空壓機運行故障類型及其解決路徑

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本文作者：章恩華、侯正周、龔岳雄 單位：浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司杭州卷煙廠

作為一種動力能源,空壓機的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,在整個生產(chǎn)制造中起著至關(guān)重要的左右。但是,空壓機在運行過程中,由于冷卻換熱效果不好、壓力不正常、排氣量不足等原因,導(dǎo)致空壓機實際運行時間較短,機器停車與啟動頻繁,無法達到高效安全運行的要求,直接影響生產(chǎn),給企業(yè)帶來不可估量的損失。因此正確識別空壓機的故障,分析原因,減少故障次數(shù),提出預(yù)防措施,確?？諌簷C安全運行是非常必要的。

1空壓機故障類型及原因分析

1.1排氣量不足

排氣量的不足最主要的表現(xiàn)是壓力達不到終點壓力[1],從故障現(xiàn)象看很可能是由于以下幾種原因造成:一是入口空氣過濾器的故障,當(dāng)過濾器中的積垢產(chǎn)生堵塞,就會使排氣量減少;而吸氣管過長,管徑較小,造成吸氣阻力增大時,就直接影響了排氣量。二是空壓機轉(zhuǎn)速過低會使排氣量下降:空氣壓縮機的排氣量是按規(guī)定的海拔高度、吸氣溫度、濕度設(shè)計的,如果在超過上述標(biāo)準(zhǔn)的高原上使用時,就會造成吸氣壓力降低,排氣量也隨之降低;傳送皮帶打滑一會降低空壓機的轉(zhuǎn)速,進而影響排氣量降低。三是由于零件磨損導(dǎo)致空壓機各配合間隙的變化而引起的:氣缸、活塞、活塞環(huán)磨損嚴(yán)重、超差,造成相關(guān)間隙增大,泄漏量增大,嚴(yán)重的話就影響了排氣量。四是空壓機系統(tǒng)嚴(yán)重漏氣,主要是由于填料函不嚴(yán)密從而產(chǎn)生漏氣使氣量降低,究其原因:首先,是填料函本身制造時不合要求;其次,可能是在安裝時,活塞桿與填料函中心沒有對好,產(chǎn)生磨損、拉傷等造成的漏氣。五是空壓機壓力閥的故障對排氣量的影響,主要是指吸、排氣閥的閥座與閥片間落入金屬碎片或其它雜物,造成關(guān)閉不嚴(yán),形成漏氣。此外,氣閥彈簧力與氣體力匹配的不好也會影響排氣量,彈力過強則使閥片開啟遲緩,彈力太弱則閥片關(guān)閉不及時,這樣不但影響了排氣量,嚴(yán)重的話會影響到功率的增加,甚至影響氣閥閥片、彈簧的使用壽命。

1.2排氣溫度異常

排氣溫度不正常是指其高于設(shè)計值,主要是冷卻系統(tǒng)故障導(dǎo)致的[2]。從理論上進,影響排氣溫度增高的因素有:進氣溫度、壓力比、以及壓縮指數(shù)(對于空氣壓縮指數(shù)K=1.4)。實際情況影響到吸氣溫度高的因素如:中間冷卻效率低,或者中冷器內(nèi)水垢結(jié)多影響到換熱,則后面級的吸氣溫度必然要高,排氣溫度也會高。氣閥漏氣,活塞環(huán)漏氣,不僅影響到排氣溫度升高,而且也會使級問壓力變化,只要壓力比高于正常值就會使排氣溫度升高。此外,水冷式機器,缺水或水量不足均會使排氣溫度升高。

1.3超常的振動和噪音

空壓機如果某些部件出現(xiàn)故障時,就會發(fā)出異常的響聲,通常來講,操作人員通過聽樣是可以判別出異常的振動和噪聲。驅(qū)動電動機運行不穩(wěn)定,軸的對中狀態(tài)改變都會產(chǎn)生異常的振動和噪聲。活塞與缸蓋間隙過小,直接撞擊;活塞桿與活塞連接螺帽松動或脫扣,活塞端面絲堵檜,活塞向上串動碰撞氣缸蓋,氣缸中掉入金屬碎片以及氣缸中積聚水份等均可在氣缸內(nèi)發(fā)出敲擊聲。排氣閥片折斷,閥彈簧松軟或損壞,負荷調(diào)節(jié)器調(diào)得不當(dāng)?shù)鹊染稍陂y腔內(nèi)發(fā)出撞擊聲。

1.4過熱故障[2]

在十字頭與滑板、曲軸和軸承、填料與活塞桿等產(chǎn)生摩擦的位置,溫度過高并超過規(guī)定的數(shù)值就稱為過熱。過熱所帶來的后果:一是加快磨擦副件的磨損。二是過熱使大量的熱能。不斷積聚直致燒毀磨擦面以及燒抱而造成機器發(fā)生重大事故。造成軸承過熱的主要原因為:軸承與軸頸貼合不均勻或接觸面積過小;軸承偏斜曲軸彎曲,潤滑油粘度太小,油路堵塞,油泵有故障造成斷油等;安裝時沒有找平,沒有找好間隙,主軸與電機軸沒有找正,兩軸有傾斜等。引起空壓機故障的原因很多,既有設(shè)計制造上的原因,也有操作維護及管理上的原因,應(yīng)通過綜合分析這些故障提出一些有效的解決方案,延長空壓機壽命。

2空壓機日常運行故障解決方案

2.1優(yōu)化冷卻系統(tǒng)

