喷油式螺杆空压机空气含油量超标原因分析及处理

1、引言

目前，国内的空压机主要有喷油式螺杆压缩机和无油螺杆压缩机，喷油式螺杆压缩机的润滑油由喷嘴直接喷入螺杆与里面的空气混合，带走压缩产生的热量，同时形成的油膜起到润滑作用，压缩的气体就会含有油；而无油螺杆压缩机并不是真正的无油，它的润滑系统为单独的供油循环单元，压缩室与轴承之间由高性能机械密封组件严密地分隔开来，润滑油只能在其封闭区域内流动，不能进入压缩室，压缩室内为不含油的纯空气，可获得纯净的压缩空气。由于喷油螺杆式空压机已成为当今世界空压机发展的主流，广泛应用于矿山开采、机械制造、建筑、纺织、石油化工及其它需要压缩气体的场所，因此，降低螺杆式空压机空气含油量依然是现阶段研究的一项热点。比如，在天然气长输管道的压缩机系统上都会使用到空压机产生仪表风气，仪表风气是作为现场气动阀门的动力气源、干气密封系统隔离气源和驱动电机正压通风系统气源，对于一些精密气动部件，要求含油量不得高于0.01mg/m3，但由于部分压缩机站场使用的空气压缩机为喷油式螺杆压缩机，随着设备长时间运行后，仪表风的含油量就会出现超标现象，油渍随着压缩空气进入到正压通风系统和干气密封内，影响到装置的正常运行。

2、压缩空气含油量超标的影响

为了保证压缩空气的干净清洁，空压机都会有油气分离器、初级过滤器和精密过滤器，对压缩空气进行除油处理。当处理后的压缩空气含油量仍然超标时，从空压机本身和现场用气设备两个方面进行分析，可能会产生以下影响。

2.1 对空压机干燥塔的影响

当含油量高的压缩空气进入到空压机后处理装置干燥塔内，油渍容易吸附在活性氧化铝干燥剂颗粒表面上，在干燥剂表面形成油膜，使干燥剂吸水能力差，从而使压缩机水露点较高，干燥塔内更容易聚集水分，油滴在水中进一步扩散，形成大范围的油水混合物，使干燥剂无法正常吸附，干燥剂就会逐步失效，这样更多的油水混合物随着压缩空气带入到用气设备内。

2.2 对用气设备的影响

当油渍随着压缩空气进入到用气设备，虽然用气设备都会自带一些除油装置如进口过滤器等，但含油量较高时，过滤器内的滤芯也不能有效除去多余油渍，这就会影响到用气设备的正常运行。对于压缩机站场，比较典型的用气设备有气动阀门、正压通风装置和干气密封。当油渍进入到气动阀门驱动部件时，会造成驱动部件卡滞，动作不灵敏，影响到气动阀门的正常开关；当油渍进入到正压通风装置内后，会影响装置内的各个传感器正常工作，容易出现传感器不能正常工作；当油渍通过隔离气缓慢渗入到干气密封内时，会使干气密封内的弹簧卡滞，动静环无法正常打开。在某压气站正压通风装置故障处理中，就发现正压通风装置传感器存在较多油渍导致传感器故障。

3、含油量超标原因分析

喷油式螺杆压缩机经阴阳转子做功增压后的空气都会含有润滑油，需要经油气分离器对空气中的油进行分离，然后进入初级过滤器、精密过滤器对油进行再次过滤，最后再经干燥塔去除空气中的水分，使压缩空气的水露点不高于-35℃，使其满足用气要求，如图1。但由于各个过滤器的除油性能受到滤芯的使用周期和排气温度的影响，过滤器滤芯使用周期越长时，过滤效果越差，过滤后含油量会增加；排气温度越高，空压机润滑油的黏度降低，不利于油分滤芯对油气混合物进行分离，使得含油量超标。对此，空气含油量超标的原因从过滤器的使用、排气温度和干燥剂吸附能力进行查找分析。

3.1 过滤器不能有效除去油

从喷油式螺杆压缩机的工作原理可以看出，从螺杆处压缩后的空气必然会带有油，这就需要油气分离器第一道进行分离，压缩空气先经过玻璃纤维油气分离滤芯进行过滤分离，这个油气分离器是安装在集油筒顶部，如图2，由于分离器的离心力和重力作用，绝大多数的油会从油气混合体中分离出来，随回油管流入到主机内。当油气分离滤芯使用时间长造成滤芯堵塞时，就不能有效地除去压缩空气中的油渍，另外，当滤芯的过滤精度和使用质量不能满足要求时，也会影响滤芯除去油的能力。同时，也要定期检查回油管是否存在堵塞，回油管存在堵塞时，会造成滤芯中的积油不能通过回油管自行返回到主机内，不断

聚在油气分离器底部，只能随着压缩空气进入到下游管路[1]，而且，回油管的吸油口与油气分离器底部的安装距离也是影响回油管正常回油的重要因素，过高或过低都会影响到正常回油，安装距离要求在3~5 mm。

