Risoluzione dei problemi dei compressori a vite: temperatura di scarico elevata

1. Descrizione del problema e ambito di applicazione

Questo manuale è destinato alla diagnosi e alla risoluzione dei problemi associati alle elevate temperature di scarico nei compressori a vite. Una temperatura di scarico elevata è un indicatore critico che può portare ad un'usura accelerata dei componenti, al degrado del lubrificante, ad un aumento del consumo di energia e, nel peggiore dei casi, all'arresto di emergenza del compressore. Il presente manuale riguarda i compressori monovite e bivite utilizzati nei sistemi di aria compressa industriali.

Sintomi:

• Attivazione del segnale di emergenza "Alta temperatura di scarico".
• Letture di temperatura costantemente elevate sul display del controller del compressore (sopra l'intervallo normalizzato, ad esempio, >95°C).
• Riduzione dell'efficienza del compressore.
• Un cambiamento nel colore o nell'odore dell'olio del compressore.

Classificazione di gravità:

• Critico: la temperatura di scarico supera il valore di arresto di emergenza impostato (ad esempio, 100-110°C), il che porta allo spegnimento immediato del compressore. Richiede un intervento immediato.
• Significativo: la temperatura di scarico è costantemente al di sopra dell'intervallo operativo (ad esempio 90-95°C) ma al di sotto della soglia di emergenza. Necessita di identificazione ed eliminazione urgente della causa per prevenire danni.
• Minore: La temperatura di scarico supera periodicamente o leggermente la norma (ad esempio, 85-90°C). Indica le fasi iniziali di un malfunzionamento, richiede monitoraggio e diagnostica proattiva.

2. Precauzioni

PRIMA DI INIZIARE QUALSIASI LAVORO DI DIAGNOSTICA O RIPARAZIONE SULL'APPARECCHIATURA COMPRESSORE, TUTTO IL PERSONALE DEVE RISPETTARE LE NORME DI SICUREZZA ELENCATE DI SEGUITO.

LOCKOUT/TAGOUT (LOTO): Spegnere il compressore e proteggerlo con il sistema LOTO in conformità con i requisiti della norma DSTU EN 1010-1:2004 e le procedure interne dell'azienda. Assicurarsi che tutte le fonti di alimentazione (elettrica, pneumatica, idraulica) siano isolate e bloccate.

ENERGIA IMMAGAZZINATA: I sistemi di compressione possono contenere quantità significative di energia immagazzinata (aria compressa, olio caldo, superfici calde). PRIMA DI SMONTARE O APRIRE QUALSIASI GRUPPO, assicurarsi che il sistema sia depressurizzato all'atmosfera e che la temperatura si sia raffreddata a un livello di sicurezza. Utilizzare valvole di sicurezza e indicatori di pressione adeguati.

DISPOSITIVI DI PROTEZIONE INDIVIDUALE (DPI): Utilizzare sempre DPI adeguati durante il lavoro:

• Occhiali di sicurezza o maschera protettiva (EN 166).
• Guanti protettivi (resistenti al calore e all'olio, EN 388, EN 407).
• Indumenti protettivi (indumenti speciali).
• Scarpe antinfortunistiche con puntale in metallo (EN ISO 20345).

SUPERFICI E LIQUIDI CALDI: i compressori funzionano a temperature elevate. L'olio del compressore e gli elementi del sistema di raffreddamento possono essere molto caldi. Lasciare raffreddare l'apparecchiatura prima di effettuare la manutenzione. Evitare il contatto con la pelle.

PRODOTTI CHIMICI: alcuni lubrificanti e detergenti per compressori possono essere tossici o irritanti. Utilizzare i DPI e seguire le istruzioni del produttore del materiale e le schede di sicurezza dei materiali (SDS).

