中国能源建设集团广东火电工程有限公司 广东广州 510735
摘要：空压机是工厂各车间提供压缩空气的必要设备。它是通过螺钉、栓柱等机构从外界吸入的常压空气予以压缩的设备。针对广东大唐国际潮州发电有限责任公司二期2×1000MW机组压缩空气系统出现空压机频繁故障跳闸现象，分析总结故障原因，制定相应的技术方案，从而降低运营成本，降低能耗。
关键词：螺杆式空压机；PLC；控制面板；降低能耗；电磁阀
1、引言
空气压缩机广泛应用于冶金、石化、电力、纺织等领域。空压机用于空气压缩，实际使用过程中消耗大量的能源。本文主要分析了广东大唐国际潮州发电有限公司螺杆空压机故障的原因，并制定了相应的改进方案。
2、螺杆式空压机运行原理
（1）吸气过程：电机驱动转子，主、从转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时，其空间大，外界的空气充满其中，当转子的进气侧端面转离了壳之进气口时，在齿沟间的空气被封闭在主、从转子与机壳之间，完成吸气过程。
（2）压缩过程：在吸气结束时，主、从转子齿峰与机壳形成的封闭容积随着转子角度的变化而减少，并按螺旋状移动，此为“压缩过程”。
（3）压缩气体与喷油过程：在输送过程中，容积不断减少，气体不断被压缩，压力提高，温度升高，同时，因气压差而变成雾状的润滑被喷入压缩腔，从而达到压缩、降低温度密封和润滑的作用。
（4）排气过程：当转子之封闭齿峰旋转到与机壳排气口相遇时，被压缩的空气开始排放，直到齿峰与齿沟的吻合面移至排气端面，此时齿沟空间为零，即完成排气过程。与此同时，主、从转子的另一对齿沟已旋转至进气端，形成最大空间，开始吸气过程，由此开始一个新的压缩循环。
3、螺杆式空压机故障原因分析及可行性研究
以广东大唐国际潮州发电有限责任公司螺杆式空气压缩机进行以下三点原因分析：
原因分析1：空压机的装卸电磁阀通过金属硬管直接与空压机头部连接。空气压缩机启动时，电机带动压缩机机头通过皮带工作，产生压缩空气。压缩机机头工作时，机头振动较大。长时间运行会导致电磁阀与阀头的连接处断裂，电磁阀阀杆撕裂。当电磁阀杆断裂时，空气压缩机会损坏，机器不能正常装卸。（如图1）
原因分析2：潮州电厂仪用空压机PLC控制系统供电电源有两路，分别来自：#1炉10BFE15D1和#2炉20BFE14C1，经过西安恒生双路电源切换装置后供电到UPS，然后由UPS输出给PLC控制系统供电。当主电源失电时，PLC系统供电电源会切换到另一路，保证PLC控制系统安全稳定运行。（如图2）
原因分析3：2012年12月30日，因电网故障对潮州电厂供电造成冲击，引起潮州电厂多段电源波动，造成部分6KV电机跳闸。主要原因集中在电压波动大，电压最低时约为额定电压70%左右。因上口电压波动导致二期空压机380V供电电源波动，在空压机的逻辑判断中，低电压时空压机控制面板失电会导致空压机停止运行（低电压定值为额定电压的10%，厂家试验跳闸电压约为330V-350V），空压机额定电压为400VAC，因此当电压波动超出10%时会引起空压机跳闸。（如图3）
.png)
（图1电磁阀安装示意图） （图2双电源切换专职示意图） （图3控制面板供电示意图）
