往復(fù)式壓縮機(jī)常見故障及解決方法

1、 活塞式壓縮機(jī)常見故障及解決方法一、活塞式壓縮機(jī)曲軸的斷裂與磨損：曲軸是往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的重要運(yùn)動部件，外界輸入的轉(zhuǎn)矩要通過曲軸傳給連桿、十字頭，從而推動活塞做往復(fù)運(yùn)動，曲軸還承受從連桿傳來的周期變化的氣體力與慣性力等。由于曲軸是受力部件，因此，它總是會受到一定的磨損，在正常的工況下有一定的磨損規(guī)律。曲軸磨損分為穩(wěn)定磨損和加速磨損兩個階段，一般情況下穩(wěn)定磨損時間遠(yuǎn)大于加速磨損時間。1、造成曲軸頸磨損后失圓及錐形的原因： 連桿大頭瓦和曲軸瓦間隙過大； 曲軸瓦間隙偏小，或各道曲軸瓦不在一條中心直線上； 連桿活塞組或曲軸平衡鐵及飛輪不平衡，引起附加慣性力和慣性力矩，使機(jī)組振動； 潤滑油質(zhì)量差、進(jìn)水、

2、混入雜質(zhì)等； 曲軸變形； 主機(jī)基礎(chǔ)下沉等。2、曲軸產(chǎn)生折斷或裂紋的原因： 光磨曲軸軸頸時，沒有使軸頸與曲軸壁連接處保持一定的圓角（一般要求軸頸內(nèi)圓角半徑r=0、050、06D，D為曲軸柄直徑），從而引起應(yīng)力集中； 曲軸瓦和連桿瓦間隙過大或瓦的巴氏合金脫落，引起沖擊，載荷加大； 曲軸長期工作或超溫超壓使用，產(chǎn)生疲勞損壞； 曲軸軸承間隙小或潤滑不良引起軸瓦巴氏合金溶化，使曲軸彎曲變形； 機(jī)身強(qiáng)度不夠、變形、扭曲，基礎(chǔ)下沉； 曲軸內(nèi)在質(zhì)量不良。3、曲軸的維修：當(dāng)壓縮機(jī)曲軸發(fā)生磨損時，就要對曲軸進(jìn)行修復(fù)，軸頸磨損后的修復(fù)可采用熱噴涂工藝處理。特別是對45#鋼的曲軸來說，對熱噴涂有良好的適應(yīng)性，在有潤滑

3、的情況下具有較高的抗磨效果。在工藝上還有鍍鉻、氮化、堆焊等方式處理。在此介紹強(qiáng)化鍍鐵修復(fù)法：鍍前上車床把軸徑車圓，將不需要鍍鐵的部分包扎起來，電鍍時采用改變電流參數(shù)，使鍍件和鍍層實現(xiàn)分子對接并產(chǎn)生晶格畸變，從而達(dá)到提高鍍層強(qiáng)度和硬度的目的，最后通過曲軸磨床獲得標(biāo)準(zhǔn)的軸徑尺寸。對于發(fā)生輕微磨損的曲軸可以采取簡易的修復(fù)方法：先用細(xì)目銼刀把曲拐處磨出的凸臺銼平，然后用砂布反復(fù)打磨，直到表面光潔（有條件的可以配加厚瓦）。二、潤滑油對曲軸和十字頭銷壽命的影響：主要影響表現(xiàn)在以下兩個方面：潤滑油管理不善，如油變質(zhì)、進(jìn)水、混入雜質(zhì)、潤滑油牌號不符等，直接加劇曲軸的磨損。使用回收油的廠家，由于大多數(shù)設(shè)備簡陋，

