活塞式压缩机常见故障分析及应对措施

活塞式压缩机常见故障分析及应对措施

王国利

内蒙古陈巴尔虎天宝矿业有限责任公司,内蒙古呼伦贝尔　021008

摘　要:结合生产实践中出现的故障以及处理故障的方法,对活塞式压缩机常见故障进行综合分析,并采取相应的措施,以便正确操作、维护设备,提高设备运转率。

关键词:活塞式压缩机;排气量;故障分析;燃烧

中图分类号:TH457 文献标识码:A 文章编号:100522518(2008)0520054203

空气压缩机简称压缩机或空压机,是用来提高气体压力和输送气体的机械设备。从能量的观点来看,压缩机属于将原动机的动力能转变为气体压力能的机器。随着科学技术的发展,压力能的应用日益广泛,使得压缩机在国民经济建设的许多部门中成为必不可少的关键设备之一。压缩机在运转过程中,难免会出现一些故障,甚至事故。故障是指压缩机在运行中出现的影响排气的不正常情况,一经排除,压缩机就能恢复正常工作;而事故则是指出现了破坏性情况,如果不进行修复,压缩机就不能正常工作。两者是关联的,如果发现故障不及时排除,有可能会造成重大事故。

1　常见故障及其原因和处理措施

1.1　排气量不足

排气量不足是与压缩机的设计气量相比而言。主要可从下述几方面考虑:

(1)空气滤清器的故障。积垢堵塞,使排气量减少;吸气管太长,管径太小,致使吸气阻力增大,影响了气量,这种要定期清洗滤清器。

(2)压缩机转速降低使排气量降低。这种情况主要是由于空气压缩机安装使用不当造成的。因为空气压缩机的排气量是按一定的海拔高度、进气温度、湿度设计的,当把它使用在超过上述标准的高原上时,吸气压力降低,排气量必然降低。

(3)气缸、活塞、活塞环磨损严重、超差,使有关间隙增大,泄漏量增大,影响到了排气量。属于正常磨损时,需及时更换易损件,如活塞、活塞环等。如果属于安装不正确,间隙留得不合适时,应严格按照图纸和使用说明书给予纠正;如无图纸和说明书时,可取经验数值:对于活塞与气缸之间沿圆周的间隙(即径向间隙),如为铸铁活塞时,间隙值为气缸直径的0.06%～0.09%;对于铝合金活塞,间隙为气缸直径的0.12%～0.18%;钢活塞可取铝合金活塞的较小值。

(4)填料函密封不严,产生漏气,使气量降低。其原因首先是填料函本身制造时不合要求;其次可能是由于在安装时,活塞杆与填料函中心对中率不高,产生磨损、拉伤等造成漏气;一般在填料函处加注润滑油或润滑脂,能起到润滑、密封、冷却的作用。

(5)压缩机进、排气阀的故障对排气量的影响。阀座与阀片间掉入金属碎片或其它杂物,关闭不严,形成漏气。这不仅影响排气量,而且还影响间级压力和温度的变化;阀座与阀片接触不严形成漏气而影响了排气量,一个是制造质量问题,如阀片翘曲等,第二是由于阀座与阀片磨损严重而形成漏气。

(6)气阀弹簧力与气体压力匹配的不好。弹力过强则使阀片开启迟缓,弹力太弱则使阀片关闭不及时,这些不仅影响了气量,而且会影响到功率的增加,以及气阀阀片、弹簧的寿命。同时,也会影响到气体压力和温度的变化。

(7)压紧气阀的压紧力不当。压紧力小,则要漏气,当然太紧也不行,会使阀罩变形、损坏,一般压紧力可用下式计算:p=DPKπ/4,其中D为阀腔直径,P 为最大气体压力,K为大于1的值,一般取1.5～2. 5,低压时K=1.5～2.0,高压时K=1.5～2.5。这样取K,实践证明是好的。气阀有了故障,阀盖必然发热,同时压力也不正常。

　第16卷　第5期2008年10月

黄金科学技术

G OLD SC I E NCE AND TECHNOLOGY

Vol.16　No15

Oct.2008

3收稿日期:2008205210;修订日期:2008206205.

