空压机故障分析及处理方法.doc

大连海事大学大连海事大学 毕毕 业业 论论 文文 二二 一一一一 年年 八八 月月 新北二 轮空压机故障分析及处理方法 专业班级 轮机工程 06 级 班 姓 名 指导教师 轮机工程学院 内容摘要 摘摘 要 要 分析了 新北二 轮上空气压缩机的原理和结构特点 气阀是空压机中很 重要同时容易损坏的一种部件 在平时维护中需要特别留意各压力表指示是否正常 确保 润滑效果 然后介绍了船上空压机出现的排气量不足故障的现象 联系空压机运行原理和 结构特点 对故障进行分析 尝试找到问题的根源所在 并对相关部件进行检查和测量 从理论上对故障起因做出正确判断 接着 结合往复活塞式空压机的故障特点和经验体会 按照对故障判断 测试和处理的一般方法 对实际问题进行分析 对出现问题的部件设备 等进行修理 换新等操作 最终排除故障 恢复空压机的正常运转 在此基础上 总结出 关于故障分析和处理方面的一些经验 作为一种普遍性的分析程序 对船上发生的其他故 障的分析研究具有一定的借鉴意义 最后进行总结 对维护修理船用空压机给出了一些建 议 关键词 关键词 空压机 气阀 故障 判断 处理 absttract basic analyze on the principle and structure characteristic of the air compressor on xin bei 2 ship the air compressor is a vertical the air valve is very important while easy to damage in daily maintenance we should pay special attention to the various pressure gauges to instruct whether they work normally or not and should guarantee the lubrication effect still in this essay i introduced the air displacement insufficient breakdown phenomenon relating to the air compressor movement principle and its unique feature we carried on the analysis to the breakdown tried to found the root of the breakdown inspected and measured the related parts and theoretically made the correct judgments to the breakdown cause after that considering reciprocation plunger type air compressor breakdown characteristic and the experience realized and according to the breakdown judgments the tests and the processing general methods we made the analysis to the actual problem carried on exchanges and repairs to the related equipment which lead to the problem finally we fixed the breakdown and restored the air compressor to normal work keywords air compressor air valve