4、潤滑油的質(zhì)量得不到保證，對曲軸和十字頭銷的使用有一定的負(fù)面影響。十字頭銷分直銷和錐銷兩種，由于錐銷和十字頭孔接觸良好，相互之間無運(yùn)行，使用效果很好。但是，不管直銷還是錐銷，當(dāng)十字頭銷磨損較嚴(yán)重時，便會使曲軸軸徑受到?jīng)_擊，曲軸會加速磨損。反之，曲軸磨損嚴(yán)重時，也會導(dǎo)致十字頭銷加速磨損，兩者互為因果，惡性偱環(huán)。因此，當(dāng)十字頭銷磨損嚴(yán)重時，一定要及時更換。軸瓦間隙過大或過小、接觸面積過小、潤滑油中斷等均會造成燒瓦。燒瓦會使曲軸嚴(yán)重?fù)p壞，因此應(yīng)盡量避免燒瓦現(xiàn)象發(fā)生。三、氣缸的性能與磨損： 氣缸是壓縮機(jī)中組成壓縮容積的主要部分，就像一個受壓容器。壓縮機(jī)經(jīng)長期運(yùn)行后，氣缸鏡面會嚴(yán)重磨損，既降低其排氣量又容

5、易發(fā)生事故。 磨損形狀隨著形式的不同，其引起的原因也是不一樣的： 1. 氣缸磨損形成類似“腰鼓形”，則可考濾潤滑油中未被濾盡的金屬和雜質(zhì)或氣體不潔凈、活塞環(huán)開口間隙?。ń饘侪h(huán)）造成磨損而形成的，必須及時予以修復(fù)或更換氣缸（缸套）。2. 氣缸岀現(xiàn)垂直方向（上或下）磨損，一般是由于氣缸水平度發(fā)生變化或金屬活塞環(huán)斷裂卡在活塞與氣缸之間造成，檢査活塞環(huán)、調(diào)整氣缸水平度。3. 氣缸岀現(xiàn)水平方向（左或右）偏磨，由于多個零部件組合在一起累計誤差引起，再就是曲軸軸頸、連桿、十字頭、活塞組件、氣缸連接后不同心。四、活塞、活塞環(huán)槽的磨損：1在工作中磨損最嚴(yán)重部位是活塞環(huán)槽，其原因是：高壓氣體通過活塞環(huán)作用于環(huán)槽的

6、單位壓力很大，溫度很高，同時活塞在高速運(yùn)動中活塞環(huán)對環(huán)槽的沖擊也很大。同一環(huán)槽的磨損以下平面最嚴(yán)重，因為活塞環(huán)在工作中作用于環(huán)槽下平面的單位壓力大，而且作用時間長，活塞環(huán)槽上平面相比之下較輕。2加工、安裝問題引起活塞支承環(huán)偏磨。五、 活塞桿發(fā)熱、磨損、斷裂：1活塞桿與填料配合間隙過小2.活塞桿與填料裝配時產(chǎn)生偏斜、活塞桿表面粗糙3.活塞桿與填料的潤滑油有污垢或無潤滑油造成干摩擦4.無冷卻水或水道結(jié)垢冷卻效果差5.緊固填料函法蘭螺栓時用力不勻，使其活塞桿產(chǎn)生傾斜，活塞桿在運(yùn)行時與填料密封環(huán)、阻流環(huán)、填料盒等摩擦加劇產(chǎn)生發(fā)熱和磨損6.活塞桿將活塞體與十字頭連接起來，傳遞作用在活塞上的力，帶動活塞運(yùn)

7、動。由于活塞桿承受交變載荷，活塞桿上應(yīng)力集中比較嚴(yán)重的螺紋、截面積較大變化的地方，有產(chǎn)生疲勞斷裂的傾向。六、填料函的材料、組成及性能分析：1、過去的填料環(huán)材料是銅。然而，銅對酸性氣體是不適用的（氣體中含有硫化氫）。如今，PEEK、鑄鐵和特氟隆材料以其卓越的耐酸性和在非酸性氣體中的優(yōu)良性能，已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)的填料環(huán)材料。通常的填料環(huán)由PEEK 材料的減壓環(huán)，特氟隆/鑄鐵材料的單作用填料環(huán)，完全為特氟隆材料的雙作用填料環(huán)和鑄鐵材料的刮油環(huán)組構(gòu)成，特氟隆材料是摻入玻璃鋼和二硫化鉬，壓力側(cè)雙環(huán)一級放空口供油，三到五個密封環(huán)密封組曲軸箱側(cè)，這可以使材料減低摩擦力及磨損。2、填料函是包在活塞桿上的密封件，填料

