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螺杆空压机运行温度高问题分析

  【压缩机网】如今,螺杆空压机的应用已十分广泛。在使用过程中,空压机的高温运行、高温报警以及高温停机现象屡见不鲜,这不仅会干扰用户的正常生产,也给设备运维人员带来了诸多困扰,并且可能引发一系列后续的连带责任。

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  空气压缩机不仅在夏季会出现高温报警和停机现象,在其它季节也同样会遭遇此类故障。可以说,高温停机已成为空气压缩机领域的“常见故障”,甚至是让业内专业人士深感头疼的问题。特别是那些老旧机型,即便是使用仅一两年的机器,也可能出现此类故障,这极大地影响了用户的正常生产和使用体验。针对高温问题,本文将列举一些常见原因及相应的解决措施,以供用户参考。

  一、空压机的高温主要原因

  1)冷却系统问题(冷却器堵塞、冷却风扇故障)

  2)环境因素(环境温度过高、通风不良)

  3)润滑油问题(润滑油不足、油品变质、油路堵塞)

  4)过滤器堵塞(空气过滤器、油滤过滤器、油气分离器)

  5)机械故障(温控故障、断油故障、主机轴承问题)

  二、冷却系统故障原因以及主要解决措施

  冷却系统分为风冷式冷却器与水冷式冷却器。

  1.风冷冷却器的检查要点如下:

  1)翅片冷却器外部检查:观察是否存在灰尘结块或特定行业(如水泥、纺织等)用户特有的环境污染物。这些污染物可能通过风冷排风扇的吹吸作用附着在冷却器的翅片上,阻碍通风,导致热量无法排出机器外部,进而在空压机内部形成热量叠加源。

  2)冷却风扇接触器检查:确认接触器通电是否稳定,避免出现时好时坏的状况。

  3)排风扇运行状态检查:需检查排风扇的转速、振动及轴承噪音,以确认风扇转动灵活,无卡滞现象。

  2.风冷冷却器清洗方法与注意事项:

  清洗方法

  1)停机并确保设备完全断电,系统压力为零;2)剩余部分润滑油放出,后端阀门关闭状态拆下冷却器;3)使用压缩空气反向吹扫散热片,去除灰尘和杂物;4)对于油污严重的冷却器,使用专用清洗剂喷涂,或者合适比例浸泡;5)按照专用清洗剂的使用手册,留足够时间进行充分反应;6)使用低压水枪、清水,由内向外冲洗(主要周边没电器件);7)冲洗后使用压缩空气吹干表面以及内部;8)若没有清洗彻底,必要时重新再冲洗一遍。

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  3.水冷冷却器的检查要点如下:

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  1)冷却水系统要求

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  3.水冷冷却器清洗方法

  安全第一!在进行任何操作前,请务必:1)完全切断空压机电源,并挂上“禁止合闸”警示牌;2)关闭空压机,待其完全冷却至室温;3)关闭进出水阀门,隔离冷却器与水系统;4)佩戴好防护眼镜、橡胶手套和防护服,防止化学清洗剂灼伤;5)清洗主要分为物理清洗和化学清洗两种方法,通常结合使用效果最佳。

  4.物理清洗(机械清洗)

  主要用于清除冷却器水管内的松散泥沙、水垢、藻类和其它可见杂质。

  操作步骤:

  1)拆卸与隔离:拆下冷却器的进出水管接头,将其与系统完全分离。如果冷却器是管壳式(Shell and Tube),可能需要将整个端盖拆下,以暴露水管管束。

  2)冲洗:正向冲洗:使用高压水枪,从冷却器的进水口向出水口方向冲洗。这将冲出大部分松动的沉积物。反向冲洗:这是更有效的方法。调转水枪,从出水口向进水口反向冲洗。由于大多数水垢的附着方向是顺水流方向的,反向冲洗能更有效地将其剥离和冲出。

  专用通炮机:对于结垢严重的情况,可以使用专用的“通炮机”(Tube Cleaner)。它通过一根软轴前端带刷头或钻头的工具,插入每根水管内进行旋转刷洗,能彻底清除坚硬的水垢。清洗后务必再用高压水枪彻底冲洗干净。

