活塞式壓縮機(jī)的故障及其原因和措施

1、長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）編號 畢業(yè)論文活塞式空壓機(jī)常見故障分析與排除學(xué) 生 姓 名專 業(yè)機(jī)電一體化學(xué) 歷 層 次?？浦?導(dǎo) 教 師邢世俊學(xué) 院材料科學(xué)與工程學(xué)院二一五年五月 II長春理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 摘 要空氣壓縮機(jī)簡稱壓縮機(jī)或空壓機(jī),是用來提高氣體壓力和輸送氣體的機(jī)械設(shè)備。從能量的觀點(diǎn)來看,壓縮機(jī)屬于將原動機(jī)的動力能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓力能的機(jī)器。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,壓力能的應(yīng)用日益廣泛,使得壓縮機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的許多部門中成為必不可少的關(guān)鍵設(shè)備之一。壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,難免會出現(xiàn)一些故障,甚至事故。故障是指壓縮機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)的影響排氣的不正常情況,一經(jīng)排除,壓縮機(jī)就能恢復(fù)正常工作;而事

2、故則是指出現(xiàn)了破壞性情況,如果不進(jìn)行修復(fù),壓縮機(jī)就不能正常工作。兩者是關(guān)聯(lián)的,如果發(fā)現(xiàn)故障不及時排除,有可能會造成重大事故。關(guān)鍵詞：潤滑；冷卻；異常聲響；故障；壓縮機(jī)事故；燃燒和爆炸目 錄第1章 緒 論11.1研究背景11.2研究意義11.3研究現(xiàn)狀1第2章 活塞式空氣壓縮機(jī)故障22.1排氣量不足22.2排氣溫度不正常32.3壓力不正常以及排氣壓力降低32.4不正常的響聲32.5過熱故障42.6十字頭銷的處理42.7曲柄銷軸瓦的偏磨42.8曲柄銷軸頸的損壞52.9活塞及活塞桿的損壞52.10活塞桿跳動的異常處理6第3章 活塞式空氣壓縮機(jī)的事故63.1斷裂事故63.2燃燒和爆炸事故7結(jié) 論8參考

3、文獻(xiàn)9第1章 緒 論1.1研究背景為了保證活塞式空壓機(jī)的安全使用和檢修快捷，本文就活塞式空壓機(jī)在日常使用和檢修中經(jīng)常出現(xiàn)的故障及處理方法進(jìn)行了簡要的分析。1.2研究意義本文主要分析了活塞式空壓機(jī)常見故障、事故及其原因,提出了可行的排除方法及預(yù)防措施，對空壓機(jī)安全運(yùn)行、提高平均無故障運(yùn)行時間有指導(dǎo)意義，對提高其生產(chǎn)效率有重大意義。1.3研究現(xiàn)狀活塞式空氣壓縮機(jī)是生活應(yīng)用和工業(yè)中使用最多最常見的一種空氣壓縮機(jī)。它廣泛地應(yīng)用于化工,機(jī)械礦山,石油,交通運(yùn)輸,建筑,航海等各領(lǐng)域,由于石油化工工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各種類氣體的壓縮機(jī)日趨增多，空壓機(jī)在石油化工業(yè)中顯得尤為重要。它的使用幾乎遍及生活的各個部門,量

4、大面寬。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)蓬勃發(fā)展, 空壓機(jī)的使用由城市到農(nóng)村, 隨時到處可見?？諌簷C(jī)種類繁多, 型式多樣, 小到汽車 , 拖拉機(jī)用的氣泵,大到開山挖礦用的大型空壓機(jī),價值由于空壓機(jī)的適用范圍不同達(dá)到幾千元到幾十萬元不等。由于活塞式空氣壓縮機(jī)總體處于質(zhì)量穩(wěn)定,大批量廉價市售狀態(tài),由生活與國情決定,它的市場需求一直處于穩(wěn)定的狀態(tài)。第2章 活塞式空氣壓縮機(jī)故障2.1排氣量不足2.1.1進(jìn)氣濾清器的故障積垢堵塞，使排氣量減少；吸氣管太長，管徑太小，致使吸氣阻力增大影響了氣量，要定期清洗濾清器。2.1.2壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降低使排氣量降低空氣壓縮機(jī)使用不當(dāng)，因空氣壓縮機(jī)的排氣量是按一定的海拔高度、吸氣溫度、濕度

