试论活塞式压缩机故障原因及预防措施

来源:用户上传      作者:朱金华　曲泽　贾伟

　　摘   要：活塞式压缩机是航空维修中不可缺少的地面保障设备，也是大家非常熟悉的一种为气动工具等提供空气动力的设备。通过多年对活塞式压缩机的维护，从大量的实践中进行归纳总结与调查，得出了活塞式压缩机的常见故障、产生原因，并针对性地做好维修保养，提出相应的预防措施，为活塞式压缩机的稳定运行奠定坚实基础。
　　关键词：活塞式压缩机  常见故障  产生原因  预防措施
　　中图分类号：TH457                                文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）03（b）-0066-03
　　活塞式压缩机由于其输变压力范围广、效率高、适应性强等特点，并具备结构简单、使用成本低廉、操作维修方便等优点，在航空维修领域有着不可替代的作用。压缩空气作为动力用气和工艺用气，其供气状况的优劣关乎到下游产品的质量，由于压缩机的故障多种多样，造成的危害和后果也有轻有重，因此分析常见故障及产生原因，对于提高压缩机运行的可靠性和经济性有着非常重要的意义。
　　1  压缩机的组成结构
　　活塞式压缩机由主机和附属装置组成。主机由机体、传动机构、润滑机构、冷却系统、操作控制系统组成。主要零部件有机体、气缸，活塞组件、曲轴、轴承、连杆、填料、气阀等。
　　2  压缩机的工作原理及特点
　　活塞式压缩机的工作原理是活塞在汽缸内做上、下 （左、右）往复运动，从而完成了压缩、排气、膨胀、吸气等四个过程。
　　压缩机在工作中气缸先吸满气体，而活塞转而向上 （左）运动，这时，吸、排气门都关闭，气缸容积缩小，气体被压缩，一直压缩到排气为止。当压力达到一定值时（大于排气管内压力）时，排气阀开启，活塞继续上（左）移，气体排出，直到活塞上（左）移到最高位置时，排气结束，如图1所示。
　　3  压缩机常见故障及其原因和措施
　　3.1 排气量不足
　　如果排气量不足，会大大降低工作中的生产效率。其原因是：
　　（1）输出管路太长、直径太大。致使吸气阻力增大，从而影响了排气量。根据工作需要，尽量选用直径小、长度比较合适的输送气管。
　　（2）进气滤清器的故障。长久失修、积垢堵塞，使排气量减少。按规定及时清洗滤清器等附件。
　　（3）压缩机的转速降低，致使排气量随着降低。压缩机使用维护不当;三角皮带太松。按要求正确使用压缩机，调整三角皮带的松紧度。
　　（4）填料函密封不严，造成漏气从而使气量降低。其原因：一是填料函本身制造时尺寸超差、配合精度没达到要求，二是由于在安装时，活塞杆与填料函中心不对中，产生磨损、拉伤等造成漏气。
　　（5）气缸、活塞环、活塞磨损严重，造成尺寸超差，致使配合间隙增大，从而使泄漏量增大，影响到排气量。如正常磨损，需及时更换易损件。如安装问题，应按图样及时调整间隙，符合配合标准。
　　（6）气体力与气阀弹簧片匹配不好。弹力太弱则阀片关闭不及时;弹力过强则使阀片开启迟缓。按要求装配标准的气阀弹簧片。
　　（7）压缩机的排气阀、吸气阀故障。阀片与阀座之间误掉入金属碎片、其他杂物，造成密封不严，形成漏气。从而影响排气量，而且还影响间级压力和温度的变化。
　　（8）气阀安装时，压紧力不合适。压紧力太小，密封不严则要漏气;压紧力太大，会使阀罩变形、损坏。工作过程中多积累经验，压紧力调整合理。
　　针对压缩机排气量不足的故障，在维修过程中只要做好逐项问题产生原因的分析、排查，准确掌握故障产生的根本原因，才能制定出相对系统的解决措施，有效解决故障问题的产生。
　　3.2 排气温度不正常
