空壓機(jī)運(yùn)行故障類(lèi)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(dòng)力能源,空壓機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛,在整個(gè)生產(chǎn)制造中起著至關(guān)重要的左右。但是,空壓機(jī)在運(yùn)行過(guò)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(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)間較短,機(jī)器停車(chē)與啟動(dòng)頻繁,無(wú)法達(dá)到高效安全運(yùn)行的要求,直接影響生產(chǎn),給企業(yè)帶來(lái)不可估量的損失。因此正確識(shí)別空壓機(jī)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(jī)安全運(yùn)行是非常必要的。
1空壓機(jī)故障類(lèi)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(dá)不到終點(diǎn)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(guò)濾器的故障,當(dāng)過(guò)濾器中的積垢產(chǎn)生堵塞,就會(huì)使排氣量減少;而吸氣管過(guò)長(zhǎng),管徑較小,造成吸氣阻力增大時(shí),就直接影響了排氣量。二是空壓機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)低會(huì)使排氣量下降:空氣壓縮機(jī)的排氣量是按規(guī)定的海拔高度、吸氣溫度、濕度設(shè)計(jì)的,如果在超過(guò)上述標(biāo)準(zhǔn)的高原上使用時(shí),就會(huì)造成吸氣壓力降低,排氣量也隨之降低;傳送皮帶打滑一會(huì)降低空壓機(jī)的轉(zhuǎn)速,進(jìn)而影響排氣量降低。三是由于零件磨損導(dǎo)致空壓機(jī)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(huà)就影響了排氣量。四是空壓機(jī)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(shí)不合要求;其次,可能是在安裝時(shí),活塞桿與填料函中心沒(méi)有對(duì)好,產(chǎn)生磨損、拉傷等造成的漏氣。五是空壓機(jī)壓力閥的故障對(duì)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(huì)影響排氣量,彈力過(guò)強(qiáng)則使閥片開(kāi)啟遲緩,彈力太弱則閥片關(guān)閉不及時(shí),這樣不但影響了排氣量,嚴(yán)重的話(huà)會(huì)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(jì)值,主要是冷卻系統(tǒng)故障導(dǎo)致的[2]。從理論上進(jìn),影響排氣溫度增高的因素有:進(jìn)氣溫度、壓力比、以及壓縮指數(shù)(對(duì)于空氣壓縮指數(shù)K=1.4)。實(shí)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(jí)的吸氣溫度必然要高,排氣溫度也會(huì)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(huì)使級(jí)問(wèn)壓力變化,只要壓力比高于正常值就會(huì)使排氣溫度升高。此外,水冷式機(jī)器,缺水或水量不足均會(huì)使排氣溫度升高。
1.3超常的振動(dòng)和噪音
空壓機(jī)如果某些部件出現(xiàn)故障時(shí),就會(huì)發(fā)出異常的響聲,通常來(lái)講,操作人員通過(guò)聽(tīng)樣是可以判別出異常的振動(dòng)和噪聲。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定,軸的對(duì)中狀態(tài)改變都會(huì)產(chǎn)生異常的振動(dòng)和噪聲?；钊c缸蓋間隙過(guò)小,直接撞擊;活塞桿與活塞連接螺帽松動(dòng)或脫扣,活塞端面絲堵檜,活塞向上串動(dòng)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(fù)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(guò)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(guò)高并超過(guò)規(guī)定的數(shù)值就稱(chēng)為過(guò)熱。過(guò)熱所帶來(lái)的后果:一是加快磨擦副件的磨損。二是過(guò)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(jī)器發(fā)生重大事故。造成軸承過(guò)熱的主要原因?yàn)?軸承與軸頸貼合不均勻或接觸面積過(guò)小;軸承偏斜曲軸彎曲,潤(rùn)滑油粘度太小,油路堵塞,油泵有故障造成斷油等;安裝時(shí)沒(méi)有找平,沒(méi)有找好間隙,主軸與電機(jī)軸沒(méi)有找正,兩軸有傾斜等。引起空壓機(jī)故障的原因很多,既有設(shè)計(jì)制造上的原因,也有操作維護(hù)及管理上的原因,應(yīng)通過(guò)綜合分析這些故障提出一些有效的解決方案,延長(zhǎng)空壓機(jī)壽命。