5、設(shè)計的，當(dāng)把它使用在超過上述標(biāo)準(zhǔn)的高原上時，吸氣壓力降低等，排氣量必然降低。2.1.3氣缸、活塞、活塞環(huán)磨損氣缸、活塞、活塞環(huán)磨損嚴(yán)重、超差、使有關(guān)間隙增大，泄漏量增大，影響到了排氣量。屬于正常磨損時，需及時更換易損件，如活塞環(huán)等。屬于安裝不正確，間隙留得不合適時，應(yīng)按圖紙給予糾正，如無圖紙時，可取經(jīng)驗(yàn)資料，對于活塞與氣缸之間沿圓周的間隙，如為鑄鐵活塞時，間隙值為氣缸直徑的 0.061000.09100；對于鋁合金活塞，間隙為氣徑直徑的0.121000.18100；鋼活塞可取鋁合金活塞的較小值。2.1.4填料函不嚴(yán)產(chǎn)生漏氣使氣量降低其原因首先是填料函本身制造時不合要求；其次可能是由于在安裝時，

6、活塞桿與填料函中心對中不好，產(chǎn)生磨損、拉傷等造成漏氣；一般在填料函處加注潤滑油，它起潤滑、密封、冷卻作用。2.1.5壓縮機(jī)吸、排氣閥的故障對排氣量的影響閥座與閥片間掉入金屬碎片或其它雜物，關(guān)閉不嚴(yán)，形成漏氣。這不僅影響排氣量，而且還影響間級壓力和溫度的變化 ；閥座與閥片接觸不嚴(yán)形成漏氣而影響了排氣量，一個是制造質(zhì)量問題，如閥片翹曲等，第二是由于閥座與閥片磨損嚴(yán)重而形成漏氣。2.1.6氣閥彈簧力與氣體力匹配的不好彈力過強(qiáng)則使閥片開啟遲緩，彈力太弱則閥片關(guān)閉不及時，這些不僅影響了氣量，而且會影響到功率的增加，以及氣閥閥片、彈簧的壽命。同時，也會影響到氣體壓力和溫度的變化。2.1.7壓緊氣閥的壓緊力

7、不當(dāng)壓緊力小，則要漏氣，當(dāng)然太緊也不行，會使閥罩變形、損壞，一般壓緊力可用下式計算：p=k/4 D2P2，D為閥腔直徑，P2為最大氣體壓力，K為大于1的值，一般取1.52.5，低壓時K1.52.0，高壓時K1.52.5。這樣取K， 實(shí)踐證明是好的。氣閥有了故障，閥蓋必然發(fā)熱，同時壓力也不正常。2.2排氣溫度不正常排氣溫度不正常是指其高于設(shè)計值。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)（對于空氣壓縮指數(shù)K1.4）。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，則后面級的吸氣溫度必然要高，排氣溫度也會高。氣閥漏氣，活塞環(huán)漏氣，不僅影響

8、到排氣溫度升高，而且也會使級間壓力變化，只要壓力比高于正常值就會使排氣溫度升高。此外，水冷式機(jī)器，缺水或水量不足均會使排氣溫度升高。2.3壓力不正常以及排氣壓力降低壓縮機(jī)排出的氣量在額定壓力下不能滿足使用者的流量要求，則排氣壓力必然要降低，所要排氣壓力降低是現(xiàn)象，其實(shí)質(zhì)是排氣量不能滿足使用者的要求。此時，只好另換一臺排氣壓力相同，而排氣量大的機(jī)器。影響級間壓力不正常的主要原因是氣閥漏氣或活塞環(huán)磨損后漏氣，故應(yīng)從這些方面去找原因和采取措施。2.4不正常的響聲壓縮機(jī)若某些件發(fā)生故障時，將會發(fā)出異常的響聲，一般來講，操作人員是可以判別出異常的響聲的?；钊c缸蓋間隙過小，直接撞擊；活塞桿與活塞連接螺帽