溫度異常是造成空壓機發(fā)生故障事故的主要原因,所以如何降低系統(tǒng)溫度,保持一個高效的冷卻系統(tǒng)對延長空壓機的壽命至關(guān)重要[3]。可以從以下幾個方面對空壓機的冷卻系統(tǒng)進行優(yōu)化。通過改善壓縮機機房的通風(fēng)條件,降低空壓機溫度。機械設(shè)備的工作環(huán)境,對機械設(shè)備使用有較大的影響,降低設(shè)備的溫度,可以減輕對設(shè)備帶來的不利影響。隨著機組使用年限的增加,機組發(fā)熱量也日益上升,原有的從進風(fēng)道進氣來滿足產(chǎn)氣和冷卻機組的方式已不適用。如圖1所示為杭州卷煙廠通過將機組左右兩扇邊門改造成下進風(fēng)的百葉形式,將環(huán)境溫度的空氣從設(shè)備下部吸入,再從上部的排風(fēng)扇排出,有效降低機組溫度。該公司原有機組冷卻排氣直接排入排風(fēng)通道,然后從屋頂排出,但由于機組排風(fēng)風(fēng)扇功率小。通道內(nèi)空氣換氣率不高,從而使得通道內(nèi)溫度升高,影響機組冷卻。通過在排風(fēng)通道口加裝排風(fēng)扇,如圖2所示,增加通道內(nèi)空氣流速,增加通道內(nèi)空氣換氣次數(shù),從而使得機組冷卻效果提升。避免冷卻系統(tǒng)結(jié)垢。冷卻系統(tǒng)結(jié)垢是空壓機溫度異常產(chǎn)生故障的主要原因,其使冷卻水不能有效地與氣缸壁進行換熱,導(dǎo)致氣缸運行溫度升高而引發(fā)事故。了解決這一問題,國內(nèi)外許多學(xué)者進行了大量的研究工作,并取得了一些研究成果。主要通過加強冷卻水水質(zhì)的監(jiān)控和管理,對冷卻水進行改造和定期對空壓機進行清洗等方法來避免冷卻系統(tǒng)結(jié)垢,其中對空壓機清洗除垢法包括是機械除垢法和化學(xué)除垢法等,因為氣缸水套的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,機械除垢法很難清除干凈,所以,目前的除垢方法以化學(xué)除垢法為主。

2.2設(shè)備的維護保養(yǎng)

空壓機的基本保養(yǎng)包括:空氣濾芯的更換、保養(yǎng);機油濾芯的更換、空壓機油的更換;油氣分離芯的更換和保養(yǎng);聯(lián)軸器的安裝與保養(yǎng);冷卻器的保養(yǎng)與維護等[4]。

（1）空氣濾芯的維護與保養(yǎng)?？諝鉃V清器的作用是過濾掉吸入空氣中含有的塵埃污物,將過濾后的干凈空氣送入壓縮腔壓縮?？諝鉃V芯最好每星期保養(yǎng)一次,擰開壓蓋螺母,取出空濾芯,用0.2～0.4MPa的壓縮空氣,從空濾芯內(nèi)腔向外吹除在空濾芯外表面的塵埃顆粒,用干凈的抹布將空濾殼內(nèi)壁上的贓物擦干凈。回裝空濾芯,注意空濾芯前端部的密封圈要與空濾殼內(nèi)端面貼合嚴(yán)密?？諡V芯新機磨合期運行500h后應(yīng)更換,正常情況3000h更換一次。清潔或更換空濾芯時,部件是必須一一合對,嚴(yán)防異物落入進氣閥。

（2）機油濾芯的更換、空壓機油的更換。正常情況下建議每1500～2000h更換新濾芯,換機油時最好同時更換油濾芯?？諌簷C油對空壓機的性能具有決定性的影響,新機磨合期500h后進行首次油品更換,以后一般每運行3000h更換新油。換油時最好同時更換油過濾器。無論是機油濾芯還是空壓機油,在環(huán)境惡劣的場所使用縮短更換周期。

（3）油氣分離芯的更換和保養(yǎng)。每一年或在監(jiān)控器發(fā)出需維護信號時,要更換分離芯。分離芯只能更換,不能清潔之后再用。

（4）聯(lián)軸器的安裝與保養(yǎng)。聯(lián)軸器關(guān)系著設(shè)備的精密程度,對其裝配誤差的要求比較高,分別經(jīng)過軸向偏差校準(zhǔn),然后在電機下墊片調(diào)整軸向偏差,水平間隙和角度偏差校準(zhǔn)等一系列校準(zhǔn)調(diào)整后才能裝上螺栓和鎖緊墊片。

2.3規(guī)范操作

規(guī)范的操作可以提高空壓機的運行效率,減少故障發(fā)生的次數(shù),減緩設(shè)備零件的疲勞,延長空壓機的使用壽命。規(guī)范的操作應(yīng)該包括以下方面?？諌簷C開機前請先確認(rèn)管路閥門處于正常位置,空壓機面板顯示正常,然后按啟動按鈕啟動。關(guān)機時請按停機按鈕停機,空壓機會自動卸載停機。非緊急狀況請勿按紅色緊急停機按鈕停機?？諌簷C每運行500h,必須對空壓機內(nèi)部的電氣接線重新進行檢查、緊固。每天記錄空壓機的主要參數(shù),以備發(fā)生故障后為分析處理提供依據(jù)。請每天檢查油位,保證冷卻劑足夠并觀察內(nèi)部管路是否有滲漏。

3結(jié)語

作為提高氣體壓力和輸送氣體的機械,空壓機不可避免的出現(xiàn)故障。對空壓機幾種故障進行系統(tǒng)的分析,找出故障的根本原因,通過對空壓機設(shè)備設(shè)施的不斷改善,嚴(yán)格按設(shè)備操作規(guī)程作業(yè),制定維護計劃,定期保養(yǎng),并保持設(shè)備清潔,使空壓機在最佳工作狀態(tài)下長期安全運行,以提高設(shè)備維護效率和空壓機使用率,延長空壓機使用壽命。