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活塞压缩机故障解析与处理

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人气:-发表时间:2015-04-20 09:00【

随着科学技术的进步发展,空气压力能被广泛应用到各行各业,压缩机由于特别能适应粉尘多、高温、有毒等特殊恶劣环境及冲击性和负荷变化大的场合,具有使用其它动力(电力、热力等)机械不具备的许多优点,而成为工业现代化的基础产品。

由于螺杆机的整体性能,近十年来,中国压缩机市场和应用领域,一直处于螺杆压缩机替代活塞机的进程当中。但是,不可否认的是,中国在运行的绝大多数压缩机依然是活塞式。我们可以断言:活塞压缩机还将长久的存在下去,一是由于在役活塞机被替代还需要一些时间;二是由于活塞压缩机的特殊工作原理,在某些工况和场所,其它型式的压缩机仍无法彻底取代活塞压缩机。但同时,活塞压缩机是一种易出现故障的设备,因此,我们就非常有必要掌握活塞压缩机的工作原理和其故障原因,以及快速完善解决问题的方法。

在分析活塞压缩机的故障和解决方法之前,我们有必要对其工作原理和构成进行简单了解,由此,可以更好地掌握造成压缩机故障的原因,并对其妥善处理。当活塞式压缩机的曲轴旋转时,通过连杆的传动,活塞便做往复运动,由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。活塞式压缩机的活塞从气缸盖处开始运动时,气缸内的工作容积逐渐增大,这时,气体即沿着进气管,推开进气阀而进入气缸,直到工作容积变到最大时为止,进气阀关闭;活塞式压缩机的活塞反向运动时,气缸内工作容积缩小,气体压力升高,当气缸内压力达到并略高于排气压力时,排气阀打开,气体排出气缸,直到活塞运动到极限位置为止,排气阀关闭。当活塞式压缩机的活塞再次反向运动时,上述过程重复出现。

总之,活塞式压缩机的曲轴旋转一周,活塞往复一次,气缸内相继实现进气、压缩、排气的过程,即完成一个工作循环。

活塞压缩机按气缸的布置可将其分为:(1)立式压缩机,气缸均为竖立布置;(2)卧式压缩机,气缸均为横卧布置;(3)角式压缩机,气缸布置为V型、W型、L型、星型等不同角度;(4)对称平衡式压缩机,气缸横卧布置在曲轴两侧,相对两列气缸的曲拐错角为180℃,而且惯性力基本平衡。

故障现象分析及解决方案

漏气

故障分析:由于压缩机内有相对运动的构件接合部位因磨损出现缝隙,致使气体泄漏,也因气体的纯度不高而吸排频繁,对其中接触面产生极大摩擦,直至吸排气阀漏气。还由于气体质量及阀片、阀座、限制器的质量不高,导致阀片和阀座的结合面磨损或粘附油垢,致使阀关闭不严而漏气。

解决方案:定期保养维修,才能保证压缩机不致因此降低效率。制定出吸排气阀检修、清洗计划,选择质量高的阀片、阀座,并及时更换出现磨损阀片、阀座,清洗存在的油垢,保证气体干净、无水,使阀片、阀座、生成限制器在设计环境中运行。

阀门(气阀)卡住

故障分析:阀门卡住和断裂是由于阀片和弹簧运动不良造成的。

解决方案:1)如果阀室内油泥过多,有可能粘住阀片,使之不动作;用水润滑的老式氧压机,如果阀室内积垢过多,也有可能将阀片卡住。这时应该对阀及阀室进行清洗;

2)环形阀片内外圆与导向凸台间的间隙过小,容易发生阀门卡住;还有环形阀片边缘磨损过大时,也有可能卡死在导向块上,这时应对阀片进行更换;

3)阀门中心螺栓松动,使阀片起落不能正常地导向,从而有可能发生阀片卡住的现象。此时应卸下阀门,紧固中心螺栓;

4)阀门弹簧如果用圆形截面的钢丝绕制,当旋绕比较大时,弹簧各圈之间容易发生错位,引起弹簧卡住。对于此种情况,处理办法只有改用其他形式的弹簧。

弹簧故障

故障分析:弹簧弹力过大的弹簧。这种弹簧使阀提前关闭,而滞后打开,这样造成吸气量与排气量都少,不仅降低了压缩机的整体效率,且影响了供气质量;弹簧疲劳断裂,使阀片的升程范围直接成为缸内气体与外界管道相连,造成气体压力升高困难。这两种情况对压缩机的效率影响十分明显,且弹簧的选择不当会导致电能的损耗,增加成本。例如:弹簧弹力过大,使压缩机启动电流明显增高,造成管理困难。

解决方案:工作中,除根据实际记录以外,大都根据手摸吸气阀外壳方式判断是否漏气,这种方法是可行的,但此法不能得知排气阀是否存在问题,因此一定要有详细的检修计划及运行记录。严把配件质量关,选择合乎压缩机要求的弹簧。

振动

故障分析:活塞式压缩机产生振动的根本原因在于受交变载荷作用。作用在活塞式压缩机装置内的交变载荷有两种:其一是未被平衡的活塞惯性力;其二是活塞式压缩机供气不连续、气体管路强大的压力脉动所引起的干扰力。

解决方案:对于惯性力不平衡所引起的振动,主要应从机器的结构上使之尽量消除和减小。另外,在压缩机基础的设计和建造中也要严格要求,机器的安装也必须合乎规定,从而使机器的振动尽量减小,水平振幅和垂直振幅都能保持在允许范围之内。