8、由一個或多個環(huán)組成，包容在填料盒內(nèi) ，運(yùn)行時提供潤滑、清洗、冷卻、密封、溫度和壓力等功能。填料盒內(nèi)裝配有密封環(huán)，每個環(huán)都是為了阻止或限制氣流進(jìn)入大氣或隔離室。每組填料環(huán)分別裝配在單獨的填料函中。每個密封環(huán)緊箍在活塞桿上達(dá)到密封作用，同時緊緊粘住與活塞桿成直角的填料函槽面。密封環(huán)可以沿活塞桿自由橫向移動，也可以在填料盒的環(huán)槽內(nèi)自由“浮動”，如圖1。3、一套填料基本包括：一個起減壓作用的減壓環(huán)；其二是阻止氣流泄漏到排氣孔的幾個密封環(huán)；其三是雙作用的排氣控制環(huán)，阻止氣流從排氣孔泄漏到隔離室。新填料靠近壓力一側(cè)的密封承受的壓力降最大。由于填料會磨損，所以活塞環(huán)泄漏面積會隨著使用期增長而增加，下游的密封

9、環(huán)將承受越來越大的壓力降。填料密封環(huán)的工作原理1、往復(fù)式壓縮機(jī)填料密封環(huán)的作用是防止氣缸中的高壓氣體沿著活塞桿方向泄漏，它是壓縮機(jī)中最重要的零部件之一，也是壓縮機(jī)最主要的外泄漏途徑之一。通常情況下，我們常說的填料密封環(huán)是一種動密封環(huán)，即只有在壓縮機(jī)工作時才起密封作用（一般的壓力工況），而壓縮機(jī)停機(jī)時或者其它特殊情況下，它并不能起密封作用。而在不工作情況下起密封作用的密封環(huán)，我們通常稱為靜密封環(huán)。2、這里的動密封指作用到填料密封環(huán)上的壓力隨著活塞的往復(fù)運(yùn)動而成明顯的周期變化，也即壓力為脈動壓力，如通常的雙作用氣缸，這種脈動變化的壓力是填料密封環(huán)密封氣體所必需的。為了便于說明，下面以最常用的填料密

10、封環(huán)（如圖二）來解釋實際的工作原理，該環(huán)由一片徑向切口環(huán)和一片切向切口環(huán)組成，為典型的單作用環(huán)。  如圖二（）所示，狀態(tài)一為所需密封的工作氣缸端被壓縮時，填料密封環(huán)由于受氣體力的作用靠向低壓側(cè)，氣體從填料密封環(huán)與填料盒杯槽之間的軸向間隙和徑向環(huán)的切口間隙中進(jìn)入填料的外側(cè)，在氣體力的作用下形成三個密封面：徑向環(huán)與切向環(huán)切口錯開形成密封面、切向環(huán)與活塞桿表面形成密封面、切向環(huán)與杯槽側(cè)面形成密封面。這樣就阻止了氣體的泄漏，從而起到密封作用；當(dāng)氣缸吸氣時（如圖二（）狀態(tài)二），氣體通過徑向環(huán)的切口間隙部分回流進(jìn)氣缸。3、在壓縮機(jī)的往復(fù)運(yùn)行周期內(nèi)：在壓縮階段，氣缸內(nèi)的高壓氣體作用在填料密封環(huán)上，

11、在填料密封環(huán)前后形成壓差，各密封面在氣體壓差的作用下能夠很好的工作，氣體逐步泄漏到隨后的填料杯槽里并形成類似的密封形式，最終保證整個填料盒的密封效果；在吸氣階段，由于氣體通過填料密封環(huán)組中徑向環(huán)的切口回流到氣缸，填料杯槽內(nèi)的氣體壓力逐漸下降，因此這樣就可以保證在下一個壓縮過程中，填料密封環(huán)的前后又能建立起新的壓差，使填料密封環(huán)形成三個密封面，起到密封作用。七、氣閥的結(jié)構(gòu)及工作原理：1.結(jié)構(gòu)：排氣閥的結(jié)構(gòu)與吸氣閥基本相同，倆者僅是閥座與升程限制器的位置互換而已，吸氣閥升程限制器靠近氣缸，排氣閥側(cè)是閥座靠進(jìn)氣缸。2.工作原理：首先以吸氣閥為例說明氣閥的工作過程。在吸氣閥過程中，當(dāng)氣缸內(nèi)的壓力差產(chǎn)生

