海上INGERSOLL-RAND螺杆式空压机组的系统结构分析及故障判别

喷油螺杆式空压机组的系统结构分析及故障判别(1)顾建伟(2)前言目前，采油平台供仪表用气和气动设备用气的空压机有往复式和旋转式两种。而旋转式空压机又以INGERSOLL-RAND喷油螺杆式空压机居多.海上中心平台和储油轮上采用INGERSOLL-RAND公司得产品,而大部分井口平台采用上海合资的INGERSOLL-RAND部分备件国产的空压机。(3)这种空压机主要有SSRMH37型、MH45型、MH50型、M55/MH55型、M75/MH75型等几种型号。它们的共同特点是：

低噪声箱式结构，无振动，无需基础，安装简单；PLC控制，操作方便，配有气量自动调节控制系统；100%连续无故障运行能力强，运行稳定可靠；无泄漏设计，可靠耐用，易损件少，维护保养少。

目录结束语

喷油螺杆式压缩机的结构和工作原理

喷油螺杆式空压机组的组成和工作原理空压机控制线路常见故障，故障特征，解决措施(5)1、喷油螺杆式空压机组的组成SSR空压机是电机驱动，单级压缩的螺杆空压机，加上后处理装置及底座，成为完善的系统。如下图所示：(6)1.1进气过滤系统进气过滤系统的主要组成为空气过滤器，作用是保证进入压缩机的空气清洁。2、空气滤芯每隔2000小时更换一次，可以保持进气的清洁。3、当空气过滤器指示仪显示红色时，空滤器需要更换。1、更换空滤芯时，先松开翼形螺母，取下盖子，小心拆除旧滤芯，安装新滤芯，注意不要让灰尘进入气阀。(7)1.2压缩机和电机总成

压缩机体为喷油双螺杆式，其结构及工作原理将在下文专门论述。驱动电机为三相异步电机，有开式和封闭式。开式电机冷却效果较好，但在海上运行空气湿度大，有盐雾，待机过程中绝缘容易受损。海上一般采用闭式防爆电机，可以提高机组的整体使用寿命。SSR系列两级压缩微油螺杆式压缩机参数表

型号气量

m3/min工作压力

bar(g)功率

kw冷却方式机组尺寸mm

（L×W×H×）机组重量

KgML75-2S15.77.575风冷3270×1620×19002690MM75-2S14.28.575风冷3270×1620×19002690MH75-2S13.110.075风冷3270×1620×19002690MJ75-2S-14.075风冷3270×1620×19002690(8)1.3带冷却器的压力润滑系统滑油系统主要由滑油冷却器、温控阀、滑油过滤器、断油电磁阀及管线组成。如下图所示：压缩机排气进入油气分离器后，滑油的温度与排气温度一致，通过散热器将滑油温度降为合理的温度，再进入压缩机循环使用。由于排气温度需要控制在一定范围内，既要保证滑油性能又要使空气中的水分不发生凝结，温度低了，水分凝结会使油乳化，降低其性能。一般滑油温度控制在70～100℃，不超过120℃。INGERSOLL-RANDSSR系列空压机多数在80～90℃范围内。温控阀的作用是保持滑油温度为一恒定值，一般温控阀在65℃左右打开。(9)油气分离器筒体内的压力由压缩机压缩空气和油混合物产生。油气混合物进入分离器后，油在重力作用下存在于容器下部，气体则经过分离芯从容器顶部通过最小压力阀排出。最小压力阀的作用是在油气分离器内形成油循环的最小压力，同时在停机时有止逆功能，防止管网中的压缩空气向分离器内倒灌。最小压力阀只有分离器内压力超过一定值时才能打开，保持分离器内的压力，保证分离效果。其打开压力值一般为4bar。二次回油将沉积在分离滤芯底部的油打回机头。1.5气量控制系统为了满足不同用气量的用户，INGERSOLL-RAND喷油螺杆式空压机具备以下三种控制方式：ON/OFFLINE—加载/卸载控制（本平台采用）在此控制模式下，进气碟阀处于全开或全关的位置。当机组加载运行时，INTELLISYS（智能控制系统）使得加载电磁阀和放气电磁阀得电，进气阀全开，放气阀全关，压缩机满载运行。当机组卸载运行时，INTELLISYS（智能控制系统）使得加载电磁阀和放气电磁阀失电，进气阀全关，放气阀全开，压缩机空载载运行。最小压力阀关闭，压缩空气不能回流。压缩机以最小功率运行，直到压力降至压力开关下限，系统重新工作，加载开始。MOD/ACS—调节/自动控制当机器在调节/自动控制模式中运行时就自动不再执行ON/OFFLINE控制模式。如果空压机在3分钟内完成3次加载/卸载循环，智能控制系统便可确定对空气压缩量需求很高，并切换到调节阀控制模式，通过调节气量来满足压缩空气的需求。MODULATIONONLY—单一调节这是一种容量调节控制方式，加载时，INTELLISYS（智能控制系统）使得加载电磁阀和放气电磁阀得电同时使调节电磁阀得电，这样就把经调节阀调节的压力连接到进气阀上，随着系统压力升高到调节阀设定点附近，此调节压力下降，使进气阀对气流节流。调解阀控制气量为额定气量的60%。如果系统压力继续升高，空压机将在起跳压力设定点上卸载。如果系统压力跌到回跳压力设定点一下，空压机将在调节阀控制模式中加载。(10)(11)1.6电气控制系统及保护系统SSR空压机电气控制系统以INTELLISYS（智能控制系统）为核心。主要有INTELLISYS智能控制器、控制变压器和保险丝、电机启动器、辅助触点和过载继电器、冷却风扇启动器和过载继电器。主要有排气压力高、排气温度高停机，电机过载保护，热敏电阻继电器保护等。(12)2、喷油螺杆式压缩机