对于气流压力脉动所引起的装置振动,经常采用如下几种方法消除:

在气缸排气管接管附近加设缓冲器;在气体管道上设置孔板,此法通常应用在气缸至缓冲罐距离较远,接管较长的管道里;应用减振器;合理安设管道支点,管道布置应尽量平直,尤其要避免拐直角弯。

冷却系统

故障分析:压缩机运行过程中,由于活塞与气缸的摩擦产生热量,活塞压缩气体产生压缩热量使气缸壁、活塞等温度升高,温度升高对压缩煤气的效率功耗、润滑油将产生很大影响。吸入气体受热膨胀,必然占有一部分汽缸容积,也就是说每次吸入气缸内的气体量要少于正常冷却条件下的量。

解决方案:根据不同工作环境和机型,设定压缩机冷却系统的组成。冷却系统一般由三部分组成:气缸冷却系统,润滑油冷却系统,被压缩后气体冷却系统。要达到好的冷却效果,要降低冷却水的温度,定期清理冷却系统的污垢,以免减小冷却水的流通面积,且一定要保证冷却水水质在国家规定冷却水标准内,以免使冷却系统结垢、堵塞等,妨碍热的交换,增高气温,降低了设备的冷却效能,对压缩机安全、经济运行有很大的影响。酸性水对金属表面有腐蚀作用,因此对它的腐蚀尤其严重,造成漏水后难以修复,损失巨大。

撞缸

活塞式压缩机在运行和启动中,当活塞到达内、外(或上、下)止点时,与气缸端面直接或间接发生撞击,称做“撞缸”。

故障分析:造成撞缸的原因有以下几种:压缩机在运行中,由于种种原因活塞和气缸的相对位置发生变化,当这种变化大于活塞与气缸盖之间预先所留的间隙时,就会发生缸盖与活塞的直接撞击;冷却水或润滑水大量进入气缸,会造成活塞与气缸盖的间接撞击,此种原因造成的撞缸又称做“液压事故”;异物进入气缸,造成活塞与缸盖的间接撞击。

解决方案:在检修、安装时,要严格注意能够影响活塞位置的各种间隙,防止由于活塞位置的移动而引起撞缸。但在保证余隙容积的前提下,尽量降低余隙容积,每次检修后均应进行检查和调整,保证气体畅通从而提高整个压缩机效率。为了防止液压事故发生,除了搞好设备维修,堵住各处漏洞外,在启动前一定要盘车检查,确保气缸内无水后再正式开车。在检修过程中也一定要防止异物进入气缸。启动前要进行盘车。运转中要随时注意气阀的工作情况和注意倾听气缸内有无异常响声,防止撞缸事故。

卸载装置失灵

故障分析:油压不够或油管、油缸内有污垢。

解决方案:调节油压到0.15-0.3MPa或将油管和油缸清洗。

润滑系统

故障分析:润滑油有下面四个方面的作用:减轻滑动部位的磨损,延长零件寿命;减少摩擦功耗;冷却作用,可导走摩擦热,使零件的工作温度不过高,从而保证滑动部分必要的运转间隙,防止接触面被烧伤;密封汽缸的工作容积以提高活塞和填料箱的密封性。这些作用都与压缩机的效率有着直接或间接的关系,但在高温下润滑油会氧化,这些作用效果都会降低,且会生成固体物,造成运行部件的磨损,导致被压缩气体的泄漏。

解决方案:合理使用质量高的润滑油,这些润滑油必须在高温条件下有足够的黏度,以便对各密封间隙能保持一定的密封能力;应有一定高的闪点;要有良好的化学稳定性,较好的氧化安全性,并使胶质和积炭减少到最低限度。除此还要定期检查、更换润滑油,要定期清洗油池、油管、油过滤器及注油器等,保证油路畅通。

连杆螺钉断裂

故障分析: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七倍之多;螺栓材质、加工质量有问题。

解决方案:定期进行维修保养,选择质量过关的螺栓。螺钉头或螺母与大头端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即45O。

排气量不足

故障分析:

以下情况会导致排气量不足:进气滤清器积垢堵塞,吸气管太长,管径太小,致使吸气阻力增大影响了气量;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;填料函不严产生漏气使气量降低;压缩机吸、排气阀的故障对排气量的影响;气阀弹簧力与气体力匹配的不好;压紧气阀的压紧力不当;压缩机转速降低使排气量降低。

解决方案:要定期清洗滤清器;正确安装,留下合适的间隙,并及时更换易损件;选择质量高的填料函,安装时活塞杆与填料函中心对好,以免磨损,并在填料函处加润滑油;选择质量高的阀座和阀片并及时更换;选择弹力匹配的弹簧;选择压紧力适当的压紧气阀,压紧力小会漏气,压紧力大会使阀罩变形、损坏;因空气压缩机的排气量是按一定的海拔高度、吸气温度、湿度设计的,当把它使用在超过上述标准的高原上时,吸气压力降低等,排气量必然降低。

活塞杆断裂

故障分析: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,此两处是活塞杆的薄弱环节,如果由于设计上的疏忽,制造上的马虎以及运转上的原因,断裂经常发生。若在保证设计、加工、材质上都没有问题,则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,卧式列中的活塞会下沉,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。

小结

活塞压缩机与其他机械设备一样,是一个有机整体,其故障现象多种多样,原因可能单一,也可能多种多样。而其任何部件的不良或故障都会影响设备的正常运转,所以我们一定要掌握设备故障产生的机理,妥善处置,并对压缩机整体合理设置,科学保养,正确操作,才能保证压缩机平稳、高效地运行。