　　活塞式压缩机的排气温度是在制造中就设计了标准值。实际工作中，影响到吸气温度高的因素有：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。中间冷却效率低，或者中冷器内水垢结得太多影响到换热，则后面级的吸气温度必然要高，排气温度也会高。此外，水冷式机器，缺水或者水量不足均会使排气温度升高。
　　对压缩机的排气温度要做好实时监控，一旦出现温度不正常的现象需要第一时间进行检修处理，减少由于排气温度所产生的故障。
　　3.3 润滑系统故障
　　活塞式压缩机的润滑系统故障可分为气缸润滑结构故障和循环润滑结构故障两类。
　　3.3.1 气缸润滑结构故障
　　（1）气缸内进油量过少。主要表现在油管发生堵塞、柱塞被磨损等原因引起的。
　　（2）排氣腔、气缸壁及气阀上产生焦渣、积炭。主要是温度太高，过烧原因引起的。
　　（3）润滑油消耗量过大。刮油环的效果不佳致使机身中的润滑油沿着活塞杆进入接筒内部是造成滑油消耗量过大的主要原因。
　　3.3.2 循环润滑结构故障
　　（1）油压降低。主要是油压表失灵、刮油环损坏：以及供油不良等很多因素引起的。
　　（2）油压过高。使用的油脂黏度比较大、机器运行中的某段油管路发生堵塞是造成油压过高的主要因素。
　　（3）齿轮油泵故障。主要是由于运行时间长，齿轮间磨损使得配合间隙过大等引起的。
　　（4）油温过高。在压缩机运转使用中，如果润滑油油质不合格，运动机构装配间隙过小，润滑油冷却水系统不畅通或者供油量不足等都是引起油温过高的主要因素。 　　针对以上分析润滑系统的故障，尽量选用质量高的润滑油，油品必须满足在高温下具有足够的粘度，一定高的闪点;具备良好的化学性能、抗氧化性能;对运转部件具备一定的密封能力。此外，还应该加大检查力度，定期清洗油管、油池、过滤器等，确保油路畅通。
　　3.4 十字头销的故障
　　十字头销是压缩机的主要构成部件，也是故障的多发零件。十字头销固定时，断面的压紧螺钉断裂、十字头销的脱落现象，都易产生严重的事故。要确保十字头销锥面与十字头体的配合精度，按要求配研接触面积应在80%以上。因从理论上来看，接触的方式便是线接触，对传递力与机组的稳定性影响较大，所以说对于十字头销的处理要十分注意，尤其是尺寸精度与定位标准，储存备用的标准锥销，发生此类故障时，迅速地进行排除，保障设备良好运行。
　　3.5 活塞、活塞杆故障
　　活塞式压缩机的活塞、活塞杆作为重要的部件，运行中较易出现相应的故障。在装配过程中，需要按照配合精度安装准确与牢固。如果出现问题，整个活塞式压缩机的运行状况将受到影响，活塞易出现磨损现象，活塞杆的跳动也会发生异常，各项配合精度超出限定值。
　　对于活塞、活塞杆要做好定期的检查保养，一旦出现异常现象，则需要在活塞、活塞杆运动的全过程去分析跳动量，找出故障原因，做好及时的处理工作。
　　3.6 曲柄销轴瓦偏磨
　　活塞式压缩机通过连杆由曲轴的旋转运动转换成活塞的往复运动，由于作用力原理致使曲柄銷、轴瓦偏磨故障时常出现，针对此类故障要从3个方面来处理。
　　（1）认真检查测量曲柄销、轴承（轴瓦）的间隙，确保配合精度符合运行要求，只要按配合精度标准装配，曲柄销、轴承（轴瓦）的偏磨问题会得到根本上的缓解。
　　（2）连杆的两端大小头孔的平行度，装配后要进行测量检查，确保符合装配精度、确保各项数据的标准值。平行度在0.02～0.03mm范围之间进行控制。
　　（3）活塞杆的跳动，装配后要进行测量检查，确保在设计范围0.07mm全行程内装配后，才能运行。
　　3.7 撞缸故障
　　活塞式压缩机在运行和启动中，当活塞到达上、下（或内、外）止点时，活塞端面与气缸端面直接或间接发生撞击，称为“撞缸”。撞缸故障有3种现象。
　　3.7.1 直接撞缸