9、松動或脫扣，活塞端面絲堵壞，活塞向上串動碰撞氣缸蓋，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。曲軸箱內(nèi)曲軸瓦螺栓、螺帽、連桿螺栓、十字頭螺栓松動、脫扣、折斷等，軸徑磨損嚴(yán)重間隙增大，十字頭銷與襯套配合間隙過大或磨損嚴(yán)重等等均可在曲軸箱內(nèi)發(fā)出撞擊聲。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)出敲擊聲。由此去找故障和采取措施。2.5過熱故障在曲軸和軸承、十字頭與滑板、填料與活塞桿等摩擦處，溫度超過規(guī)定的數(shù)值稱之為過熱。過熱所帶來的后果：一個是加快摩擦面間的磨損，二是過量的熱不斷積聚直致燒毀磨擦面、以及燒抱而造成機(jī)器重大的事故。造成軸承過熱的原因主要有

10、：軸承與軸頸貼合不均勻或接觸面積過?。惠S承偏斜曲軸彎曲、扭；潤滑油粘度太小，油路堵塞，油泵有故障造成斷油等；安裝時沒有找平，沒有找好間隙，主軸與電機(jī)軸沒有找正，兩軸有傾斜等。2.6十字頭銷的處理壓縮機(jī)運(yùn)行中十字頭銷端面壓緊螺釘斷裂及十字頭銷的脫落，會造成十分嚴(yán)重的事故，因而對于十字頭銷與連桿小頭瓦的間隙應(yīng)十分注意，另外更為關(guān)鍵的是十字頭銷錐面與十字頭體的配合應(yīng)無間隙，因?yàn)樵诶碚撋现v一旦存在間隙，接觸便為線接觸，對傳遞力及機(jī)組穩(wěn)定性影響很大，因而要求配研接觸面積應(yīng)在80%以上，如新進(jìn)的備件銷子與十字頭銷錐孔間存在間隙，一定要按十字頭銷錐孔的錐度修配十字頭銷子。對于十字頭錐孔切不可修研，因?yàn)橐坏┬?/p>

11、研十字頭錐孔，很可能造成以后銷子的軸向位置的改動，對定位及潤滑油的供給產(chǎn)生影響，如銷子的偏差過大可通過測量徑向尺寸，于車床上進(jìn)行定位修銼，再行研磨，但最好還是采用合適的備件錐銷。2.7曲柄銷軸瓦的偏磨連桿將作用在活塞上的推力傳遞給曲軸，又將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運(yùn)動，我公司一臺壓縮機(jī)在一段時間內(nèi)頻繁出現(xiàn)一級曲柄銷軸瓦偏磨損壞，導(dǎo)致烏金脫落的事故，且偏磨的方向一直不變，主要從以下幾方面進(jìn)行了分析處理。第一，仔細(xì)檢測了曲柄銷軸承的間隙，十字頭銷與十字頭及連桿大、小頭瓦的間隙，十字頭與滑道的六點(diǎn)間隙，以及曲柄銷軸的橢圓度，更換了新的十字頭銷，保證了各部間隙。第二，連桿大小頭孔的平行度，利用專