喷油螺杆式压缩机主要由两根螺杆及气缸组成密封的系统。阳螺杆为主动螺杆，阴螺杆为从动螺杆。转子承受的轴向力方向由排气端指向进气端，轴向力由一对圆锥滚子轴承承受，安装在非驱动端。转子承受的径向力由圆柱滚子轴承承受，安装在转子驱动端，是自有端，以消化转子热膨胀量。电机通过增速齿轮带动阳螺杆，阳螺杆带动阴螺杆，其啮合间隙侧间隙和顶间隙为0.05～0.10mm，螺杆与气缸的间隙0.10mm，螺杆端面与气缸端面间隙0.05～0.08mm。(13)2.1喷油螺杆式压缩机的结构

INGERSOLL-RAND喷油螺杆式压缩机的结构大同小异，下图所示为MH75型空压机，它的结构较为典型，其它型号的空压机与此类似。1—气缸2—传动齿轮3—圆柱滚子轴承4—阳螺杆5—定位销6—调整垫片7—轴承座8—推力轴承9—轴承端盖10—阴螺杆(14)2.1喷油螺杆式压缩机的工作原理螺杆压缩机的工作过程分吸气、密封、压缩、排气四个阶段。进气使阳螺杆与阴螺杆啮合脱开，空间增大，形成负压，此位置刚好在进气口，空气进入螺杆间隙。螺杆继续旋转，气体封在螺杆与气缸形成的密封空间内，阳螺杆相当于活塞，阴螺杆相当于缸套，气体被推向排气端并不断压缩，当螺杆旋转至出口时，封在螺杆中的气体排除，从而完成一个循环。喷油螺杆式压缩机工作时，本身产生的压力驱动润滑油循环，滑油不断喷入螺杆气缸和前后轴承，既带走压缩空气产生的热量，又对螺杆起到润滑和密封作用，所以，螺杆的工作寿命很长。只要日常保养好，可以连续运转三倒五年一次大修。(15)3、空压机控制线路图(16)(17)空压机的星三角形降压启动的理由：对电网冲击太大，启动力矩太大。注意电压必须是380V.如果在起动时将定子绕组接成星形，待起动完毕后再接成三角形，就可以降低起动电流，减轻它对电网的冲击。这样的起动方式称为星三角减压起动，或简称为星三角起动（Y-Δ起动）。用星三角起动时，起动电流只是原来按三角形接法直接起动时的1/3。如果直接起动时的起动电流以6～7Ie计，则在星三角起动时，起动电流才2～2.3倍。起动电流降低了，起动转矩也降为原来按三角形接法直接起动时的1/3。(18)Y—△降压起动也称为星形—三角形降压起动，简称星三角降压起动。这一线路的设计思想仍是按时间原则控制起动过程。所不同的是，在起动时将电动机定子绕组接成星形，每相绕组承受的电压为电源的相电压（220V），减小了起动电流对电网的影响。而在其起动后期则按预先整定的时间换接成三角形接法，每相绕组承受的电压为电源的线电压（380V），电动机进入正常运行。空压机电机：额定功率86KW，空载电流100A，加载电流是160A，热继电器整定电流设定为工作电流的1.25倍。(19)Intellisys智能显示器上报警1)LOWSUMPPRESS(分离前压力)2)HIGHAIRPRESS(气压高)3)HIGHAIRENDTEMP(主机温度高)4)STARTERFAULT(起动器出错)5)MAINMTROVERLD(主电机过载)6)FANMTROVERLD(风扇电机过载）7)TEMPSENSORFAIL(温度传感器故障)8)NOCONTROLPOWER(无控制电源)9)PRESSENSORFAIL(压力传感器故障)10)HIGHAIRENDTEMP(主机温度高)11)EMERGENCYSTOP(紧急停机)12)SCROLLFORALARM(2个或2个以上报警)(20)每月对空压机保养的内容检查空压机电机的对地绝缘、三相绕组的阻值。