咬死保护方法及装置

技术领域

本发明关于空气压缩机领域，具体地说，本发明涉及一种无油螺杆压缩机转子防咬死保护方法及装置。

背景技术

无油螺杆压缩机是目前世界上空压机的主流产品。但根据调查，国内外目前所使用的无油螺杆压缩机转子容易发生转子咬死的故障。特别是在高压段，即二段空气端发生咬死故障的机率较高。另一方面，由于转子解体、修复、安装的技术要求非常高，一旦发生转子咬死故障，一般的压缩机厂家，对于无油压缩机的空气端都无力进行维修，只有进行更换。由此，导致无油螺杆压缩机的使用和维修的效率较低，使用寿命较短，而成本增大。

压缩机正常运行时脱扣对机组安全运行影响很大，甚至会造成机组脱扣，引起巨大损失。而且发生一次转子故障，空压机要7个月后才能恢复投用(备件采购6个月，检修1个月)，也威胁到机组的安全运行。特别是在迎峰度夏期间，电厂4台机组均满负荷运行，压缩机的故障会造成机组用气供需失衡，导致控制仪表的精度下降，从而影响到机组的正常负荷，负荷变动会对电厂的经济效益造成很大的影响。

在压缩机处于热备用时，在压缩机空气管路改进前若要进行临时消缺，一般是将需处理缺陷的压缩机停用并进行可靠隔绝，再将隔绝阀后部管路内的余压完全释放后才能进行所需工作，由于压缩机在排气管路上没有专门的卸压阀门，需要检修人员松开一些接口来帮助卸压，所以这一过程往往需要30分钟或更长，既浪费时间又不安全；改进后可直接在线检查与短时消缺，不影响压缩机的投用状态，节约了检修时间，安全也得到了提高。

例如，根据宝钢电厂某机组的无油螺杆空压机运转情况，其发生转子咬死故障及处理情况如表1所示。

表1

又，英国CompAir公司对无油螺杆压缩机进行了全封闭、无油、二级水冷却、转动螺杆压缩机等的设计，但仍未能完全克服上述问题。

为了彻底解决压缩机转子频繁咬死、寿命短的技术难题，经查阅与分析了相关的技术资料及现场测试，找到了压缩机转子咬死的原因并加以合理改进。

经研究、分析发现，压缩机发生转子咬死的故障基本多发生以下两种场合：

1、压缩机在线进行切换，作为备用机处于启动阶段时。

2、压缩机高速运转时。

分析一，压缩机在线进行切换运行，备用机在启动阶段发生转子咬死时，其原因可大致分析如下。

(1)、压缩机启动时转子起动所需转矩非常大，而由于系统上的负荷压力为0.6-0.8Mpa，此时，系统压力转化为转子启动时所要克服的背压较大，更增加了启动时所需的力矩，容易造成转子间的间隙发生突变而发生转子咬死。

针对该类情况，虽然所述设备可在其设计中，在二段转子的排气口设置有一逆止阀，但逆止阀与排气口距离太近，其作用主要是用于防止压缩机作卸载运行时压缩空气的倒灌。在压缩机卸载期间，止回阀和第二级空气端之间的空气通过消声器减低噪音等级后，排放到大气中去。

另外，通过测试发现，由于止回阀的结构为弹簧式逆止阀，在工作时由于弹簧作用在阀心上的弹性力存在一定偏差，导致阀心与阀座无法紧密接触，所以这也会造成该逆止阀产生一定的泄漏，而无法真正隔绝空气，背压也就无法避免。

(2)、由于逆止阀的泄漏，特别是在设备处于热备用时，管路里的湿空气会不断进入二级空气端。湿空气会造成转子表面、腔体端面及腔体内表面等的严重结垢。这样，也会导致转子与腔体之间的间隙变小，最终导致转子咬死。然而，另一方面，设备在线时无法检测到逆止阀是否泄漏。

分析二：在现场设备检查中发现，压缩机内部油润滑系统上的油压传压管通常为橡胶管。这种橡胶管由于长时间与油接触，易老化、损坏，所以在压缩机运行中经常发生爆管，造成压缩机润滑系统的油压突然下降而被迫停机。

再有，高速转动部件也会因缺少润滑而发生转子咬死故障。

针对上述情况1，即降低转子启动时的转矩，本发明者对压缩机的出口段管路进行了改进，即在压缩机出口管路上安装了一套防咬死保护装置，由此，可防止无油螺杆压缩机转子防咬死。