3. Strumenti diagnostici necessari

4. Lista di controllo per la valutazione iniziale

Prima di iniziare una diagnosi dettagliata, eseguire le seguenti azioni:

5. Schema sistematico di diagnostica

1. Controllo livello lubrificante
   1. SE il livello del lubrificante è inferiore al MIN:
      • Diagnosi: Volume insufficiente di lubrificante nel sistema.
      • Probabile causa: Perdita di lubrificante, dose insufficiente all'ultimo riempimento, intervallo di sostituzione inappropriato.
   2. SE il livello dell'olio è normale (tra MIN e MAX):
      • Vai al punto 2.
2. Ispezione radiatore olio/aria
   1. IF Radiatore visivamente sporco:
      • Diagnosi: Contaminazione delle alette del radiatore all'esterno.
      • Probabile causa: Polvere, sporco, lanugine provenienti dall'ambiente.
   2. SE l'ispezione esterna non ha rivelato alcuna contaminazione:
      1. Misurare la differenza di temperatura dell'olio all'ingresso e all'uscita del radiatore (utilizzando un pirometro).
      2. SE calo della temperatura dell'olio <10°C (al carico nominale):
         • Diagnosi: Contaminazione interna del radiatore dell'olio.
         • Probabile causa: Deposizione di prodotti di degradazione del lubrificante, fuliggine.
      3. SE calo della temperatura dell'olio ≥10°C:
         • Vai al punto 3.
3. Controllo della valvola termostatica (termostato)
   1. Misurare la temperatura dell'olio prima e dopo la valvola termostatica (utilizzando un pirometro) mentre il compressore è in funzione.
   2. SE la temperatura dell'olio a valle del termostato non aumenta o aumenta leggermente (ad esempio <5°C) quando viene raggiunta la temperatura di esercizio (ad esempio >75°C all'ingresso del termostato):
      • Diagnosi: Malfunzionamento della valvola termostatica (rimane in posizione chiusa o non si apre completamente).
      • Probabile causa: Usura, contaminazione, inceppamento, guasto dell'elemento termosensibile.
   3. SE il termostato funziona correttamente (il lubrificante entra nel refrigeratore quando viene raggiunta la temperatura di apertura):
      • Vai al punto 4.
4. Analisi delle condizioni ambientali
   1. IF temperatura ambiente (all'ingresso del compressore) >40°C:
      • Diagnosi: Surriscaldamento dovuto all'elevata temperatura interna.
      • Probabile causa: Ventilazione insufficiente della sala compressori, flussi caldi provenienti da altre apparecchiature.
   2. SE la temperatura ambiente è normale (<40°C):
      • Vai al punto 5.
5. Ulteriori cause (Se il problema persiste dopo aver controllato i punti precedenti)
   1. Controllo della ventola di raffreddamento
      1. SE la ventola non gira o ruota lentamente:
         • Diagnosi: Ventola di raffreddamento o relativa unità fallimento.
         • Probabile causa: Avvolgimento del motore aperto, guasto del condensatore (per fase monofase), cuscinetti bloccati, guasto del relè/contattore.
   2. Controllo livello olio galleggiante
      1. SE schiuma di olio nel vetro spia (dopo l'arresto del compressore e la riduzione della pressione):
         • Diagnosi: Degrado del lubrificante o contaminazione di acqua/altri liquidi.
         • Probabile causa: Irrigazione eccessiva, ossidazione, uso di lubrificante incompatibile.
   3. Controllo del separatore dell'olio
      1. SE la differenza di pressione sul separatore dell'olio supera la norma (ad esempio, >0,5 bar):
         • Diagnosi: Intasamento del separatore dell'olio.
         • Probabile causa: Durata utile superata, quantità elevata di particelle solide nel sistema.

6. Matrice dei malfunzionamenti e delle cause

7. Analisi della causa principale di ogni malfunzionamento

7.1. Basso livello di lubrificante

• Spiegazione: Un volume insufficiente di lubrificante riduce la sua capacità di assorbire e dissipare il calore rilasciato durante la compressione dell'aria. Inoltre, il volume del lubrificante che circola attraverso il radiatore viene ridotto, con conseguente riduzione dell'efficienza del raffreddamento.
• Conferma: il livello dell'olio sul vetro spia o sull'astina di livello è ben al di sotto del segno del minimo. Dopo aver rabboccato il lubrificante, la temperatura di iniezione si normalizza.
• Possibili danni: Usura accelerata dei cuscinetti, blocco della vite dovuto a lubrificazione insufficiente, depositi carboniosi, surriscaldamento e degrado del lubrificante.

