压缩机常见故障分析

压缩机常见故障分析

1．气阀故障

气阀是一种机械自动阀门, 是往复活塞式压缩机的重要部件，也是容易损坏的部件。其作用主要是控制气体及时地吸入(吸气阀) 与排出(排气阀) 气缸。气阀故障约占压缩机故障总数的60 %以上。在使用过程中，气阀常出现的故障有两种，

1.1 阀片故障

气阀阀片与未经过充分处理的工作介质接触，从而引发阀片黏附杂物、阀片腐蚀等问题或者是气阀阀片启闭时，与升程限制器和阀座发生强烈的周期性碰撞，引发阀片出现微裂纹、变形甚至断裂。下面仅就上述前两种故障进行讨论。

1.1.1 阀片端面集有杂物

为了保障压缩机各部件的正常运转，减轻摩擦表面的磨损，各运动副之间靠润滑油润滑。这些润滑油不可避免地要渗入气缸，并在高温、高压条件下氧化形成碳化物，集聚在阀片端面。积碳的存在影响气阀的散热效率，使热量积蓄，最终导致阀片卡滞，气阀及管路堵塞以及气阀开关不灵、关闭不严造成压缩机产生异响等。也有部分固体颗粒经过进排气阀时黏附在阀片上，把阀片垫高。使阀片的密封性能降低，造成气体泄漏。对于这类问题，要尽量提高工作介质的过滤精度，防止润滑油的用量过大，降低其在高温下的积碳量。此外还要定期检查，及时清理阀片上的杂物。

1.1.2 介质造成阀片损坏

固体杂质颗粒在压缩机高压气流推动下猛烈地撞击阀片，导致阀片损坏；阀片和升程限制器之间夹有杂物，也能使气阀很快失效；含有腐蚀性气体、水分等的工作介质没经充分过滤，进入气阀,这些腐蚀性的气体就会在高温高压条件下与金属阀片发生化学反应，从而腐蚀阀片，最终造成阀片密封不严。另外，由于液滴具有不可压缩性，进入气缸后，在高压环境下容易对压缩机气阀、活塞、缸盖等产生液击，严重时发生冲缸现象。为降低此种故障出现的可能性，根据工作介质所含腐蚀性气体的类型及其含量的多少选用相应材质的抗腐蚀性阀片。

1.1.3 阀片断裂

这主要是因为压缩机在工作过程中，阀片与升程限制器在升程限制器的凸起处发生周期性碰撞，并在此处形成很高的应力集中，不断产生周期性疲劳作用力，最终形成微裂纹，并在此周期性作用力下，微裂纹逐渐扩展，最终导致阀片断裂。或者气流在流经进排气腔时，由于阻力的影响在气流通道内产生气流脉动，使阀片运动不平衡，加快了阀片外缘与升程限制器的撞击速度和加大了撞击次数，从而导致阀片过早断裂。为了延长阀片的使用寿命，可以对升程限制器进行改造，加大阀片与升程限制器碰撞时的接触面积，使它们之间由原来的点接触碰撞变为面接触碰撞，从而极大地降低应力集中或者在阀片和升程限制器之间垫橡皮。还可以换用那些抗拉伸、抗弯曲强度更高的非金属材料制作阀片。

1.2气阀弹簧故障

气阀弹簧一般总处于周期性的被压缩或伸长状态，弹簧在升程中具有缓冲阀片与升程限制器的撞击作用，在回程中有辅助阀片自动复位并

保证密封的作用。压缩机曲轴每旋转一周，弹簧承受的载荷便由气阀全闭时的预压紧力变化到气阀全开时的最大压缩力，在这种脉动循环载荷作用下弹簧也是极易损坏的。在实际使用中，经常遇到弹簧与升程限制器的导向面配合过松或过紧的问题。过松配合引起弹簧的径向跳动和周向旋转；配合过紧会导致弹簧卡死或折断，严重时会致使阀片断裂，甚至拉缸。下面仅就弹簧表面质量、弹簧力选择和吸，排气气阀弹簧的区别三个方面导致气阀弹簧产生故障进行论述。