　　压缩机运行过程中，由于安装标准不高、检修质量把关不严等原因，致使活塞和气缸的相对安装位置发生一定量的变化，当这种变化量大于活塞和气缸盖之间预先所留的间隙时，缸盖与活塞两端面就会发生直接的撞击。
　　在安装、检修时，要严格把关能够影响到活塞位置发生变化的各种因素，防止因活塞位置的移动变化而引起撞缸。另外要在每次检修后，对活塞和气缸间的间隙不符合标准的，进行调整，在确保足够余隙容积的前提下，尽量降低余隙容积，保证整个压缩机的工作效率。
　　3.7.2 液压撞缸
　　压缩机运行过程中，润滑油、冷却水以及压缩气体所带的液体大量进入气缸，会造成活塞与气缸盖的间接撞击，这种现象称液压撞缸，又称液压事故。
　　为了防止液压撞缸故障，一是在压缩机启动前必须要手动进行盘车检查，一般要运转2～3圈，以保证所有气缸转动一个工作循环以上，确保气缸内无积液后再正式开车。二是做好设备定期检查维修，消除各种易造成液压撞缸故障的不利因素。
　　3.7.3 异物撞缸
　　因进气口前端过滤网破损、吹管不干净;气阀螺帽脱落、检修过程中杂物落入等原因导致异物进入气缸，造成活塞与缸盖的间接撞击。
　　为了防止异物撞缸故障，一是在检修过程中对工具、量具加强清点，防止杂物进入气缸内;二是检修后，在启动压缩机前一定要手动进行盘车检查，看有无杂物掉入;三是运行中要注意倾听气缸内有无异常响声，防止异物撞缸事故。
　　4  保证压缩机完好运行的对策
　　4.1 建立基础资料、档案管理制度
　　压缩机的基础资料和档案担负着技术资料的收集、记录、累计、整理、归档等重要任务。准确完整的压缩机档案，对实现良好运行、实时维修有其重要作用。通过对档案资料的整理、汇总、分析、归档，能够对故障隐患的排除、检修方案的制定、技术改造和零配件采购等工作起到指导和推进作用。
　　4.2 严格规章制度、确保安全运行
　　严格落实压缩机巡视检查制度，严格按操作规程和维护保养制度对压缩机进行操作和保养。为了使巡检工作有依有据，编制巡检部位进行标注，对照图和标注进行巡检，让巡检人员一目了然。特别是在巡检过程中，对关键部位的螺母、螺栓、销轴的力矩要加强检查，必要时用力矩扳手，严格按规定力矩拧紧。根据压缩机巡检记录和运行的实际状况，确定压缩机的保养级别以及小修、中修、大修的维修类别、时间及计划，确保压缩机安全运行。
　　4.3 加大技术培训、确保持证上岗
　　活塞式压缩机综合了机械、电气、液压等多方面的知识。压缩机能否正常使用，很大程度上取决于操作、维修人员的素质，要正确引导教育，树立正确的安全观，所以说要加强对操作、维修人员的技术培训，提高其基本技能。
　　（1）请有关专家、技术人员进行理论与实际操作相结合的培训。重点放在实时分析和解决问题的能力上，以便维修中有问题能及时做出正确的判断和处置。培训内容包括安全操作规程、设备管理基础知识、设备点检技术、零配件维修安装技术、典型案例分析等方面的培训。
　　（2）操作人员培训重点放在设备日常保养、安全使用规程方面;维修人员培训重点放在设备小修、中修、大修等方面。要积极配合专家技术人员进行压缩机修理过程中的分解、组装、开车检查、维护与试运行，进行全方位、全过程的学习、实践。
　　5  结语
　　综上所述，活塞式压缩机部件较多，维修保养较为繁杂，产生故障的原因也错综复杂。只要我们不断地研究、探索活塞式压缩机常见故障及产生原因，并熟练掌握其内在因素，在使用过程中，严格遵守设备操作规程、检修制度，加大对压缩机维护保养的意识，建立比较完善可靠的检修机制，才能确保压缩机在正常状态下运行，延长使用寿命，给安全、高效的航空维修工作提供有力技术保障。
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