往复活塞式压缩机常见故障的分析

1、化工装备技术第28卷第4期2007 年65往复活塞式压缩机常见故障的分析吴军超3(河南理工大学机械与动力工程学院摘要论述了矿用L 型往复式压缩机常见故障的分析判断方法。针对气阀阀片、弹簧、活塞环损坏及气缸过热产生的原因和危害, 提出了降低温度、障处理措施, 延长了易损件的使用寿命, 。关键词往复式压缩机气阀弹簧活塞环矿用压缩机大多采用L 型两级压缩, 机在众多故障中以气阀 故障最常见。, , 损率也达到了 活塞环等部件常见故障进行分析和排除, 对提高空压机的运行经济性是十分必要的。1气阀故障气阀是一种机械自动阀门, 主要作用是控制气体及时吸入与排出气缸。气阀故障约占压缩机故障总数的60%。气阀

2、常见故障有三种:一是气阀阀片与未经充分处理的工作介质接触, 引发阀片粘附杂物 阀片腐蚀等问题; 二是阀片启闭时, 与升程限制器和阀座发生周期性碰撞, 使阀片出现微裂纹甚至断裂; 三是气阀弹簧出现磨损 断裂等。111阀片故障11111阀片端面积有杂物为了保障压缩机各部件的正常运转, 减轻摩擦表面磨损, 各运动副之间靠润滑油润滑。这些润滑油在高温 高压条件下形成碳化物,2集聚在阀片端面。积炭的存在影响气阀的3吴军超, 男, 1979年8月生, 硕士研究生。焦作市, 454000。1气阀及管路堵塞, 在压缩机高压气流的推动下猛烈撞击阀片, 易造成阀片损坏。也有部分固体颗粒粘附在阀片上, 把阀片垫高或

3、腐蚀阀片, 使阀片的密封性降低。对于这类问题, 要尽量提高工作介质的过滤精度, 防止润滑油用量过大, 减少积炭量。此外要根据气体介质性质选用相应材质的阀片。11112阀片断裂压缩机工作时, 阀片与升程限制器的凸起处发生周期性碰撞, 在此处形成很高的应力集中, 形成微裂纹, 并在此周期性碰撞的作用下, 微裂纹逐渐扩展, 最终导致阀片断裂。另一方面, 由于阀座中几条弹簧的作用力很难一致, 或者气流在流经进排气腔时, 由于阻力的影响在气流通道内产生气流脉动, 使阀片运动不平衡, 加快了阀片外缘与升程限制器的撞击速度和加大了撞击次数, 从而加速了阀片的断裂。为了延长阀片的使用寿命, 可对升程限制器进行

4、改造, 加大阀片与升程限制器碰撞时的 面, 阀片在关闭时, 阀片是在弹簧力和窜出气流推力的共同作用下撞向阀座, 故能造成更加严重的敲击。敲击会使阀片应力增大 阀片和阀座的磨损加剧, 并导致气阀过早损坏; 而且敲击还会发出很大的噪音。若弹簧弹力选择得过大, 阀门开启时, 气流推力不足以克服弹簧力而使阀片不能紧贴在升程限制器上, 这会造成阀片在阀座和升程限制器之间来回跳动的振颤现象(如图2所示 。此时阻力损失增加, 且阀片来回撞击升程限制器和阀座, 使阀片过早损坏。接触面积, 使它们之间由原来的点接触碰撞变为面接触碰撞, 从而降低应力集中。112弹簧故障气阀弹簧一般总处于周期性的被压缩或伸长状态,

5、 弹簧在升程中具有缓冲阀片与升程限制器的撞击作用, 在回程中有辅助阀片自动复位并保证密封的作用。当气体介质流经阀门时, 作用在阀片上的气体压力超过进气压力时, 阀片开启, 弹簧在气体推力作用下被压缩。当作用在阀片上的气体作用力小于弹簧的恢复力和缸内气体对阀片作用力之和时, 弹簧恢复到自然状态, 阀门关闭。弹簧失效形式主要有折断和弹性改变, 压缩机在工作过程中, 随着流经阀门气体介质的作用力的变化, 气阀弹簧作周期性的压缩 复位的往复运动, 周期性的变化, 坏。平稳地开启和闭合11211弹簧表面质量对弹簧的抗疲劳性能的影响很大, 尤其是应力较大的排气阀弹簧, 其表面即使受到微小的磨损, 也会产生