7.2. Contaminazione del frigorifero

• Spiegazione:
  • Contaminazione esterna: L'accumulo di polvere, sporco, nebbia d'olio e lanugine sulle alette esterne dello scambiatore di calore crea uno strato isolante che impedisce il trasferimento efficiente del calore dall'olio/aria all'ambiente.
  • Contaminazione interna: Depositi di prodotti di ossidazione dell'olio, fuliggine, sostanze resinose sulle pareti interne dei canali del radiatore riducono la sezione trasversale olio/aria e riducono l'efficienza dello scambio termico.
• Conferma: Contaminazione visivamente visibile delle alette del radiatore. La termocamera mostra differenze significative di temperatura sulla superficie del refrigeratore, indicando aree con scarso scambio di calore. La differenza di temperatura dell'olio all'ingresso e all'uscita del radiatore è notevolmente ridotta (ad esempio <10°C).
• Possibili danni: Aumento del carico sul sistema di raffreddamento, degrado del lubrificante, usura accelerata di guarnizioni e cuscinetti, riduzione dell'efficienza del compressore.

7.3. Malfunzionamento della valvola termostatica

• Spiegazione: La valvola termostatica ha il compito di dirigere l'olio attraverso il radiatore quando raggiunge una determinata temperatura. Se la valvola si blocca in posizione chiusa o non si apre completamente, l'olio non verrà raffreddato correttamente, circolando principalmente nel circuito di bypass, il che porterà ad un aumento della temperatura di scarico.
• Conferma: quando si utilizza il compressore nell'intervallo di temperature di esercizio (ad esempio, temperatura dell'olio >75°C), il pirometro mostra che la temperatura dell'olio dopo la valvola termostatica è quasi uguale alla temperatura a monte oppure la differenza è minima (ad esempio, 0-2°C) e il frigorifero stesso rimane freddo.
• Possibili danni: Surriscaldamento del lubrificante, perdita delle sue proprietà lubrificanti, danni al blocco vite, ai cuscinetti e alle guarnizioni.

7.4. Problemi di temperatura ambiente/ventilazione elevata

• Spiegazione: i compressori sono progettati per funzionare in un determinato intervallo di temperature ambiente (solitamente fino a 40°C). Se la temperatura dell'aria che entra nel compressore supera questo limite, il sistema di raffreddamento non può dissipare efficacemente il calore, con conseguente aumento della temperatura di scarico. Una ventilazione insufficiente della sala compressori crea zone stagnanti di aria calda che ricircola attraverso il compressore.
• Conferma: La misurazione della temperatura dell'aria all'ingresso del compressore mostra un valore superiore a 40°C. Una termocamera può rilevare aree di aria calda attorno al compressore o all'interno.
• Possibili danni: Maggiore usura dei componenti a causa del costante surriscaldamento, riduzione della durata del lubrificante, aumento del consumo di energia.

8. Procedure dettagliate per la risoluzione dei problemi

8.1. Recupero del livello dell'olio

1. SICUREZZA: Segui la procedura LOTO. Attendere il raffreddamento completo e lo scarico della pressione nel sistema.

2. Determinare il tipo e le specifiche dell'olio del compressore (fare riferimento al manuale operativo). Utilizzare solo il lubrificante consigliato dal produttore (ISO VG della viscosità appropriata).
3. Aprire il bocchettone di riempimento del serbatoio dell'olio.
4. Rabboccare con attenzione l'olio, controllando il livello sul vetro spia o sull'astina. Riempire fino al segno MAX. Non riempire eccessivamente.
5. Chiudere il bocchettone di riempimento. Rimuovere il LOTO.
6. Avviare il compressore, lasciarlo funzionare per 5-10 minuti, spegnerlo, rilasciare nuovamente la pressione e controllare il livello dell'olio. Se necessario ripetere il rabbocco.
7. Riprendere il normale funzionamento e osservare la temperatura di scarico.