12、用工具進(jìn)行了檢測，十字頭銷孔對于一級曲柄銷軸的平行度，也利用專用工具進(jìn)行了檢測。平行度均不超0.020.03mm，在允許范圍內(nèi)。第三，活塞桿的跳動, 設(shè)計值不超過0.07mm/全行程，也在設(shè)計范圍內(nèi)。在以上三點(diǎn)均得到確認(rèn)無誤后，檢修機(jī)組后開車僅3天，仍發(fā)生曲柄銷軸瓦的偏磨，最后發(fā)現(xiàn)由于曲軸聯(lián)軸器的對中存在著問題，導(dǎo)致曲軸的最遠(yuǎn)端發(fā)生偏斜最為明顯，從而造成了曲軸軸瓦的偏磨，通過重新找正曲軸與電機(jī)的同軸度及調(diào)整主軸瓦的間隙，徹底解決了曲軸軸瓦偏磨的問題。2.8曲柄銷軸頸的損壞對于大中型壓縮機(jī)，主軸頸及曲柄銷軸頸軸承的許用最大比壓分別為45MPa和9.0MPa。在檢修質(zhì)量保證的情況下，通過調(diào)節(jié)曲柄銷

13、瓦的合理間隙，改善供油狀況油路及油壓調(diào)節(jié)，形成有效油膜，并通過對一進(jìn)壓力的調(diào)整，選用合適比壓的軸瓦，解決了由于不平衡導(dǎo)致的軸瓦損壞，也進(jìn)而解決了曲柄銷軸頸的損壞。2.9活塞及活塞桿的損壞壓縮機(jī)在使用中出現(xiàn)了一級活塞碎裂及活塞桿的斷裂情況，活塞桿與活塞的連接一定要牢固準(zhǔn)確，活塞桿的定位臺肩與活塞的中心線垂直度符合要求，活塞的兩端軸肩與活塞桿支撐面要配研，并按規(guī)定的緊固力矩緊固，兩半活塞（鑄鋁）的結(jié)合面應(yīng)貼合緊密不得出現(xiàn)內(nèi)外圈的結(jié)合面的間隙，此點(diǎn)應(yīng)十分注意，因?yàn)閮?nèi)圈結(jié)合面的間隙會產(chǎn)生交變應(yīng)力，縮短活塞的壽命，而外圈的間隙造成活塞內(nèi)部腔內(nèi)進(jìn)入壓縮氣體，使內(nèi)部容積在一定程度上成為氣缸的余隙容積，對壓縮

14、機(jī)的效率及活塞的壽命均有不良影響，因而組裝活塞各部應(yīng)仔細(xì)檢查研合。另外活塞尾桿端面受力面的機(jī)械性能及光潔度也對活塞桿的壽命影響較大。因?yàn)榇耸芰γ娴谋葔海簈=4p/（D2-d2），其中p為活塞力，D、d分別為壓力體作用于尾桿端面接觸面的外、內(nèi)圓直徑。此面的光潔度及硬度值要求較嚴(yán)，使用前應(yīng)仔細(xì)檢查，光潔度一般要求Ra0.8以上，滲碳層應(yīng)為細(xì)密的馬氏體組織，不允許有針狀或網(wǎng)狀的游離滲碳體。否則易造成受力面拉毛，嚴(yán)重影響活塞桿的使用。2.10活塞桿跳動的異常處理一般情況下，活塞桿的跳動作為壓縮機(jī)找正的最終驗(yàn)證結(jié)果，應(yīng)在允許范圍內(nèi)，在氣缸與十字頭滑道正確對中的情況下，允許的活塞桿水平徑向跳動量應(yīng)為一個公