6、很大的应力集中, 导致弹簧疲劳寿命降低。螺旋压缩弹簧在外力作用下, 正内侧表面所承受的应力最大, 外侧表3面最小。因此, 当弹簧的内表面出现损伤时, 损伤处就会产生很高的应力集中, 形成断裂源。同时, 高温蠕变和渗碳作用也会使弹簧发生金相组织的脆性改变, 加速弹簧断裂。11212弹簧选择不当弹簧力直接影响气阀开启 闭合时的准确性。若弹簧弹力选择得过小, 阀片在关闭时, 一方面会使阀片停留在升程限制器上的时间延长, 阀片将在活塞更接近止点的位置 气流达到更低一些的速度时才开始关闭, 以致活塞到达止点位置时阀片来不及落回阀座, 出现滞后关闭的现象(如图1所示 。延迟关闭会造成一部分气体回窜出去而使

7、排气量减少; 另一方图1阀片滞后关闭图2阀片振颤11213弹簧断裂弹簧断裂, 可引起阀片运动卡滞, 以及引起阀片受力不均匀, 甚至导致阀片断裂。另外, 弹簧断裂后, 其碎片容易进入压缩机气缸, 从而破坏气缸。因此选用弹簧时首先要保证弹簧材质符合要求, 从源头杜绝产生缺陷的根源。其次在加工制造方面要严格把关, 从原材料 机械加工到热处理等各环节均应按照技术要求进行。 2活塞环故障活塞环也是往复活塞式压缩机的一个易损件。它的主要作用是依据自身特性密封活塞与气缸之间的间隙, 防止气体从压缩容积的高压侧泄漏向低压侧, 同时减少活塞与气缸壁面间的摩擦阻力。211活塞环开口间隙过小在活塞环的设计过程中,

8、活塞环的开口间隙不是任意选取的, 它是按活塞环在压缩温度下, 沿圆周方向的伸缩量来确定的。如果活塞环的开口间隙过小, 活塞环受热膨胀后, 开口完全封闭。随着膨胀量的增大, 活塞环就会沿径向延伸造成活塞环径向胀大, 一旦活塞环在气缸内涨死后, 引起活塞环和气缸内壁的接触温度急剧升高, 润滑条件恶化, 裂。, 电机超载, 气缸212在活塞环材料的选取上, 应首先保证活塞环具有相应的弹力。活塞环弹力大小是否合适对压缩机的效率以及经济性有直接影响。弹力过大, 在一定程度上强化了活塞与气缸间的密封效果, 但同时也加剧了活塞与气缸壁间的磨损; 弹力过小, 会导致活塞与气缸间的密封效果不佳, 同样会加速活塞

9、环的磨损。因此在选用活塞环时要首先检查活塞环的弹力是否符合要求。3气缸过热对于L 型压缩机, 按规定在正常工作时其气缸温度不得超过160。若气缸温度长时间超过160, 就表现为气缸过热。气缸过热会使缸内润滑油迅速炭化, 积炭一旦燃烧就会引起爆炸, 造成重大事故。因此冷却水量要满足热平衡需要。311产生原因4应不足。其次, 检查润滑系统, 看看是否是润滑油供油量不足。再者可能是因为吸排气阀腔漏气或窜气, 排气阀片卡住 断裂等, 使排气阀漏气返回气缸。最后, 可能是检修安装时气缸与十字滑道不同心, 造成活塞与气缸壁摩擦等原因所造成。312故障排除冷却水主要是降低气缸和排气的温度, 使气缸内润滑油保

10、持一定的粘度, 保证润滑效果, 减少润滑油的分解, 延缓结垢, 从而提高安全性。, 应适当加大冷却水的供应量。, , 应适。其它故障如活塞环磨, 气缸内表面拉毛等, 应及时进行镗缸或更换新的零部件。若气缸与十字头滑道不同心, 应停止使用并检修。4结束语综上所述, 往复式压缩机的常见故障大多发生在气阀 弹簧 活塞环及气缸等几个易损部件上。在分析往复式压缩机上述常见故障和引发原因的基础上, 本文提出了如下措施:加强工作介质的过滤精度; 选用合适材料的阀片、弹簧; 满足压缩空气热平衡的需要, 提供足够的冷却水, 降低排气温度; 控制润滑油的使用量, 维持润滑油的粘度 强化润滑效果, 延缓结垢, 提高产气量。有针对性地对压缩机易损部件进行定期检修和合理维护, 可延长压缩机易损件的使用寿命, 提高运行的经济性。参考文献1金光熹, 杨绍佩. 压缩机可靠性M.北京:机械首先, 检查冷却水系统, 是否是冷却