12、的推力足以克服彈簧壓緊力及閥片彈簧的慣性力時，閥片即被頂開，氣體開始進(jìn)入氣缸。隨后，閥片繼續(xù)開啟并貼到升程限制器上，氣體繼續(xù)進(jìn)入氣缸，直至活塞到達(dá)止點為附近時，活塞速度急劇下降，氣體速度也隨之降低，于是氣體對閥片的推力減少，當(dāng)彈簧力大于氣體推力及閥片；彈簧的慣性力時，彈簧隨即把閥片彈回，閥片又落到閥座上，吸氣閥關(guān)閉，完成吸氣過程。氣閥故障及原因分1. 常見氣閥故障2. 常見氣閥故障分析八、電動機(jī)損壞原因與保護(hù)：1、損壞原因： 電動機(jī)安裝不符合要求； 電動機(jī)頻繁起動； 電動機(jī)長時間超負(fù)荷運(yùn)行； 重負(fù)荷（帶壓）起、停機(jī)； 電動機(jī)環(huán)境條件惡劣等；(6) 電機(jī)質(zhì)量問題。2、電動機(jī)的保護(hù)：( )九、往復(fù)

13、活塞式壓縮機(jī)振動 往復(fù)活塞式壓縮機(jī)是一種最常見的容積式壓縮機(jī)，它依靠氣缸容積進(jìn)行周期性變化而工作，往復(fù)活塞式壓縮機(jī)主要由三大部分組成：運(yùn)動機(jī)構(gòu)(曲軸、軸承、連桿、十字頭、皮帶輪或聯(lián)軸器等)、工作機(jī)構(gòu)(氣缸、活塞、氣閥等)與機(jī)身。此外還有3個輔助系統(tǒng)，即潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及調(diào)節(jié)系統(tǒng)。往復(fù)活塞式壓縮機(jī)在天然氣的儲備和運(yùn)輸工程中應(yīng)用較為廣泛，用來增加流體的能量，克服流體阻力，達(dá)到沿管路輸送的目的。是化工生產(chǎn)中提高壓力和輸送介質(zhì)的動力源。大型往復(fù)活塞式壓縮機(jī)在中氮行業(yè)也得到了廣泛的應(yīng)用。但其振動問題卻嚴(yán)重影響了安全生產(chǎn)，壓縮機(jī)振動輕則造成管道裂紋、泄漏，重則造成中毒、爆炸、著火等惡性安全事故。 空氣壓

14、縮機(jī)本身未平衡的慣性力和慣性力矩所引起的振動，應(yīng)由基礎(chǔ)及地基土壤吸收。理想條件是：基礎(chǔ)有足夠的強(qiáng)度和剛度；機(jī)座底面、墊鐵及基礎(chǔ)表面有足夠的接觸面積、良好的接觸剛度和地腳螺栓的緊固力適當(dāng)且均勻。這樣就可以把壓縮機(jī)和基礎(chǔ)振動的振幅控制在允許范圍內(nèi)，保證壓縮機(jī)正常運(yùn)行。如果基礎(chǔ)的設(shè)計和施工質(zhì)量不能滿足上述要求，機(jī)身底面、墊鐵與基礎(chǔ)表面的接觸剛度也很差，再加上地腳螺栓松動，很可能產(chǎn)生壓縮機(jī)與基礎(chǔ)共振。壓縮機(jī)的振動加劇，不但影響正常運(yùn)行，而且引起機(jī)身在基礎(chǔ)上串動，時間較長則導(dǎo)致地腳螺栓折斷、曲軸、軸承和基礎(chǔ)損壞，甚至引起機(jī)身斷裂。另外氣流脈動引起的振動也必須控制，否則可能導(dǎo)致管道損壞和氣體泄漏。所以，在