1.2.1 弹簧表面质量下降

弹簧表面质量对弹簧的抗疲劳性能的影响也很大，尤其是应力比较大的排气阀弹簧。其表面即使受到微小的磨损，也会因此而产生很大的应力集中，导致弹簧疲劳寿命降低。因此，当弹簧的表面出现损伤时，损伤处就会很容易产生很高的应力集中，形成断裂源。同时，高温蠕变和渗碳作用也会使弹簧发生金相组织的脆性改变，加速弹簧断裂。此外，弹簧的选用过程也很重要。选用弹簧时，首先要保证弹簧材质符合要求，从源头上杜绝产生缺陷的根源；其次在加工制造方面更要严格把关，从原材料、机械加工到热处理等各环节均应按照技术要求进行。

1.2.2 弹簧力选择过大或过小

弹簧力直接影响气阀开启、闭合时的准确性。若弹簧弹力选择过小，阀片在关闭时，一方面会使阀片停留在升程限制器上的时间延长，阀片将在活塞更接近止点的位臵，气流达到更低一些的速度时才开始关闭。以致活塞到达止点位臵时阀片来不及落回阀座，出现滞后关闭的现象。（如图1 所示）延迟关闭会造成一部分气体回窜出去而使排气量减少，

导致压缩机效率下降；另一方面，阀片在关闭时，阀片是在弹簧力和窜出气流推力的共同作用下撞向阀座，故能造成更加严重的敲击。敲击会使阀片应力增加，阀片和阀座的磨损加剧，并导致气阀过早损坏。若弹簧弹力选择过大，阀门开启时，气流推力不足以克服弹簧力而使阀片不能紧贴在升程限制器上。这会造成阀片在阀座和升程限制器之间来回跳动的振颤现象。（如图2 所示）此时，阻力损失增加，且阀片来回撞击升程限制器和阀座，致使阀片过早损坏。

使

过

片

,致

座

阀

图１阀片关闭滞后

图２阀片颤振

1.2.3 吸、排气气阀弹簧的区分

一般来说，它们大小一样。但排气气阀弹簧弹性较大，较硬；吸气气阀弹簧弹性较小，较弱。在气阀弹簧断裂或丧失弹性时，即应更新弹簧，为了保持同一阀片上弹簧力的均匀，更换时应把同一阀片上的弹簧

全部更换装于阀座上各弹簧顶面应平整，不允许有歪斜。

2 活塞环故障

活塞环密封原理：活塞环是一个带开口的圆环，在自由状态下，其外径大于气缸直径。装入气缸后直径变小，仅在切口处留下一定的热膨胀间隙，靠环的弹力使其外圆面与气缸表面贴合产生一定的预压力。活塞环的密封原理是靠多个活塞环所形成的曲折流道，对经过它的泄漏气体产生多次节流阻塞和旋涡滞阻作用。在有少量漏气的情况下, 形成很大的阻力降来实现密封的。活塞环工作时的密封压力是由气体压力自己产生的, 而且气缸内压力越大, 密封压紧力也越大。这表明此时的活塞环具有自紧密封的特点。本文仅以下面六种导致活塞环产生故障的情况进行论述。

2.1活塞环的磨损

由于活塞环工作在极其苛刻的环境中，所以，它的磨损现象是错综复杂的。随着发动机转速的提高、功率的增大、新材料的应用、燃料和添加剂的改进等因素的增加，磨损的因素也随之多样化。尤其是低质燃料对活塞环及其配对摩擦副的磨损显著增大。对活塞环而言，磨损的种类有了：熔着磨损、磨料磨损、点蚀磨损、摩擦磨损和电解磨损等。其磨损的机理是：由于活塞环在上下止点之间做往复运动，其速度从静止状态变化到最高速度30m/s左右，如此反复地做大幅度的变化。活塞做往复运动时，在工作循环的进气、压缩、膨胀做功和排气行程中，汽缸压力变化很大。一般来说，导致活塞环磨损的主要因素有摩擦速度、负荷的大小、有无润滑剂、润滑剂的质和量、温度以及周围介质的变化情况