  优点:成本低,操作简单,无化学污染。缺点:对坚硬、致密的水垢效果有限。

  5.化学清洗(空压机行业有许多专用的化学剂循环清洗)

  这是清洗冷却器最彻底、最有效的方法,用于溶解和去除坚硬的水垢(碳酸钙、硫酸钙)和锈垢(氧化铁)。

  所需材料:一个耐酸(通常塑料材质)、一个配液桶(塑料大桶)、适量的专用水垢清洗剂(通常为酸性,如稀释的盐酸、柠檬酸或专用的安全酸洗剂)、中和剂(如小苏打)、pH试纸。

  操作步骤:

  1)配制清洗液:在配液桶中加入清水(最好用软化水)。严格按照清洗剂说明书上的比例缓慢加入酸洗剂,戴好防护装备!切记:必须将酸加入水中,绝不能将水加入酸中,以免飞溅。搅拌均匀。

  2)循环清洗:开启耐酸,让清洗液在冷却器内循环。每隔20-30分钟检测一次清洗液的pH值。如果pH值升高(酸性变弱),说明酸液正在消耗,可适当补充清洗剂。

  清洗液中会产生大量气泡,这表明正在发生化学反应。循环时间一般为2-6小时,具体取决于水垢的厚度和硬度。

  3)中和与冲洗:清洗完成后,将废液排入废液桶。用大量清水对冷却器进行正反向冲洗,直到流出清水为止。向配液桶中加入清水和中和剂(如小苏打),再次循环冲洗约30分钟,以确任系统内无任何酸性残留。用pH试纸测试流出液呈中性(pH=7)为止。

  最后,用大量清水彻底冲洗整个冷却器内部。

  4)检查与恢复:检查清洗效果,可以观察是否通畅,或用内窥镜查看管内情况。确认干净后,重新安装所有管路,恢复系统。特别注意:恢复后先打开水路阀门,检查所有连接处是否漏水,确认无误后再通电开机。

  5)清洗周期建议:普通水质建议每年至少清洗一次。水质较硬地区:建议每半年清洗一次,或根据设备运行温度的变化情况决定。如果发现油温或排气温度比正常时持续偏高5℃以上,就应优先检查并清洗冷却器。相配套的冷却水塔,建议每年至少清洗一次,使用药剂打循环清洗一遍,

  三、滤芯和油品使用不当的后果

  1.空滤选择不当

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  空滤堵塞是最为常见的问题之一。当空气滤清器因长时间未更换或环境灰尘过多而出现堵塞时,进气阻力会显著增加。此时,主机必须“费力地吸气”以获取充足的空气,这无形中增加了压缩机的负担。为了维持相同的排气压力,电机需额外做功,从而消耗更多的电能。

  这部分多余的能量最终会转化为热能,导致整个系统(包括机油、主机及排气部分)的运行温度升高。

  总结:空滤使用不当→进气阻力增大+主机磨损加剧+润滑油污染→压缩效率降低,摩擦热量增加,冷却效果下降→整体运行温度升高。

  2.油滤使用不当

  1)流量不足:堵塞的油滤会阻碍润滑油的正常循环,导致进入主机、轴承和需要冷却的部件(如机头)的油量减少。

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  2)冷却不足:润滑油是带走压缩过程中产生热量和摩擦热的主要介质。流量减少意味着能够带走的热量大大减少,热量在主机内积聚,导致温度急剧升高。

  3)旁通阀开启:为避免油路完全断流,油滤都设计有旁通阀(Bypass Valve)。当压差过大时,旁通阀会打开,让未经过滤的机油直接进入主机。这虽然保证了油量,但带来了更严重的后果。

  油气分离当油滤失效,脏油进入主机后,会引发连锁反应:

  加剧磨损:油中的污染物像研磨剂一样,会加速阴阳转子和轴承的磨损。磨损后内部间隙变大,高压气体会从高压区向低压区泄漏(内泄漏)。压缩这些泄漏的气体会消耗额外的功,这些功几乎全部转化为热能,导致排气温度显著升高。这是油滤问题导致高温的最主要机制之一。