15、其適用中定期不定的要對其進(jìn)行監(jiān)測，杜絕其在運(yùn)行中存在的安全隱患。    選擇振動現(xiàn)象作為壓縮機(jī)技術(shù)狀態(tài)的信息源，原因在于振動是壓縮機(jī)及附屬設(shè)備內(nèi)發(fā)生的的最本質(zhì)的物理過程的反映。振動參數(shù)既能表征整個機(jī)組的性質(zhì)，又能表征單個零件的性質(zhì)。其次，振動具有很寬的頻譜，相當(dāng)大的傳播速度以及作為信息載體具有的較大容量，而且可在普通的運(yùn)行條件下進(jìn)行記錄。往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)振動的原因： 活塞式壓縮機(jī)產(chǎn)生振動的根本原因在于受交變載荷作用引起的。作用在活塞式壓縮機(jī)裝置內(nèi)的交變載荷通常有兩種：其一是未被平衡的活塞慣性力；其二是活塞式壓縮機(jī)供氣不連續(xù)、氣體管路強(qiáng)大的壓力脈動所引

16、起的干擾力。顯然，對于前者所產(chǎn)生的裝置振動，即便在機(jī)器空載運(yùn)行條件下也是會存在的；而對于后者所產(chǎn)生的裝置振動，則只有當(dāng)氣流壓力脈動較大時才會明顯地觀察到。往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)的振動監(jiān)測    往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生曲軸連桿機(jī)構(gòu)變相沖擊振動、氣閥閥門落座沖擊振動以及管道、電動振動等。各部位的振動相互重疊和干擾，并帶動基礎(chǔ)振動，給應(yīng)用振動監(jiān)測診斷空氣壓縮機(jī)的故障了帶來困難。目前企業(yè)對空氣壓縮機(jī)振動監(jiān)測診斷故障多采用相對標(biāo)準(zhǔn)判別法、類比標(biāo)準(zhǔn)判斷法和綜合判別法。 相對標(biāo)準(zhǔn)判別法：以新空氣壓縮機(jī)安裝合格后對各測點監(jiān)測的初始振動信號值為判別標(biāo)準(zhǔn)，實際測得的

17、振動值所達(dá)到初始值的倍數(shù)來判別壓縮機(jī)的狀態(tài)，稱為相對標(biāo)準(zhǔn)判別法。一般采用以下式：      aac（3.54.5）aao式中：aac故障狀態(tài)下的總振級     （加速度值）（m/s2）      aao故障狀態(tài)下的初始值     （加速度值）（m/s2） 類比標(biāo)準(zhǔn)判別法：如沒有建立相對標(biāo)準(zhǔn)，以一臺運(yùn)行狀態(tài)正常的空氣壓縮機(jī)各測點實測值為另一臺型號、結(jié)構(gòu)、工況相同的空氣壓縮機(jī)的判別標(biāo)準(zhǔn)，稱為類比標(biāo)準(zhǔn)。綜合標(biāo)準(zhǔn)判別法：適合

18、診斷比較復(fù)雜的故障，往往采用多種手段，應(yīng)用多種分析法，利用多個診斷標(biāo)準(zhǔn)實行綜合判別。經(jīng)過大多得用戶實踐表明，無論采用相對標(biāo)準(zhǔn)判別法、類比標(biāo)準(zhǔn)判別法還是綜合判別法，都是行之有效的。采用相對標(biāo)準(zhǔn)判別法，可實行定期檢測，推薦每三個月測量一次，做好記錄。如果發(fā)現(xiàn)實測振動信號值與初始值有較大的差異，應(yīng)分析其存在差異的原因，加以排除。下面介紹應(yīng)用類比標(biāo)準(zhǔn)判別法應(yīng)具備的條件、測點的選擇。1、應(yīng)具備的條件    往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)在運(yùn)行中反映出的狀態(tài)信息與其機(jī)構(gòu)形式、性能參數(shù)、工作環(huán)境、工況條件等密切相關(guān)。為了保證類比標(biāo)準(zhǔn)判別的結(jié)果有足夠的準(zhǔn)確性，對類比對象和測量方案