本发明者发现：止回阀的作用是有效隔绝系统上的空气，达到阀后为零回流，确保空压机启动时的转矩为最小。另外，装置中自动疏水阀的作用能有效的将管路中的凝结水排出空气管路，确保止回阀免受凝结水的影响而缩短使用寿命。

因此，利用存在于止回阀前后的空气压力之间的高低差进行工作，即当气泵处于卸载或热备用时，高压侧的空气即系统压力作用在止回阀的阀片上，由于阀片上加载与流动方向相反的弹簧力，保证回流发生前阀片就已关闭，达到了良好的零回流作用。见图1。

从而，适当地组合使用止回阀和疏水阀，是防止压缩机在线进行切换运行或作为备用机在启动阶段发生转子咬死，同时也避免管路中湿空气对压缩机二段空气端转子表面、腔体端面、腔体内表面的结垢和腐蚀情况发生的理想手段。由此，可使转子发生咬死的概率降为零。

从而，本发明的目的在于，提供一种无油螺杆压缩机转子防咬死保护方法。

本发明的目的又在于，提供一种无油螺杆压缩机转子防咬死保护装置。

发明内容

本发明的无油螺杆压缩机转子防咬死保护方法如下：

使从压缩机主机的排气口排出的带有水份的压缩空气直接通过气阀式止回阀，进入后端用户，使一小部分带水的压缩空气经过连接于气阀式止回阀前的疏水阀，预先排除部分空气中的水份，再经连接于气阀式止回阀后的疏水阀，排除另一部分空气中的水份，由此降低压缩空气的带水量，使得回流发生前阀片就已关闭，达到良好的零回流，确保空压机启动的转矩为最小，同时也避免管路中湿空气对压缩机二段空气端转子表面、腔体端面、腔体内表面的结垢和腐蚀，由此，防止压缩机在线进行切换运行或作为备用机在启动阶段发生转子咬死的状况。

根据本发明的油螺杆压缩机转子防咬死保护方法，所述压缩机空气出口主管上装置有截止阀。

根据本发明的油螺杆压缩机转子防咬死保护方法，装置中连接于气阀式止回阀前的疏水阀包括阀前自动疏水阀和前旁路手动疏水阀，当自动疏水阀失效无法正常工作，压缩机又无法立即停用时，可以通过该前旁路手动疏水阀进行有效的疏水。

根据本发明的油螺杆压缩机转子防咬死保护方法，装置中连接于气阀式止回阀前的疏水阀包括阀前自动疏水阀和前旁路手动疏水阀，当压缩机较长时间停用时，在压缩机空气出口截止阀的系统侧会有大量的凝结水聚集，当压缩机启动，打开截止阀后，可以通过前旁路手动疏水阀迅速将凝结水排除，避免管路中的水和杂质进入压缩机中。

根据本发明的油螺杆压缩机转子防咬死保护方法，装置中连接于气阀式止回阀后的疏水阀包括阀后自动疏水阀和后旁路手动疏水阀，当自动疏水阀失效无法正常工作，压缩机又无法立即停用时，可以通过该后旁路手动疏水阀进行有效的疏水。

根据本发明的油螺杆压缩机转子防咬死保护方法，装置中连接于气阀式止回阀后的疏水阀包括阀后自动疏水阀和后旁路手动疏水阀，当压缩机较长时间停用时，在压缩机空气出口截止阀的系统侧会有大量的凝结水聚集，当压缩机启动，打开截止阀后，可以通过后旁路手动疏水阀迅速将凝结水排除，避免管路中的水和杂质进入压缩机中。起到保护压缩机的作用。

本发明的无油螺杆压缩机转子防咬死保护装置如下。

所述防咬死保护装置安装在压缩机的空气出口截止阀前的水平空气管路上，包括：由阀前自动疏水阀和前旁路手动疏水阀组成的阀前疏水阀，气阀式止回阀，由阀后自动疏水阀和后旁路手动疏水阀组成的阀后疏水阀，及截止阀。

