浅析压缩空气系统在低温环境运行问题

浅析压缩空气系统在低温环境运行问题

李志蕊

天津市柯普特机电设备工程有限公司 天津 300000

摘要：低温环境，对于压缩空气系统来说是一个挑战，合理的应对措施对为用户提供高效、稳定的压缩空气至关重要。我们需要针对各个可能出现的问题逐一击破，才能保证系统的正常运行。

关键词：低温环境 压缩空气系统 润滑油系统 保温伴热

空压机作为压缩空气系统的主体设备，越来越多的应用于各行各业，随着应用的越来越广使用问题也逐渐显现，例如，操作、环境、配置、维护等问题。本文我们主要讨论低温环境对于压缩空气系统运行产生的影响。

空压机在不同环境温度会导致运行参数产生一定的偏差，尤其在北方地区，由于夏天和冬天的温差比较大，冬季可能达到零下三十多度的温度对于空压机来讲是一个考验。对于在冬季必须保持持续工作的螺杆空压机来说，由于不恰当使用或维护保养不及时，经常会出现一些故障，给用户造成比较严重的经济损失和安全隐患。空压机的安装位置、润滑油使用类型等等都有一定讲究，不正确操作极有可能导致空压机无法正常运行，甚至损坏。如何让空压机稳定、安全的度过寒冬，就需要用户掌握一定的技巧了。

一、压缩空气系统简介

压缩空气系统一般包括空压机、缓冲罐、后处理净化装置、储气罐等设备组成，对空气进行压缩、净化处理后，纯净气体的固体颗粒含量、油分子含量和露点均需达到工艺要求，得到纯净的干燥气体。

一般公用风对气体的质量要求不高，可用于吹扫类工作，仪表气或制氮用气的要求相对较高。空压机有多种选择，例如螺杆机、活塞机、离心机等。选择后处理设备主要得考虑产品气的压力露点和除油除尘精度，针对不同的露点要求可选择不同形式的干燥机。合理的设备选型直接影响整套系统的投资成本和产品气的质量。

不管何种配置，系统内任何一个部件发生故障，均会对气体的质量造成不同程度的影响。常规的问题有错误操作、干燥剂粉化、过滤器滤芯堵塞、排污不畅、高温停机、低温管道冻裂等。对于冬季寒冷的北方地区来说，低温环境是一个比较头疼的问题，如何避免就需要对这个问题进行深入分析。

二、低温环境可能问题分析

低温，对于机械设备来说是一个挑战，应对不当会对设备造成严重损坏。我们来对低温环境下螺杆空压机运行会出现的问题进行分析：

1. 润滑油系统问题

润滑油系统是空压机的重要组成部分。正常运行过程中，润滑油系统由于转子高速旋转而产生摩擦，生成的大量热量会使润滑油的温度升高。给润滑油降温，一般采用水冷和风冷对油路进行冷却。低温环境对需要冷却的润滑油系统的冷却是非常有益的，但在环境温度低于润滑油凝固点时处于凝固状态，对于备用或长时间停用的空压机来说会导致空压机无法启动。同时，温度下降时润滑油的粘度增大，会对空压机启动产生很大影响，也会降低设备寿命。

2. 压缩机问题

对于无油螺杆压缩机：直接造成润滑油温度低流动性差或者出现凝固现象，造成转子轴承润滑不畅，磨损加剧，并且一般螺杆压缩机轴承都为碳钢，温度低于零下20℃可能会出现轴承断裂。另外无油螺杆的转子几乎全部为碳钢加涂层，涂层在长期低温情况下会加剧脱落，造成空压机效率低下。

对于喷油螺杆压缩机：直接造成油气混合气体凝固导致机头抱死，后端油气混合气体中的水分无法分离，造成油分系统损坏，如果气温低于零下20℃，可能会导致螺杆疲劳断裂。

2. 后处理问题

冷空气进入空压机之后，遇到机头高温会产生大量的水汽凝结，会增加后处理设备的负荷，可能会出现压力露点不达标、干燥剂寿命缩短、滤芯更换周期缩短等现象。

2. 压缩空气管道问题

压缩机吸入的空气都是直接吸入站房外进入的空气，在寒冷的冬季空气中含有很高的水分，会加大机头的腐蚀。

低温环境下，压缩空气管道会析出更多的冷凝水，一方面会影响产品气的露点。例如用于切割设备，压缩空气纯度低会影响切割精度；用于气动工具会影响作业时力度；用于仪表阀门气源会影响精度和动作速度。另一方面低温环境下析出的冷凝水会结冰，导致压缩空气管道冻结，甚至被冻裂。