由于第一道油气分离器需要除去空气中大部分油渍，如果不能有效除去这些油渍，对后面的过滤设备的除油效果影响较大。经过第一道油气过滤分离器过滤后，压缩空气将通过缓冲罐进入到初级过滤器、精密过滤器继续进行过滤，按照初级过滤器过滤精度为1 滋m，过滤后的含油量小于0.5 mg/m3，精密过滤器过滤精度为0.01 μm，过滤后含油量小于0.01 mg/m3的要求，正常来说是可以进一步除去空气中剩余的油，但如果油气分离器没有除去大部分油，由于初级过滤器和精密过滤器的精度较高，这样很容易被堵塞，造成压缩空气中的油渍直接进入到干燥塔内。

3.2 排气温度高

螺杆式空压机一般来说是一级压缩，在给空气压缩过程中，产生的热量会非常大，这就对超级冷却剂的要求非常高，超级冷却剂具有润滑、冷却的作用。当超级冷却剂抗氧化能力差，就会发生氧化变质，在高温条件下容易在冷却器内部及油路系统产生积碳、结焦[2]，排气温度就会升高。尤其是在夏天，环境温度高时，空压机加载运行时的排气温度很容易达到100 ℃，从温度对超级冷却剂的油品黏度影响来说，超过98 ℃后，超级冷却剂的黏度会降低，不利于油气分离器对油气混合物的分离，引起压缩空气含油量高。因此，降低排气温度也是减少压缩空气含油量的一项措施。

3.3 活性氧化铝干燥剂吸附能力差

空压机后处理装置的干燥塔主要是依靠活性氧化铝干燥剂吸附空气中的水分，防止水分进入到用气设备。当含油的空气进入到干燥塔后，先会在少许干燥剂表面形成油膜，使得少许干燥剂不能正常吸收水分，但是，当干燥剂因自身质量、吸附能力变差等原因不能除尽空气中的水分时，水露点会升高，吸附不了的水分就会不断聚集在干燥塔内，油滴在水表面扩散，这样长时间就会形成油水混合物，一部分油水混合物随着仪表风气带入到用气设备内，一部分油水混合物在干燥塔切换运行时通过消音器排出。因此，活性氧化铝干燥剂也是用气设备空气含油量高低的影响因素之一。

4. 处理措施

4.1 油气分离器的滤芯选型

现阶段，国内生产油气分离器滤芯的厂商有很多，各个滤芯厂家各有优劣势，有的滤芯分离效果好但稳定性差，更换频次高，维护成本大；有的滤芯稳定性好，但过滤精度又不满足要求。对此，对油气分离器滤芯的选型尤为重要，从滤芯吸附油的饱和度时间来看，选取的滤芯使用多层玻璃纤维滤纸进行缠绕，吸附饱和度的时间更长，它由多层不同精度的滤纸缠绕在一起形成圆筒状，纵横交错呈网状结构，平均孔径约3~14 μm，当油气混合物以一定的流速穿过滤纸时，经直接拦截、离心力作用和重力沉降等方式将油进行分离，这种滤芯达到饱和状态时滤纸表面只是呈现油斑状，而不是全面覆盖在滤纸表面，在长期运行状态下更有利于吸附空气中的油。

4.2 检查更换过滤器滤芯

由于滤芯都有一定的使用寿命，按照英格索兰空压机厂家要求，油气分离器滤芯使用时间达到4000 h就要进行更换，初级过滤器和精密过滤器滤芯也是同时需要进行更换，这是滤芯的一个正常更换周期，但如果发现空气中的含油量大或者滤芯的稳定性差，就需要对回油管进行检查清理或缩短滤芯的检查更换周期，以保证滤芯的正常工作。

4.3 降低空压机排气温度

当空压机排气温度较高时，可以先对空压机的油冷却器进行清洗，油冷却器采取的是风冷形式，当油冷却器表面的翅片散热孔被堵塞后，冷空气不能正常对流，容易引起排气温度高，可以使用高压蒸汽机对油冷却器翅片污垢进行清洗，清洗后排气温度往往会降低6~8 ℃；另外，排气温度高也需要考虑是否为超级冷却剂油品变质引起的，可以尝试更换新的超级冷却剂。

4.4 选用原厂活性氧化铝干燥剂

活性氧化铝干燥剂的选型是影响干燥塔吸附能力的关键因素。目前，不同国内厂家生产的活性氧化铝干燥剂的工作效果都不相同，有的虽然价格低廉，但可靠性差。在某压气站前期使用过国内2个不同的厂商生产的活性氧化铝干燥剂，价格低廉，但吸水效果不好，吸附一段时间后就达到饱和状态，之后水露点很快上升，最高上升到-2 益，同时，干燥塔切换过程中从消声器喷射出的水分也较多。因此，选用活性氧化铝干燥剂要尽量使用原厂生产的，这样才能保证干燥塔的正常吸附能力。

5、结论

压缩空气含油量超标直接会影响到用气设备的正常工作，当压缩空气中的含油量超标时，从各个过滤器的滤芯使用情况、回油管、排气温度和活性氧化铝干燥剂出发进行排查。在空压机的日常检查维护中，要对滤芯的使用情况进行检查，根据运行需要缩短滤芯更换周期，并更换质量可靠、过滤精度合适的滤芯；另外，也要检查回油管是否畅通，并采取一些措施方法降低排气温度和提高干燥塔的吸附除水能力，确保空气含油量在合格指标范围内。

                      上海思探博流体控制有限公司

                       行政人事部

                            2021年6月28日