根据本发明的无油螺杆压缩机转子防咬死保护装置，所述阀前疏水阀由阀前自动疏水阀和前旁路手动疏水阀并联组成。

根据本发明的无油螺杆压缩机转子防咬死保护装置，所述阀后疏水阀由阀后自动疏水阀和后旁路手动疏水阀并联组成。

根据本发明的无油螺杆压缩机转子防咬死保护装置，所述压缩机内部油润滑系统的油压管为铜制管。

将压缩机内部油润滑系统上的油压传压管更换为铜管，由此，即使长时间与油接触，油管也不易老化、损坏，所以在压缩机运行中不会经常发生爆管，造成压缩机润滑系统的油压突然下降而被迫停机的现象。

根据本发明的油螺杆压缩机转子防咬死保护方法和装置，防止压缩机在线进行切换运行或作为备用机在启动阶段发生转子咬死，同时也避免管路中湿空气对压缩机二段空气端转子表面、腔体端面、腔体内表面的结垢和腐蚀情况发生的理想手段。由此，可使转子发生咬死的概率降为零。

另外，根据本发明的油螺杆压缩机转子防咬死保护方法和装置，也为后部除湿系统减轻了负荷。

附图的简单说明

图1所示为止回阀的结构示意图。

图2所示为用于说明本发明的无油螺杆压缩机转子防咬死保护方法及其装置的示意图。

图中，11为压缩机，12为阀前自动疏水阀，13为前旁路手动疏水阀，14为止回阀，15为阀后自动疏水阀，16为后旁路手动疏水阀，17为压缩机空气出口母管上截止阀。

具体实施方式

以下，利用附图，更详细地说明本发明。

实施例

本发明的油螺杆压缩机转子防咬死保护装置主要由气阀式止回阀、阀前自动疏水阀及阀前自动旁路疏水阀、阀后自动疏水阀、后旁路手动疏水阀及截止阀等部分组成。利用存在于止回阀前后的空气压力之间的高低差进行工作。即当气泵处于卸载或热备用时，高压侧的空气即系统压力作用在止回阀的阀片上，由于阀片上加载与流动方向相反的弹簧力，保证回流发生前阀片就已关闭，达到了良好的零回流作用。

本发明的油螺杆压缩机转子防咬死保护装置安装在压缩机的空气出口截止阀前水平空气管路上。安装在此目的是为了通过关闭截止阀来进行系统隔绝便于对止回装置进行维护检修。

装置中自动疏水阀的作用能有效的将管路中的凝结水排出空气管路，确保止回阀免受凝结水的影响而缩短使用寿命。

在本实施例中，空气止回装置的作用是，为了有效隔绝系统上的空气，达到阀后为零回流，避免管路中湿空气对压缩机二段空气端转子的影响以及消除系统压力所产生的背压，将转子的启动力矩降到最低，使转子发生咬死的概率降为零。

止回阀的选用：可根据压缩机空气排气管路的DN、PN值进行选用，本装置内的止回阀就是根据排气管路的通径进行设计安装的，本实施例选用的是DN80、PN16的止回阀。

疏水系统内部件的选用：设计疏水系统是为了保证止回阀的使用寿命，所以需要在止回阀的前后都安装了疏水系统。在疏水管路的选材上，选用DN15、DN20的碳钢管就可以。再将选用的管路连接到空气母管上。安装的位置位于母管的底部，目的是通过该疏水系统将堆积在止回阀前后的凝结水顺利排除。再根据选用管路的通径确定自动疏水阀及旁路手动疏水阀。

自动疏水阀的选用：只要选用的自动疏水阀它的适用介质为水就可以使用，再通过连接管路，确定通径DN及压力PN的值来选取自动疏水阀。

旁路手动疏水阀的选用：通过连接管路，确定通径DN及压力PN的值来选取。

从主机的排气口出来的带有水份的压缩空气直接通过气阀式止回阀进入后端用户，但由于在气阀式止回阀前连接有一旁路自动疏水阀，所以一小部分的带水的压缩空气会经过阀前自动疏水阀被该疏水阀预先排除了一部分空气中的水份。另外在气阀式止回阀后也连接有一旁路自动疏水阀，一小部分带水的压缩空气被阀后自动疏水阀排除了一部分空气中的水份。这样，压缩空气中的水份已被该装置中的前后自动疏水阀排除了一些，降低了压缩空气的带水量，也为后部除湿系统减轻了负荷。