breakdown diagnosis deal with 目 录 1 前言 1 2 空压机原理和结构及排气量理论分析 1 2 1 空压机原理和结构 1 2 2 整体结构特点 3 2 3 排气量影响因素 6 3 空压机故障概述 6 4 故障的分析与排除 7 5 安装和使用维护 8 5 1 安装要求 8 5 2 运行前检查 8 5 3 运行情况检查 8 5 4 停机检查 8 5 5 维护要求 9 6 总结 9 6 1 隔断 接通 法 9 6 2 试探法 9 6 3 比较法 9 1 新北二 轮空压机故障分析及处理方法 1 前言 在拖船上压缩空气主要用于主柴油机的起动 换向和发电柴油机的起动 同时也为其 它需要压缩空气的辅助机械设备 如压力水柜 汽笛 离心泵自吸装置等 和气动工具供 气 或在检修工作中用来冲洗零部件 滤器等 用于产生压缩空气的空压机是重要的船舶 辅机 在船舶技术日益发展的今天 压缩空气的作用十分重要 空压机工作的正常与否 将直接影响到整个船舶的运行 2 空压机原理和结构及排气量理论分析 2 1 空压机原理和结构 往复活塞式空压机是由电动机经皮带带动轴旋转 再经连杆带动活塞产生往复运动 使气阀 活塞 汽缸所组成的活塞腔容积发生变化 达到压缩空气的目的 本船压缩机为 双级 单动 活塞式 f 代表风冷 s 代表水冷 压缩机采用曲轴连杆机构 曲轴安装在 曲轴箱两端的滚动轴承上 轴左端安装皮带盘 级气缸 级气缸以凸缘定位安装在曲 轴箱上 连杆大头为哈夫式 采用连杆螺钉紧固 连杆通过活塞销与活塞连接 在各级活 塞上装有一定数量的气环起密封作用 同时还装有油环和刮油环 起润滑和收集气缸壁上 多余润滑油回曲轴箱的作用 各级气阀均为随压力变化能自动启闭的环状阀或舌簧阀或组 合阀 安全阀 控制阀均为弹簧调节式 压缩机由电动或柴油机通过皮带盘带动曲轴旋转 曲轴曲柄销带动连杆大头回转 连 杆小头通过活塞销带动活塞在气缸中作往复运动 级压缩空气经级间冷却器冷却 再经 级压缩至额定压力后进入气瓶 气瓶机组由移动式气瓶 压缩机 b 型三角胶带和电动 机或柴油机等组成 压缩空气经单向阀进入气瓶 气瓶内气体的压力又压力表显示 当压 缩空气超过调定压力时 控制阀 安全阀或压力控制装置先后工作 具体过程以单级活塞式空压机为例 假定气缸没有余隙容积 吸排气过程没有压力损 失和压力脉动 吸气过程气体与气缸壁无热交换 工作过程无气体泄露 压缩气体在压缩 过程的状态方程指数不变 2 图 1 活塞式空压机理论工作循环 如图 1 所示 为活塞式空压机理论工作循环 当活塞从上止点向下止点移动时 压缩 机处于吸气过程 如 f 1 所示 此时气缸内压力始终与吸入管中的压力相等 最大吸气容 积就是气缸工作容积 当活塞从下止点回行时 吸气阀关闭 气缸在缸内被压缩 如 1 2 所示 当压力升高到排出压力时 排除阀开启 压缩过程结束 这时缸内气体体积被排出 排出阀开启后缸内压力即保持不变 直到活塞行至上止点 全部气体被排出 排出过程结 束 在图 1 中 2 g 为气体流出气缸到贮气器中 g f 为余隙容积内气体膨胀过程 至此 空压机完成一个工作循环 当压力比比较大时采用多级压缩 考虑到空压机的额定功率和体积等因素 一般地多 选择二级压缩 图 2 活塞式空压机实际工作工程 如图 2 大气在低压缸中被压缩 然后经过级间冷却器 在等压下对冷却水放热 接 着进入高压缸 气体被进一步压缩至需要的压力并储存在储气罐中 采用二级压缩的空压 机可以提高输气系数 减轻活塞上的作用力 同时在高压缸和低压缸中间设置级间冷却器 3 在低压缸被压缩后的气体经级间冷却器被冷却到常温 然后进入高压缸中压缩 压缩终点 的温度与低压缸压缩终点温度相差不多 从而保证了气缸的良好润滑条件 节省压缩功 提高效率 使压缩终点的温度相对降低 2 2 整体结构特点 图 3 2zf 0 34 3 b 型空压机 如图 3 所示为 2zf 0 34 3 b 型空压机 曲轴箱位于空压机的底部 