可行性研究：（1）加卸电磁阀原先固定在空压机机头位置，主要控制空压机进汽蝶阀开关，蝶阀为气动执行机构。当加载电磁阀动作，进汽蝶阀关闭，空压机进行加载，此时电磁阀会一直跟随蝶阀动作；空压机运行，机头振动极大，导致电磁阀无法承受；如果将电磁阀移出，不附着在机头位置，将有效保护电磁阀；此时需要将电磁阀与机头进行有效分离，在进汽蝶阀引一条进气管与电磁阀，然后在电磁阀出气孔与机头连接，即可实现电磁阀分离。引压管属于一般材料，能满足承受压力1.6Mpa，电磁阀原型号不变，故系统运行方式不会改变。（2）改变空压机PLC控制系统供电电源及控制面板供电方式，而具体的空压机运行方式、联锁保护、测点控制均不会发生改变，因不会引起空压机无故障报警；另因控制回路也未任何改动，只进行电源供电方式的切换，确保了空压机不会因为实施后无法正常运行；综合所述，此方案可行。
4、螺杆式空压机故障处理方案与实施过程
实施一：在空压机柜外加装一个支架，支架不与空压机本体相连，将加卸载电磁阀和放气电磁阀从空压机机头上拆下，安装到空压机柜外支架上，并配合重新连接各个气源管及接头。改造后加卸载电磁阀、放气电磁阀与空压机机头通过软管连接，且电磁阀不与空压机柜体直接接触，减小了空压机振动对电磁阀使用寿命的影响，增加了空压机运行的安全性和稳定运行，如图1、图2、图3。
.png)
图3 图4 图5
实施二：仪用空压机启动、停止指令原为长信号，空压机在运行时，如果出现PLC供电电压波动、24V电源电压波动，指令出口继电器故障、端子接线松动等情况，将导致空压机跳闸，特别是PLC或24V电压出现异常波动时可能造成所有仪用空压机全部跳闸。现将仪用空压机启动、停止指令改为脉冲信号，可极大的提高空压机系统运行的安全性和可靠性。原PLC柜配置一台UPS装置，通过手动切换旋钮，可将供电方式切换至“UPS供电”或“旁路供电”。
实施三：因380V控制电源波动造成变压器输出10V和20V电源波动，导致控制面板失电空压机停运，为减少电源波动对空压机控制面板供电的影响，现打算增加UPS电源，考虑到380VUPS和220VUPS市场使用率及整改经济型，我们考虑使用220VUPS供电。从原输入U、V、W三相电取一相作为火线，从零线引一路线过来组成220V电源供变压器使用，因原变压器使用的初级绕组为380V供电，当使用220VUPS供电时，需对现场变压器工作方式作出改变：将原“380V”初级绕组悬空不接线，将原变压器二级绕组“220V档”作为现初级绕组以及控制部分供电使用，10V和20V绕组档接线不变化。
5、螺杆式空压机实施现场故障明细及处理方法
6、结论
6.1改造后加卸载电磁阀、放气电磁阀与空压机机头通过软管连接，且电磁阀不与空压机柜体直接接触，减小了空压机振动对电磁阀使用寿命的影响，增加了空压机运行的安全性和稳定行。
6.2 ASCO7000双路电源切换装置可设置切换电压、切换时间，当上路电源波动到达设定电压时，工作电源将会切换，因电源切换时间可设置，当电源切换时快速稳定，增加了电源运行的安全性和稳定行。
6.3 通过2013年1月6日“仪用空压机控制面板供电改造”热控试验后得出：将空压机控制电源由380V改为220V后，空压机可以正常工作。加入UPS后，当空压机控制电源上路电源短时间波动时，UPS装置可以保证空压机控制面板稳定供电，不会造成空压机跳闸。另外，我们采用单台空压机独自安装UPS装置的方式，分散了故障概率，确保了空压机系统不会因为电源故障及UPS装置故障导致空压机出现大面积跳闸情况的发生，保证了空压机系统的稳定可靠性。
参考文献：
[1] 邢子文.螺杆压缩机-理论、设计及应用[M].北京机械工业出版社，2008.6
[2] 张法臣.空气压缩机排气量下降的原因分析与处理[J].冶金动力，2002（2）.
[3] 张志恒.影响螺杆压缩机性能的因素分折[J].流体机械，2002（8）.
作者简介：肖阳，1990年4月出生，男，2012年毕业于湖北水利水电职业技术学院，从事电厂热工仪表及控制装置安装和检修工作。