淺析溫控閥導致的壓縮機聯鎖停車故障的論文
淺析溫控閥導致的壓縮機聯鎖停車故障的論文
某 LLDPE(Linear Low-Density Polyethylene，線型低密度聚乙烯)裝置兩臺往復式氮氣壓縮機，在春季試車後一直執行正常，但進入夏季後頻繁出現機組啟動幾個小時後潤滑油壓力低報警並聯鎖機組停車的問題。這兩臺氮氣壓縮機為LLDPE 裝置提供3 MPa 的高壓氮氣，併為全廠提供高壓氮氣。頻繁的壓縮機停車，嚴重耽誤了全公司的開工進度。
1 原因分析
壓縮機潤滑油系統，用泵將潤滑油從曲軸箱吸出加壓，經過冷卻器、溫控閥、過濾器後，輸送到壓縮機軸承等運動部件。
1.1 執行資料分析
分析壓縮機執行時監控系統各項引數趨勢：剛啟動時，油溫持續緩慢上升，油壓維持穩定;當油溫上升到43 ℃左右時，油壓急劇下降，直至油壓降低到低低聯鎖值，導致壓縮機停車;壓縮機停車後，油泵持續執行，潤滑油溫緩慢下降，當降至43 ℃以下後油壓開始上升，達到允許啟動壓力後壓縮機可以再次啟動。上述迴圈過程週期為幾個小時，可以發現潤滑油壓力和溫度呈明顯對應關係。
1.2 原因分析
對潤滑油系統影響油壓力因素逐項分析：
(1)執行期間，過濾器壓差維持在0.02MPa，低於壓差高保值(0.1 MPa)，說明潤滑油過濾器未出現堵塞;
(2)執行期間，外部管路無潤滑油，說明潤滑油管路未洩漏;
(3)潤滑油泵出口壓力維持在0.5 MPa，系統供油壓力正常;
(4)在冷卻水側取樣，未發現潤滑油，說明油冷卻器內部未洩漏。
經過上述檢查，排除溫控閥以外的其它因素。兩臺往復式氮氣壓縮機出現問題相同，而相同溫控閥同時失效的可能性小，因此需要對溫控閥影響壓力的原因進行分析。
2 溫控閥的原理及工作模式
2.1 自力式熱靜力溫控閥工作原理
潤滑油系統選用3/4CMRT11082-0-AA 熱靜力型自力溫控閥，如圖3 所示，感溫包設定溫度為43 ℃。
自力式熱靜力溫控閥是一種全自動液體溫度控制儀表，利用感溫包內液體受熱膨脹及不可壓縮的原理實現自動調節。溫控閥內感溫包中充填石蠟等感溫液體，工作過程中當被控流體溫度變化時，感溫包內的液體體積隨之膨脹或收縮，驅動執行機構運動來控制調節套筒的開度大小，調節冷、熱流體的流量比例，最終控制出口流體的溫度。
2.2 自力式熱靜力溫控閥工作模式
廠家推薦的'溫控閥佈置壓縮機剛開始啟動時，潤滑油溫低於溫控閥設定溫度，冷油通道C 處於關閉狀態、熱油通道B 全開。熱油首先經過通道B 進入閥腔，由通道A 流出。
當壓縮機持續執行時，潤滑油溫逐漸上升，感溫介質受熱膨脹，達到感溫包設定值時，推動閥杆及調節套筒向上運動，從而使冷油通道C 逐漸開啟、同時逐漸線性關閉熱流體通道B。冷油由通道C 進入，與通道B 進入的熱油在閥腔內混合後，由通道A 流出。
當潤滑油溫度變化時，感溫包內液體隨之膨脹或收縮，驅動閥杆和調節套筒不斷運動，調節冷熱潤滑油的流量，直到達到預定溫度。
3 故障分析及處理
在自力式熱靜力溫控閥正常調節過程中，壓差變化不大，不會對系統壓力產生影響。當潤滑油溫在43 ℃左右、且油泵出口壓力恆定的情況下，潤滑油壓力發生明顯變化，推斷是溫控閥發生錯誤動作，造成系統壓力突降。但溫控閥和油路系統均是全封閉系統，準備先對配管進行檢查，再將溫控閥拆卸進行檢查。
在配管檢查過程中，發現熱油入口與調溫油出口配管接反。於是根據溫控閥的結構和工作原理，對其是否會造成壓力降低進行分析。壓縮機剛啟動或春季執行時，環境溫度較低，潤滑油溫度低於43℃，溫控閥內部感溫元件不動作，A、B 之間的通道全開，A、C 之間的通道關閉。此時，足量的潤滑油透過溫控閥，從A 口入、B 口出，潤滑油系統工作正常。
隨著壓縮機執行，特別是夏季環境溫度較高，油溫逐漸上升，當高於43℃時，溫控閥內部感溫包動作，推動調節套筒向上運動，B 口逐漸關小，A、B 之間的通道逐漸關小，A、C之間的通道逐漸開啟。
由於冷卻器壓差的影響，潤滑油透過冷卻器後到達C 口時壓力降低，小於A 口的熱油壓力。冷油無法進入熱油通道中和熱油進行有效摻混，因而無法對熱油進行冷卻，導致潤滑油溫度持續上升。隨著潤滑油溫度繼續升高，感溫元件持續動作，推動調節套筒向上運動，B口間隙繼續減小，潤滑油透過溫控閥的阻力逐漸增加，導致壓縮機供油壓力逐漸下降。當供油壓力小於聯鎖值後，聯鎖壓縮機停車。
壓縮機停車後，潤滑油溫度逐步下降，感溫包隨之動作，使調節套筒向下運動，B 口間隙增加，潤滑油透過溫控閥阻力降低，供油壓力隨之上升，當油溫降到43 ℃以下時，C 口完全關閉、B 口全開，潤滑油壓力恢復正常。
透過以上過程分析，可以看到，油控閥冷熱通道接反後，對潤滑油供油壓力影響與實際情況相同。因此按照正確配管方式，對溫控閥冷熱油管線進行改造。重新投用後，壓縮機執行正常，熱油溫度達到43 ℃後，溫控閥正常動作，冷熱油按比例摻混後，溫控閥前後壓差正常，供油溫度43 ℃、供油壓力0.4 MPa，沒有再次出現油壓低報聯鎖，壓縮機頻繁聯鎖停車問題得到徹底解決。
參考文獻：
[1]杜兆年，史鳳霞. 溫控閥的分析研究[J]. 閥門，2004，19(1)：14-16.
[2]趙海倫. 一種溫控閥產品的設計[J]. 機械，2008，35(6)：85.