其两侧设有轴承座 用于安装轴承 支撑曲轴 曲轴箱内装有润滑油 用于对空压机进行润滑 下面对各部分 依次进行介绍 机体 机体安装于曲轴箱上部 其内部铸有气缸 气缸外周铸有冷却水腔 气缸 气缸为级差式气缸 上段为大直径段 下段为小直径段 大小直径段之间有锥 面过度 曲轴 曲轴有两个曲柄 曲轴安装在曲轴箱内 由滚动轴承支撑 其输入端装有 兼作飞轮的扰性联轴器 连杆 连杆大端设有对开式滑动轴承 安装在曲轴的曲柄销上 小端设有轴承套 通过活塞销与活塞连接 活塞组件 活塞组件由活塞和活塞环组成 活 塞顶部中心设有螺纹孔 用于拧入吊环螺钉 以便吊装 与气缸相应地 活塞也分成直径 上大 下小的两段 活塞大直径装有四道活塞环 小直径段装有三道活塞环 一道刮油环 活塞环用灰口铸铁 气缸盖 气缸盖位于空压机的顶部 其内部铸有冷却水腔 以冷却气 缸盖 气缸盖内装有低压级吸 排气阀 气缸盖侧面装有兼做消音器的空气滤清器和注油 器 控制阀 如图 4 所示 当空压机配置气控装置时是由控制阀来自动控制额定压力的 即当气瓶压力达到额定压力时 控制阀自动打开 压缩机处于空载运转状态 当气瓶压力 4 低于一定压力时 控制阀自行关闭 压缩机恢复正常工作 控制阀上的调整螺帽应处于松 开状态 一旦拧紧意味着强制空载运转 气瓶内压力不能升高 图 4 控制阀系统图 安全阀 为使压缩机能安全工作而配备了 级安全阀 级安全阀同时具有手动 卸载作用 安全阀的开启压力转配时已调好 并加了铅封 安全阀开启压力 级为 0 6 0 8mpa 级为 3 1 3 3mpa 气阀 该级差式空压机共有六个气阀 低压级吸 排气组合阀 高压级吸 排气阀皆 为环状阀 由阀座 阀片 弹簧和阀盖组成 阀盖兼做弹簧座 导向器及升程限制器 用 螺栓与阀座联接 5 图 5 低压级吸 排气组合阀 1 气阀弹簧 2 排气阀阀片 3 定位销 4 固定螺栓 5 吸气阀阀片 6 排气阀阀座 7 吸气 阀阀座 8 密封圈 图 6 高压级吸 排气阀 1 固定螺栓 2 气阀弹簧 3 定位销 4 密封圈 5 吸气阀阀座 6 吸气阀阀片 7 排气阀阀座 8 排气阀阀片 如图 5 所示为低压级吸 排气组合阀 它安装在气缸盖内 其吸气阀为双环环状阀 排气阀为单环环状阀 低压级吸气阀的上半部分为阀座 装有压阀套 其上方为低压级吸 气腔 通过空气滤清器与大气相通 其下方为阀盖 与气缸上部相通 低压级排气阀的下 半部分为阀座 装有压阀套 与气缸上部相通 其上半部分为阀盖 阀盖上方为低压级排 6 气腔 如图 6 所示为高压级吸 排气阀 它为单环环状阀 安装在气缸的两侧的阀箱内 两 个阀箱的内侧与气缸大 小直径段的交界处相通 高压级吸气阀的阀座靠外侧 装有压阀 套 由气阀顶杆顶住 其外侧是高压级的吸气腔 通过管子与低压级排气腔相通 其阀盖 位于阀箱内侧 与气缸相通 高压级排气阀的阀座靠内侧 装有压阀套 由气阀顶杆顶住 与气缸相通 其阀盖位于阀箱外侧 与高压级的排气腔相通 2 3 排气量影响因素 由于实际压缩机存在气体泄漏 所以排气量一定少于进气量 单级压缩机的排气量被定 义为压缩机排出的气体容积流量换算成压缩机进气状态下的气体容积流量 以表示 d v 定义泄漏系数 1 d l s v v l 参照式 1 排气量 d v 2 1 r k d ds s p vv p 结合行程容积 则 h v dhvtlp vvllll 所以排气量计算式为 3 hvtlp qvnllll 式中 为曲轴转速 为行程容积 为容积系数 为温度系数 nrps h v 3 m v l t l 为泄露系数 为压力系数 l l p l 由上式可看出 排气量与容积系数 温度系数 泄露系数和压力系数 每级的气缸行 程容积及压缩机转速有关 3 空压机故障概述 船上配备有两台空压机 一般情况下 1 常用 2 备用 由于以前的轮机员对 1 空压机 维护不佳 在值班过程中 发现 1 空压机排气量降低 压力表显示压力偏低 且压力上升 7 