  形成积碳:污染的机油更容易氧化变质,在高温下形成积碳。积碳是高温的“元凶”也是“结果”,会形成恶性循环:积碳附着在转子表面,影响换热效率;堵塞油路,进一步减少机油流量;堵塞温控阀,导致机油无法进入冷却器进行冷却;堵塞油气分离器,使系统阻力增加。

  影响喷油冷却效果:脏油的黏度和导热性能会发生变化,其携带和转移热量的能力下降,冷却效率大打折扣。

  3.油气分离器使用不当

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  对温度的影响:

  1)系统背压升高:堵塞的油分芯犹如“被堵住的吸管”,压缩空气需承受更大压力方能通过。为满足用户端(如用气设备)的压力需求(例如,要求达到7bar),空压机主机必须压缩出更高压力(如压缩至8bar或更高)以克服该阻力。

  2)能耗与产热增加:压缩更高压力的空气将消耗更多电能。电机所做功的大部分转化为热能。基于螺杆空压机的基本原理,压缩比越高,排气温度亦随之升高。主机额外压缩这1bar的压力,将产生大量额外热量,导致主机排气温度显著攀升。

  3)恶性循环:高温会加速润滑油的氧化,生成更多积碳和胶状物,这些污染物将进一步堵塞油分芯,造成压差增大、温度升高,形成一个致命的恶性循环。

  对压力的影响:

  初始压差大:劣质油分可能一开始其压差就比原厂件大,相当于“带病上岗”,直接导致设备在更高的背压下运行,能耗和温度基线更高。

  容易破损/堵塞:其材料可能无法耐受高温和油品的化学腐蚀,更容易早期堵塞或击穿,引发上述问题。

  总结:油气分离器使用不当→压差(ΔP)增大→系统背压升高→主机压缩比增加→电机负载增大,做功增加→产生的热量大幅增加→整体运行温度升高。同时,高温会反馈给油分和润滑油,加速其老化与变质,进一步恶化工况。

  4.润滑油使用不当

  润滑油的核心功能是润滑、密封、冷却和降噪。任何使用不当的行为都会直接破坏这些功能,从而引发高温。

  核心影响机制:破坏热平衡

  空压机运行时产生大量热量,润滑油通过循环流动,将这些热量从主机带到冷却器(空冷或水冷)进行散热,从而维持一个稳定的工作温度。润滑油使用不当会破坏这个“产热”与“散热”之间的平衡,导致热量积聚,温度飙升。

  1)润滑油品质不合格或型号不匹配

  发生了什么:使用了劣质润滑油、非空压机专用油,或粘度等级(如32号、46号)与设备要求不符。

  对温度的影响:

  氧化稳定性差:劣质油在高温高压环境下会迅速氧化,形成漆膜、积碳和油泥。这些物质会堵塞油路:减少润滑油流量,导致冷却效果下降;附着在转子上:影响转子间的热传导,热量无法被油及时带走;堵塞油过滤器和温控阀:温控阀卡死会导致机油无法进入冷却器冷却,高温油直接参与下一轮循环,温度会急剧升高。

  粘温特性差:油的粘度随温度变化过大。粘度过高(如用了更高标号的油)会导致流动性差,泵送困难,流量不足,冷却和润滑效果下降。粘度过低(如用了更低标号的油)则无法形成有效的油膜,导致密封效果和润滑效果变差

  2)润滑油老化/超期使用

  发生了什么:润滑油超过其使用寿命(通常为2000-4000小时)后未及时更换。

  对温度的影响:

  添加剂耗尽:润滑油中的抗氧化、抗乳化等添加剂会逐渐消耗殆尽,油品开始加速老化,其各项性能指标下降;酸值升高:老化的油酸性物质增加,会腐蚀部件,产生的腐蚀产物又会进一步污染油液,形成导致高温的恶性循环。

  3)油量不当

  发生了什么:油位过高或过低。

  对温度的影响:

  油位过低:这是最危险的情况。油量不足直接导致循环油量减少,其携带热量的能力(热容量)下降,无法有效冷却主机,会瞬间导致高温甚至主机抱死。

  油位过高:油位过高可能导致主机负载增加,油气桶内油沫增多,影响油气分离效果,严重时也可能导致排气含油量高和温度波动。

  总结:润滑油使用不当→油品老化/形成积碳→堵塞油滤/温控阀/油路→润滑油流量减少/冷却失效→运行温度升高→高温进一步加速油品老化和积碳形成→情况持续恶化。这个恶性循环是空压机发生严重高温故障的典型路径。

  2)会引发哪些具体问题?

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  高温停机:设备在达到设定最高温度(通常为110℃左右)时自动停机。

  积碳与结焦:这是最直接的后果。积碳附着在转子、油路、阀件上,是空压机的“癌症”,会持续引发各种故障。

  主机抱死:在极端情况下,因润滑和冷却完全失效,转子受热膨胀与壳体直接摩擦卡死,维修成本极高。

  能耗增加:机器在高温下运行效率低下,压缩同样体积的空气需要消耗更多电能。

  部件损坏:温控阀、油过滤器、油气分离器因堵塞而提前损坏。

  四、如何降低和优化运行温度

  现在液冷永磁电机很普遍,来分享一下永磁油冷电机如何降低和优化运行温度。

  1.直接冷却,效率极高(核心优势)

  1)传统风冷电机:热量通过电机外壳的散热鳍片,由冷却风扇吹风带走。这是一种间接冷却,效率较低。电机内部的热量必须通过层层材料传导到外壳,散热路径长、阻力大,容易导致电机内部温度过高(常见于频繁启停或重载工况)。

  2)永磁油冷电机:将冷却油直接注入电机内部,流经转子与定子的间隙,直接带走铜损(线圈发热)和铁损(铁芯发热)。这是一种直接冷却,就像给发动机加了水冷系统。

  结果:电机的冷却效率极高,温升(工作温度与环境温度的差值)大幅降低。电机可以始终工作在更适宜的温度区间,避免了因高温导致的磁钢退磁风险,寿命更长。

  2.贡献主机冷却,降低排气温度

  注入电机冷却后的油,并不会直接回到油气桶,而是会继续喷入主机压缩腔,参与主机的润滑、密封和冷却过程。

  关键点:这部分油已经被电机加热了一次,其初始温度远高于环境温度。但它仍然远低于主机压缩产生的高温气体温度(通常主机排气温度在70-95℃之间)。

  结果:虽然喷入主机的油温比传统机型略高,但其巨大的流量和热容量依然能非常有效地冷却压缩过程。最终结果是,整机的排气温度保持稳定甚至更优,因为电机的废热被系统性地纳入了整个冷却循环中,并被最终的空冷/水冷冷却器有效散发。

  结论:螺杆永磁油冷电机的应用,通过直接油冷高效散热和自身高效率减少发热的双重作用,从根本上优化了空压机的热管理。它显著降低了关键部件(电机和主机)的工作温度,提升了整机运行的温度稳定性和可靠性,是空压机节能、稳定、长寿命运行的重要技术保障。

  五、高温对机器的危害

  1)加速润滑油老化,形成积碳;2)转子膨胀,间隙变小,可能导致咬死;3)轴承寿命缩短,提前失效;4)密封件老化加速,泄漏风险增加;5)电机绝缘性能下降,烧毁风险增大;6)设备效率下降,能耗增加;7)缩短设备使用寿命,增加维修成本。

  六、其他

  总之,空压机高温运行是一个极为棘手的潜在故障,它影响空压机的各个方面,包括三滤的使用周期、润滑油的使用周期,以及各类阀件的正常动作(长时间高温运行会导致润滑油产生胶状物,进而影响阀件动作)。无论是选择配件,还是清洗冷却器,都需根据实际情况慎重考虑。以上内容仅为个人整理的知识要点,如有不足之处,敬请见谅。

标签: 空压机螺杆温度  

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