作者简介:王国利(19702),男,机械工程师,从事矿山机械相关工作1

2.2　排气温度不正常

排气温度不正常是指其数值高于设计值。从理论上讲,影响排气温度增高的因素有进气温度、压力比及压缩指数(对于空气压缩指数K =1.4)。实际情况影响到吸气温度高的因素如:中间冷却效率低,或者中冷器内水结垢多影响到换热,则后面级的吸气温度必然要高,排气温度也会高;气阀漏气,活塞环漏气,不仅影响到排气温度升高,而且也会使级间压力变化,只要压力比高于正常值就会使排气温度升高。此外,水冷式机器缺水或水量不足均会使排气温度升高。2.3　排气压力低

压缩机排出的气量在额定压力下不能满足使用者的流量要求,排气压力则必然要降低。所需要的气体压力降低是表面现象,其实质是排气量不能满足工作。此时,需要另换一台排气压力相同而排气量大的机器。影响级间压力不正常的主要原因是气阀漏气或活塞环磨损后漏气,故应从这些方面去找原因并采取相应的措施。2.4　不正常的响声

若压缩机某些零件发生故障时,将会发出异常的响声;一般来讲,操作人员可以判断出异常响声。活塞与缸盖间隙过小,直接撞击;活塞杆与活塞连接螺帽松动或脱扣,活塞端面丝堵松,活塞向上串动碰撞气缸盖;气缸中掉入金属碎片以及气缸中积聚水份等均可在气缸内发出敲击声。曲轴箱内曲轴瓦螺栓、螺帽、连杆螺栓、十字头螺栓松动、脱扣、折断等,轴径磨损严重间隙增大,十字头销与衬套配合间隙过大或磨损严重等等均可在曲轴箱内发出撞击声。排气阀片折断、阀弹簧松软或损坏、负荷调节器调得不当等等均可在阀腔内发出敲击声。所以应由此去判断故障和采取相应措施。2.5　过热故障

在曲轴和轴承、十字头与滑板、填料与活塞杆等摩擦处,温度超过规定的数值称之为过热。过热所带来的后果有两个,一是加快磨擦副间的磨损,二是过量的热不断积聚直至烧毁磨擦面甚至烧爆而造成机器重大的事故。

造成轴承过热的原因主要有:轴承与轴颈贴合不均匀或接触面积过小;轴承偏斜曲轴弯曲,润滑油粘度太小,油路堵塞,油泵有故障造成断油等;安装时没有找平,没有找好间隙,主轴与电机轴没有找正,两轴有倾斜等。

3　压缩机的事故

3.1　断裂事故

曲轴断裂大多在轴颈与曲臂的圆角过渡处,其原

因大致有如下几种:过渡圆角太小,r <0.06d (d 为曲轴颈);热处理时,圆角处未处理到,使交界处产生应力集中;圆角加工不规则,有局部断面突变;长期超负荷运转,以及有的用户为了提高产量,随便增加转速,使受力状况恶化;材质本身有缺陷,如铸件有砂眼、缩松等。此外在曲轴上的油孔处起裂而造成折断也是可以看到的。 连杆的断裂表现为连杆螺钉断裂,其原因有:连杆螺钉长期使用产生塑性变形;螺钉头或螺母与大头端面接触不良产生偏心负荷,此负荷可大到是螺栓受单纯轴向拉力的7倍多。因此,不允许有任何微小的歪斜,接触应均匀分布,接触点断开的距离最大不得超过圆周的1/8。

活塞杆断裂的主要断裂的部位是与十字头连接的螺纹处以及紧固活塞的螺纹处,这两处是活塞杆的薄弱环节,由于设计上的疏忽、制造上的马虎以及运转上的原因,经常发生断裂。若保证设计、加工、材质上都没有问题,在安装时其预紧力不得过大,否则使最大作用力达到屈服极限时活塞杆会断裂。在长期运转后,由于气缸过度磨损,对于卧式系列中的活塞会下沉,从而使连接螺纹处产生附加载荷,再运转下去,有可能使活塞杆断裂,这一点在检修时应特别注意。此外,由于其它部位的损坏,使活塞杆受到了强烈的冲击时,都有可能使活塞杆断裂。

气缸、缸盖破裂有如下几种情况,对于水冷式机器,在冬天运转停车后,若忘掉将气缸、缸盖内的冷却水放净,冷却水会结冰而胀破气缸以及缸盖(特别是在我国的北方寒冷地区,停车后必须放掉冷却水);由于在运转中断水而未及时发现,使气缸温度升高,而又突然放入冷却水,使缸被炸裂;由于死点间隙太小,活塞螺帽松动,以及掉入缸内金属物和活塞上的丝堵脱出等原因都会使活塞撞击缸盖,使其破裂。3.2　燃烧和爆炸事故

(1)在稀油润滑压缩机中往往会产生积碳问题,这是我们所不希望的,因为积碳不仅会使活塞环卡在槽内,气阀不能正常工作并使气流通道面积减小、增加阻力,而且在一定的条件下积碳会燃烧,导致压缩机发生爆炸事故。因此,气缸中的润滑油不能供给太多,不能让没有经过很好过滤,含有大量尘埃的气体

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