速度缓慢 换用 2 空压机时则排气量正常 压力表压力上升速度正常 于是排除系统泄漏 的影响 机旁检查发现低压级气阀的阀盖温度很烫手 初步怀疑 1 空压机的气阀存在漏泄 情况 暂时用 2 空压机取代 1 空压机为船舶提供压缩空气 对 1 空压机进行拆卸 取出 低压级气阀 检查其阀片密封情况及弹簧弹性 发现阀片磨损严重 弹簧的弹性不足 为 求稳妥 换用另一组气阀 同时橡胶圈密封情况也已经很差 在此情况下更换橡胶圈 改 善其密封情况 将处理过的气阀重新安装到空压机上 试运行 问题得到极大地改善 空 气压缩机排气量降低这种现象比较隐蔽 往往在出现问题的时候才能得到人们的注意 但它 易使问题积少成多 积小成大 所以必须在日常维护中细心检查 发现故障的征兆 及时 查明原因 及时处理 杜绝设备带病运行 为了彻底解决问题 我们翻阅了空压机的说明书 和相关的系统图纸 二管轮也带领机工和几个实习生对空压机进行了更为深入的检查 4 故障的分析与排除 任何异常都可能是故障的征兆 故障现象都具有一定的特点 比如说可见 可闻 可 触摸等 概括起来不外乎以下几点 1 动态反常 如压缩机不易起动 工作时转速不稳 振动严重及突然停机等 2 声音反常 如发生各种不正常的敲击声 摩擦声 漏气声等 3 温度反常 如油 水温度指示过高或过低 零部件表面温度及压缩气体温度过高 等 4 外观反常 如压缩气体中混有较多的机油和水珠 湿度过大 露点过高 有漏油 漏水 漏气等现象 对于船上空压机所发生的故障 温度反常的现象非常严重 阀盖摸起来很烫手 初步 怀疑低压级气阀存在泄露 根据 其泄露增加 泄露系数会减 hvtlp qvnllll l 小 进而导致空压机排气量的降低 于是我们对直接导致故障发生的气阀进行了拆卸和检 修 拆下气阀 观察其密封情况 发现其阀片磨损情况较为严重 换新 同时更换了密封 效果不太好的橡胶圈 船上称之为 o 型圈 以改善密封 测量了吸气阀与排气阀的升 程 检查了弹簧的弹性 发现弹簧的弹性不足 为求稳妥换用了另一组气阀及弹簧 在装 配时 更换了缸盖与机体间破损的垫圈 此后 重新启动空压机 试运行 其工况得到很 大程度的改善 排气压力的上升明显加快 根据排气量的影响因素 综合船上空压机的原理和结构 我们可以针对排气量不足的 现象进行更为系统地分析 一般来说空压机排气量降低的原因一般分为三个方面 8 1 使理论排气量降低的因素 如空压机转速达不到额定转速 一般像这种情况是由于传动皮带打滑引起的 2 由漏泄造成的排气量降低 如 a 阀片变形 磨损不均 接触面有污物 b 阀座与阀孔结合面不严或忘记加垫圈 c 气缸 活塞环磨损过大 以及活塞环卡死 断裂等情况 在船上 这种情况是最易出现 的 需要得到更多的重视 3 使吸气阻力过大的原因 如 空气滤器脏堵或气阀通道结碳过多 对此 二管轮带领机工和实习生还检查了传 动皮带的张紧情况 检查了空气滤器的脏堵情况 两者都较为正常 虽然空压机排气量降 低这一故障暂时不会对机器本身造成影响 但久而久之 容易造成设备事故 因此 我们 还必须加强对空压机的日常维护 5 安装和使用维护 在日常对机舱设备的安装和维护中 我们需要注意一些细节 5 1 安装要求 1 压缩机应尽可能安装在通风 干燥 灰尘少的场地 2 压缩机在安装时四周应留有一定的空间 便于装拆和维修 3 压缩机安装底座应坚固 可靠 以防震动过大而引起管道漏气或零部件松动 4 初次安装的各管道应彻底吹洗干净 避免杂物掉进系统内 5 2 运行前检查 1 检查皮带松紧是否适中 2 检查压缩机油位应在量油尺杆的二刻度之间或油标线内 3 用手盘动压缩机皮带盘应无异常现象 5 3 运行情况检查 1 点动压缩机 检查皮带盘旋转方向是否正确 2 打开 级安全阀 使压缩机空载运转约半分钟后将该阀关闭 再逐渐升压 3 运转期间注意检查压缩机应无漏油 漏水 漏气现象 5 4 停机检查 1 应尽可能使压缩机处于空载状态后停机 9 2 切断电源 3 每运