2. 排污管道和冷却水管道问题

空压机运行的过程中会有大量的冷凝水析出，排污管道在低温环境会结冰，冷凝水无法及时排出导致空压机故障。冷却水温度低于0℃时水管和冷却器会结冰冻裂设备。

2. 电气元件问题

部分电气元件在低温环境下工作会受到很大影响。例如断路器热脱扣，影响热继电器动作，影响隔离开关的操作性能和导电性，电池放电不完全、极化现象严重、放电电压降低等等。

综上所述，我们要随着环境温度变化调节压缩空气系统的操作运行，并把各部位的温度控制在合理工作范围内，保证压缩空气系统的正常运转。

三、低温环境运行问题解决方法

针对上述问题，为保证空压机在低温环境下能正常运行，我们通过以下措施予以保证：

1. 压缩空气系统如果安装在室内，我们需要给空压站配备采暖设施，保证空压站的室内温度维持在0℃以上；如果安装在无防护的室外，需要给压缩空气系统配置带保温的集装箱，必要时配置电暖气或空调。

2. 定期检查润滑油系统，查看润滑油是否处在正常工作状态。可能出现低温环境的空压机，需要对润滑油系统进行保温伴热。在空压机停机或备用时，需要适当的启用电伴热来提高温度。

3. 低温下如何启动空压机？长期停机的空压机在启动之前，可以先按空压机启动按钮一段时间再按停机按钮，这样两三次就可以让润滑油循环一下，运行后空压机不会出现过载高温或误报警等现象。还可以用点动的方式起动空压机，要是温度过于低，你可以适当的烤烤油气桶。如果系统有电伴热，空压机启动前务必先启动伴热给润滑油系统加热，润滑油正常循环后再启机。

4. 低温环境会缩短润滑油的使用寿命，因而建议企业适当缩短更换周期。润滑油品牌及牌号的选择最好遵从设备厂家的建议。润滑油最好存放在有采暖设施的房间，如果存放在室外，冬季会使润滑油因为低温凝结，导致紧急情况不能马上使用。

5. 务必给电机配空间加热器，防止空气湿度较高和环境温度变化较大的情况下电机产生结露现象，保持电机具备较高的绝缘电阻。

6. 对系统内所有湿气管路及设备做保温伴热，保证含水管道和设备不结冰。保证各排污点独立排放，可实时观察各点排污是否正常。低温环境所有排污管线做伴热保温避免出现结冰现象。为避免冷凝水对环境造成污染，将压缩空气系统内所有排污集中收集，通过油水分离器净化后方可排放。

7. 在空压机热排风管道上设置风门，环境温度低时打开风门，以便于在冬季利用热排风提高室内温度并对空压机进气预热。夏天温度高时关闭风门，避免高温报警。

8. 系统需要在含水设备排污口及管道最低点设自动排污阀，实时排放析出的冷凝水。在设备停用的情况下，务必将空压机、管道、储气罐、干燥机等部位的排水阀打开姜系统内的冷凝水和气体排干净，待系统内干燥后再关闭阀门，避免管道被冻裂，减少冷凝水对设备的腐蚀。

9. 冬季的昼夜温差大，压缩机的螺杆、轴承等部位容易出现松动现象。因此，用户要定期检查设备的松动情况，定期对设备进行维护保养。

10. 在冬季更换润滑油时，必须先启动空压机并运行一段时间，这样做是为了使润滑油恢复到正常工作温度，最好是先对润滑油系统做全面清洗后再次添加润滑油，这样可以延长润滑油系统的使用寿命，且整个压缩空气系统的性能也有显著改善。

11. 采用耐低温材料，保证部件不会被冻裂影响正常工作。

四、结论

低温环境虽然加大了压缩空气系统发生故障的危险系数，但只要用户设计得当、正确操作、配置合理，依然可以高效稳定的为用户提供源源不断的压缩空气。优质的设计、正确的操作和合理的维护保养，可以大大节省项目投资，节约能源，降低风险系数，延长设备使用寿命。