19、必須符合以下條件：（1）機(jī)構(gòu)形式相同。不同結(jié)構(gòu)形式的空氣壓縮機(jī)動力學(xué)特性會有所區(qū)別，因而振動裂度也就有所不同。因此，最好選擇同一壓縮機(jī)廠生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)形式相同的空氣壓縮機(jī)做類比。（2）性能參數(shù)相同。主要指做類比標(biāo)準(zhǔn)的空氣壓縮機(jī)的額定功率、曲軸轉(zhuǎn)速、排氣壓力及排氣量相同或者相似。（3）基礎(chǔ)剛度近似。對固定空氣壓縮機(jī)的基礎(chǔ)剛度須近似，并保持機(jī)體底面、墊鐵、基礎(chǔ)三者的接觸剛度良好。（4）運(yùn)行工況相同。做類比的空氣壓縮機(jī)必須保持其負(fù)載基本一致，最好在測量時都空載運(yùn)行。（5）測量方案相同。監(jiān)測部位、測量參數(shù)、所用測量系統(tǒng)和分析方法均應(yīng)保持一致。 除上述條件之外，在分析判別時，也應(yīng)該考慮環(huán)境溫度和外部振源干擾

20、的影響。2、測點的選擇    一般企業(yè)空氣壓縮機(jī)站多采用L型空氣壓縮機(jī)。對L型空氣壓縮機(jī)推薦選用的測點如下表所示。表中測點也適用于相對標(biāo)準(zhǔn)判別法。注：以上測點編號為常規(guī)測點編號，具體壓縮機(jī)規(guī)格型號不同，會有少許不同。防振和消除振動的方法    壓縮機(jī)組的振動可能有多種原因引起，可分為不同形式的振動，有慣性力不平衡引起的振動和氣流壓力脈動所引起的裝置振動，對于不同的振動應(yīng)采用不同的防范和解決方法。1、對于慣性力不平衡所引起的振動    由于慣性力不平衡所引起的振動，主要應(yīng)從機(jī)器

21、的結(jié)構(gòu)上使之盡量消除和減小。例如合理地布置曲柄錯角；適當(dāng)配置往復(fù)運(yùn)動部件的質(zhì)量：一級活塞采用鋁合金，二級活塞采用空心鑄鐵，三級活塞采用實心鑄鐵，這樣可以相互抵消一部分慣性力。另外，在壓縮機(jī)基礎(chǔ)的設(shè)計和建造中也要嚴(yán)格要求，機(jī)器的安裝也必須合乎規(guī)定，從而使機(jī)器的振動盡量減小，水平振幅和垂直振幅都能保持在允許范圍之內(nèi)。2、對于氣流壓力脈動所引起的裝置振動    由于氣流壓力脈動所引起的裝置振動，經(jīng)常采用如下幾種方法消除：（1）安裝緩沖器。在氣缸排氣管接管附近加設(shè)緩沖器。使氣缸內(nèi)排出的脈動氣流首先流入這個具有一定容積的緩沖裝置，經(jīng)過緩沖，即可以接近不變的壓力繼續(xù)

22、流入輸氣管路，從而有效地消除或減輕氣體管路的振動。（2）設(shè)置孔板。在氣體管道上設(shè)置孔板，如果孔板孔徑和安設(shè)位置選擇合適，可以很好地消除振動。此法通常應(yīng)用在氣缸至緩沖罐距離較遠(yuǎn)，接管較長的管道里。（3）應(yīng)用減振器。（4）合理安設(shè)管道支點，管道布置應(yīng)盡量平直，尤其要避免拐直角彎。往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)的管道振動    在壓縮機(jī)組中，無論是慣性力不平衡引起的還是氣流壓力脈動所引起的振動，其中管道振動對壓縮機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生了極大的安全隱患，這里我們再著重分析一下管道的振動，壓縮機(jī)管道振動大致可以歸納為以下類別：1、激振力分析    由于大型活塞式壓縮機(jī)吸排氣為間歇性且吸排氣量大，使氣流的壓力和速度呈周期性變化且氣流脈動大。在管道的彎頭、異徑管、控制閥、直管段等部位產(chǎn)生較大的激振力，引起了管道的振動。壓縮機(jī)工藝管道一般同時具有直管、彎頭、異徑管等，因此，各種變形疊加形成了管道的周期性振動位移，其方向多樣。2、氣柱振動系統(tǒng)分析    往復(fù)活塞式壓縮機(jī)管路內(nèi)輸送的氣體，其平均流速相對氣體介質(zhì)中的聲速低得多，故可視氣體為靜止的。這種靜止的氣體稱為氣柱。氣柱可以壓縮、膨脹，是一個彈性體，氣