本发明的油螺杆压缩机转子防咬死保护装置也即一种空气止回装置。其日常运行、点检如下。

如果主机处于运行状态，只要观看前后疏水阀是否正常的自动疏水，如果没有，可以通过打开阀前后旁路手动疏水阀，进行管路的疏水，但主机停运时对疏水阀进行解体清洗或更换。

如果主机处于热备用状态，这时主要看后疏水阀是否正常的自动疏水，如果没有，就对该疏水阀进行解体清洗或更换。另外，就是观察主机盘面的压力是否显示为零，如果压力为零表明气阀式止回阀工作正常，如果有压力显示证明该气阀式止回阀已产生了泄漏，则必须进行清洗维护。

本实施例在宝钢3号机空气系统的3A杂用气泵上进行实际运用，使用至今，空压机工作状况良好，再未出现过压缩机发生转子咬死的故障，提高了空气系统的使用可靠度，确保了机组的安全运行。

比较例

除了未使用本发明技术，其他如同实施例1，则空压机通常使用不到1年，即发生转子咬死故障。

Claims (10)

1.一种无油螺杆压缩机转子防咬死保护方法，其特征在于，使从压缩机主机的排气口排出的带有水份的压缩空气直接通过气阀式止回阀，进入后端用户，使一小部分带水的压缩空气经过连接于气阀式止回阀前的疏水阀，预先排除部分空气中的水份，再经连接于气阀式止回阀后的疏水阀，排除另一部分空气中的水份，由此降低压缩空气的带水量，使得回流发生前阀片就已关闭，达到零回流，确保空压机启动的转矩为最小，同时也避免管路中湿空气对压缩机二段空气端转子表面、腔体端面、腔体内表面的结垢和腐蚀，由此，防止压缩机在线进行切换运行或作为备用机在启动阶段发生转子咬死的状况。

2.如权利要求1所述的无油螺杆压缩机转子防咬死保护方法，其特征在于，所述压缩机空气出口主管上装置有截止阀。

3.如权利要求1所述的无油螺杆压缩机转子防咬死保护方法，其特征在于，装置中连接于气阀式止回阀前的疏水阀包括阀前自动疏水阀和前旁路手动疏水阀，当自动疏水阀失效无法正常工作，压缩机又无法立即停用时，可以通过该旁路疏水阀进行有效的疏水。

4.如权利要求1所述的无油螺杆压缩机转子防咬死保护方法，其特征在于，装置中连接于气阀式止回阀前的疏水阀包括阀前自动疏水阀和前旁路手动疏水阀，当压缩机较长时间停用时，在压缩机空气出口截止阀的系统侧会有大量的凝结水聚集，当压缩机启动，打开截止阀后，可以通过前旁路手动疏水阀迅速将凝结水排除，避免管路中的水和杂质进入压缩机中。

5.如权利要求1所述的无油螺杆压缩机转子防咬死保护方法，其特征在于，装置中连接于气阀式止回阀后的疏水阀包括阀后自动疏水阀和后旁路手动疏水阀，当自动疏水阀失效无法正常工作，压缩机又无法立即停用时，可以通过该后旁路手动疏水阀进行有效的疏水。

6.如权利要求1所述的无油螺杆压缩机转子防咬死保护方法，其特征在于，装置中连接于气阀式止回阀后的疏水阀包括阀后自动疏水阀和后旁路手动疏水阀，当压缩机较长时间停用时，在压缩机空气出口截止阀的系统侧会有大量的凝结水聚集，当压缩机启动，打开截止阀后，可以通过后旁路手动疏水阀迅速将凝结水排除，避免管路中的水和杂质进入压缩机中起到保护压缩机的作用。

7.一种无油螺杆压缩机转子防咬死保护装置，其特征在于，所述防咬死保护装置安装在压缩机的空气出口截止阀前的水平空气管路上，包括：由阀前自动疏水阀和前旁路手动疏水阀组成的阀前疏水阀，气阀式止回阀，由阀后自动疏水阀和后旁路手动疏水阀组成的阀后疏水阀，及截止阀。

8.如权利要求7所述的无油螺杆压缩机转子防咬死保护装置，其特征在于，所述阀前疏水阀由阀前自动疏水阀和前旁路手动疏水阀并联组成。

9.如权利要求7所述的无油螺杆压缩机转子防咬死保护装置，其特征在于，所述阀后疏水阀由阀后自动疏水阀和后旁路手动疏水阀并联组成。

10.如权利要求7所述的无油螺杆压缩机转子防咬死保护装置，其特征在于，所述压缩机内部油润滑系统的油压穿压管为铜制管。

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