8.2. Pulizia del frigorifero

1. SICUREZZA: Segui la procedura LOTO. Attendere il raffreddamento completo e lo scarico della pressione nel sistema.

2. Pulizia esterna:
   1. Utilizzando una spazzola con setole morbide o aria compressa (massimo 2 bar), rimuovere polvere e sporco dalle alette del frigorifero. La direzione della pulizia è opposta alla direzione del flusso d'aria durante il funzionamento.
   2. Per contaminazioni persistenti (olio, grasso), utilizzare detergenti speciali per radiatori consigliati dal produttore. Seguire le istruzioni del produttore del detergente e sciacquare accuratamente i residui con acqua a bassa pressione.
   3. Assicurarsi che il frigorifero sia completamente asciutto prima di iniziare.
3. Pulizia interna (se la contaminazione interna è confermata):
   1. Contattare il centro assistenza UNITEC-D o specialisti. La pulizia interna spesso richiede lo smantellamento del frigorifero e l'utilizzo di soluzioni chimiche speciali o pulizia ad ultrasuoni.
   2. Una pulizia non autorizzata può danneggiare lo scambiatore di calore.
4. Riprendere il normale funzionamento e osservare la temperatura di scarico.

8.3. Sostituzione/Riparazione Valvola Termostatica

1. SICUREZZA: Segui la procedura LOTO. Attendere il raffreddamento completo e lo scarico della pressione nel sistema.

2. Scaricare parte del lubrificante dal serbatoio dell'olio fino al livello sotto la valvola termostatica (se possibile, altrimenti sarà necessario scaricarne l'intero volume).
3. Scollegare le tubazioni dalla valvola termostatica. Preparare un contenitore per raccogliere il grasso rimanente.
4. Smontare la valvola termostatica difettosa.
5. Installare la nuova valvola termostatica, assicurandosi che i collegamenti siano orientati correttamente e serrati alla coppia specificata nel manuale (es. 25 Nm).
6. Collegare le tubazioni.
7. Rabboccare il lubrificante fino al livello richiesto (punto 8.1). Rimuovere il LOTO.
8. Avviare il compressore e controllare il funzionamento del termostato monitorando le temperature a monte e a valle dello stesso.

8.4. Ottimizzazione della ventilazione e della temperatura ambiente

1. Controllare il funzionamento delle ventole di scarico e di mandata della sala compressori. Garantire il loro funzionamento continuo.
2. Eliminare le fonti di radiazione di calore vicino alla presa d'aria del compressore.
3. Controlla e pulisci i filtri della presa d'aria della sala compressori .
4. Garantire un volume d'aria di alimentazione sufficiente nella sala compressori. Il volume di afflusso raccomandato non deve essere inferiore al volume totale di aria rimossa dai compressori e dai sistemi di ventilazione, tenendo conto della riserva.
5. Installa deflettori o condotti per dirigere l'aria calda dal compressore direttamente verso l'esterno, impedendone il ricircolo.
6. Assicurarsi che la temperatura dell'aria all'ingresso del compressore non superi i 40°C. Se ciò non è possibile, prendere in considerazione l'installazione di un ulteriore sistema di raffreddamento dell'aria di mandata.
7. Riprendere il normale funzionamento e osservare la temperatura di scarico.

9. Misure preventive

10. Parti di ricambio e componenti

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11. Collegamenti

• Norme:
  • DSTU ISO 8573-1:2018 "Aria compressa. Parte 1. Inquinanti e classi di purezza".
  • DSTU EN 1010-1:2004 "Sicurezza delle macchine. Requisiti di sicurezza per la progettazione e costruzione di macchine da stampa e macchine per la lavorazione della carta. Parte 1. Requisiti generali".
  • ISO 1217:2009 "Misurazione delle prestazioni dei compressori volumetrici rotativi".
  • EN 60204-1:2018 “Sicurezza delle macchine. Equipaggiamento elettrico delle macchine. Parte 1. Requisiti generali”.
• Manuali OEM: fare riferimento al manuale di funzionamento e manutenzione fornito dal produttore del compressore specifico (ad esempio Atlas Copco, Kaeser, Ingersoll Rand).
• Manuali complementari UNITEC:
  • Nozioni di base sulla manutenzione del compressore
  • Analisi del lubrificante nei compressori
  • Ventilazione delle sale compressori