2空壓機(jī)日常運(yùn)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(jī)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(gè)高效的冷卻系統(tǒng)對(duì)延長(zhǎng)空壓機(jī)的壽命至關(guān)重要[3]?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面對(duì)空壓機(jī)的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)改善壓縮機(jī)機(jī)房的通風(fēng)條件,降低空壓機(jī)溫度。機(jī)械設(shè)備的工作環(huán)境,對(duì)機(jī)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(duì)設(shè)備帶來(lái)的不利影響。隨著機(jī)組使用年限的增加,機(jī)組發(fā)熱量也日益上升,原有的從進(jìn)風(fēng)道進(jìn)氣來(lái)滿(mǎn)足產(chǎn)氣和冷卻機(jī)組的方式已不適用。如圖1所示為杭州卷煙廠通過(guò)將機(jī)組左右兩扇邊門(mén)改造成下進(jìn)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?gòu)纳喜康呐棚L(fēng)扇排出,有效降低機(jī)組溫度。該公司原有機(jī)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(jī)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(jī)組冷卻。通過(guò)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(jī)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(jī)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(jìn)行換熱,導(dǎo)致氣缸運(yùn)行溫度升高而引發(fā)事故。了解決這一問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究工作,并取得了一些研究成果。主要通過(guò)加強(qiáng)冷卻水水質(zhì)的監(jiān)控和管理,對(duì)冷卻水進(jìn)行改造和定期對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行清洗等方法來(lái)避免冷卻系統(tǒng)結(jié)垢,其中對(duì)空壓機(jī)清洗除垢法包括是機(jī)械除垢法和化學(xué)除垢法等,因?yàn)闅飧姿椎慕Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,機(jī)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(hù)保養(yǎng)
空壓機(jī)的基本保養(yǎng)包括:空氣濾芯的更換、保養(yǎng);機(jī)油濾芯的更換、空壓機(jī)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(hù)等[4]。
（1）空氣濾芯的維護(hù)與保養(yǎng)?？諝鉃V清器的作用是過(guò)濾掉吸入空氣中含有的塵埃污物,將過(guò)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(kāi)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?；匮b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(jī)磨合期運(yùn)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(shí),部件是必須一一合對(duì),嚴(yán)防異物落入進(jìn)氣閥。
（2）機(jī)油濾芯的更換、空壓機(jī)油的更換。正常情況下建議每1500～2000h更換新濾芯,換機(jī)油時(shí)最好同時(shí)更換油濾芯?？諌簷C(jī)油對(duì)空壓機(jī)的性能具有決定性的影響,新機(jī)磨合期500h后進(jìn)行首次油品更換,以后一般每運(yùn)行3000h更換新油。換油時(shí)最好同時(shí)更換油過(guò)濾器。無(wú)論是機(jī)油濾芯還是空壓機(jī)油,在環(huán)境惡劣的場(chǎng)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(hù)信號(hào)時(shí),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(duì)其裝配誤差的要求比較高,分別經(jīng)過(guò)軸向偏差校準(zhǔn),然后在電機(jī)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(jī)的運(yùn)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(zhǎng)空壓機(jī)的使用壽命。規(guī)范的操作應(yīng)該包括以下方面?？諌簷C(jī)開(kāi)機(jī)前請(qǐng)先確認(rèn)管路閥門(mén)處于正常位置,空壓機(jī)面板顯示正常,然后按啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)。關(guān)機(jī)時(shí)請(qǐng)按停機(jī)按鈕停機(jī),空壓機(jī)會(huì)自動(dòng)卸載停機(jī)。非緊急狀況請(qǐng)勿按紅色緊急停機(jī)按鈕停機(jī)?？諌簷C(jī)每運(yùn)行500h,必須對(duì)空壓機(jī)內(nèi)部的電氣接線(xiàn)重新進(jìn)行檢查、緊固。每天記錄空壓機(jī)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(qǐng)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(yǔ)
作為提高氣體壓力和輸送氣體的機(jī)械,空壓機(jī)不可避免的出現(xiàn)故障。對(duì)空壓機(jī)幾種故障進(jìn)行系統(tǒng)的分析,找出故障的根本原因,通過(guò)對(duì)空壓機(jī)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(hù)計(jì)劃,定期保養(yǎng),并保持設(shè)備清潔,使空壓機(jī)在最佳工作狀態(tài)下長(zhǎng)期安全運(yùn)行,以提高設(shè)備維護(hù)效率和空壓機(jī)使用率,延長(zhǎng)空壓機(jī)使用壽命。