检查主继电器的主触点工作情况。控制回路接线紧固。每季度对电机加黄油保养。对加卸载设定值调试。(21)4、常见故障及解决措施常见故障故障特征解决措施空压机不能启动没有110V/120V控制电压检查保险丝、变压器和导线接头STARTERFAULT启动器故障检查接触器EMERGENCYSTOP紧急停机将紧急停机按钮旋到断开位置，连按“SET”按钮两次MAINMTROVERLDorFANMTROVERLOAD主电机或风扇电机过载手动使主过载继电器复位，并连按“SET”按钮两次检查热敏电阻继电器温度传感器或压力传感器故障，保护动作短接高温保护继电器常闭触点试机能正常运转，更换温度、压力传感器空压机停机HIGHAIRENTEMP主机温度高确保安装区域有足够通风确保冷却风扇正常工作检查冷却油位，必要时加注冷却器脏，清洗温控阀故障没有打开拆检或更换螺杆压缩机推力轴承损坏HIGHAIRPRESS排气压力高检查放气阀或最小压力阀是否受阻或无动作LOWSUMPPRESS油箱压力低检查筒体或放气管路是否漏气、漏油CKMOTORROTATION电机旋向不对启动器接头（L1,L2,L3）中任两个对调(22)常见故障故障特征解决措施空压机停机PRESSSENSORFAILorTEMPSENSORFAIL压力传感器或温度传感器检查传感器，传感器接头和导线MAINMTROVERLDorFANMTROVERLOAD主电机或风扇电机过载检查导线是否松动；检查供给电压；检查冷却器是否脏STARTERFAULT启动器坏检查启动器接触器/检查导线是否松动系统气压低空压机在“卸载”运行按UNLOAD/LOAD卸载/加载按钮控制器起跳压力设定点过低按UNLOAD/STOP卸载/停机按钮，将起跳压力调高一点空气滤芯脏检查滤芯状况，必要时更换漏气检查空气系统管道水分离器排水阀打开后卡死检修水分离器进气阀未开足检修并检查控制系统状况系统用气量超过空压机输出安装大一点规格的空压机或加装一台空压机空压机连续加载或加载时间过长压缩机效率低，螺杆端面间隙过大冷却油消耗大/空气系统含油份过大冷却油位太高检查油位，必要时放油降低油位油分离芯堵塞检查分离器压降油分离芯漏油检查分离器压降，如压降低就更换油分离器回油节流孔/滤网堵塞拆下检查、清洗空压机工作压力低（5.3bar或更低）调整使其在额定压力下工作冷却油系统泄漏检查管线及接头，重新紧固(23)常见故障故障特征解决措施空气系统含水水分离器坏/冷凝水排放阀坏检查、清洗或更换冷凝水排放阀或其管道堵塞检查、清洗后冷却器芯脏检查、清洗罩壳面板未装好装好面板冷凝水排放管道/排方阀安装不当让排放管道从排水阀端向下倾斜；安装冷凝水排放阀系统未装冷冻式或再生式干燥器联系安装干燥器容量低/前置和后置滤器堵塞更换大容量干燥器；清洗、更换滤芯噪声大压缩机/电机故障（轴承损坏或刮缸）停机解体检修，更换轴承罩壳面板未安装装好面板振动大部件松动检查并紧固电机地脚未把紧/对中效果差检查电机地脚螺栓，检查定位销电机或压缩机轴承损坏解体检查、更换轴承安全阀起跳空压机运行压力过高调节智能控制器设定点阀坏换阀(24)螺杆空压机机组排气温度高（超过100℃）？是海上各平台空压机常见故障!!平台使用的英格索兰，频繁出现高温关停的故障，调整了空压机的卸载压力，即分离前压力由1.5kg调高