15、差帶，即：0.00015mm/mm行程，最大不超0.064mm，而垂直徑向跳動也應(yīng)考慮活塞桿的撓度等情況略有變化。即使超差也是在打表過程中由一側(cè)到另一側(cè)，數(shù)值持續(xù)增減變化，只要采用重新調(diào)節(jié)水平及各方向串動定位即可給予消除。而在檢測過程中發(fā)現(xiàn)如下異常情況，在活塞運(yùn)動過程中，活塞桿垂直方向跳動量一直較好，而僅在兩側(cè)死點(diǎn)突然發(fā)生大范圍跳動變化，水平跳動較好，在排除各部間隙連桿大小頭瓦間隙、十字頭間隙、氣缸死點(diǎn)間隙等的影響后，發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)越程出現(xiàn)問題導(dǎo)致了活塞桿跳動量的突變，處理方法為將氣缸內(nèi)壁的磨損臺肩磨削去除，調(diào)節(jié)好活塞環(huán)越程值，進(jìn)而消除了活塞桿跳動量的異?，F(xiàn)象。第3章 活塞式空氣壓縮機(jī)的事故3.1

16、斷裂事故3.1.1曲軸斷裂其斷裂大多在軸頸與曲臂的圓角過渡處，其原因大致有如下幾種：過渡圓角太小，r為曲軸頸) ；熱處理時，圓角處未處理到，使交界處產(chǎn)生應(yīng)力集中；圓角加工不規(guī)則，有局部斷面突變；長期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，以及有的用戶為了提高產(chǎn)量，隨便增加轉(zhuǎn)速，使受力 狀況惡化；材質(zhì)本身有缺陷，如鑄件有砂眼、縮松等。此外在曲軸上的油孔處起裂而造成折斷也是可以看到的。3.1.2連桿的斷裂有如下幾種情況：連桿螺釘斷裂，其原因有：連桿螺釘長期使用產(chǎn)生塑性變形；螺釘頭或螺母與大頭端面接觸不良產(chǎn)生偏心負(fù)荷，此負(fù)荷可大 到是螺栓受單純軸向拉力的七倍之多，因此，不允許有任何微小的歪斜，接觸應(yīng)均勻分布，接觸點(diǎn)斷開的距離最

17、大不得超過圓周的1/8即450 ；螺栓材質(zhì)加工質(zhì)量有問題。3.1.3活塞桿斷裂主要斷裂的部位是與十字頭連接的螺紋處以及緊固活塞的螺紋處，此兩處是活塞桿的薄弱環(huán)節(jié)，如果由于設(shè)計上的疏忽，制造上的馬虎以及運(yùn) 轉(zhuǎn)上的原因，斷裂較常發(fā)生。若在保證設(shè)計、加工、材質(zhì)上都沒有問題，則在安裝時其預(yù)緊力不得過大，否則使最大作用力達(dá)到屈服極限時活塞桿會斷裂。在長期運(yùn) 轉(zhuǎn)后，由于氣缸過渡磨損，對于臥式列中的活塞會下沉，從而使連接螺紋處產(chǎn)生附加載荷，再運(yùn)轉(zhuǎn)下去，有可能使活塞桿斷裂，這一點(diǎn)在檢修時應(yīng)特別注意。此外， 由于其它部位的損壞，使活塞桿受到了強(qiáng)烈的沖擊時，都有可能使活塞桿斷裂。3.1.4氣缸、缸蓋破裂對于水冷式

18、機(jī)器，在冬天運(yùn)轉(zhuǎn)停車后，若忘掉將氣缸、缸蓋內(nèi)的冷卻水放盡，冷卻水會結(jié)冰而撐破氣缸以及缸蓋，特別是在我國的北方地區(qū)，停車后必須放掉冷卻水；由于在運(yùn)轉(zhuǎn)中斷水而未及時發(fā)現(xiàn)，使氣缸溫度升高，而又突然放入冷卻水，使缸被炸裂；由于死點(diǎn)間隙太小，活塞螺帽松動，以及掉入缸內(nèi)金屬物和活塞上的絲堵脫出等原因都會使活塞撞擊缸蓋，使其破裂。3.2燃燒和爆炸事故有油潤滑壓縮機(jī)中往往產(chǎn)生積碳問題，這是我們所不希望的，因?yàn)榉e碳不僅會使活塞環(huán)卡在槽內(nèi)，氣閥工作不正常以及使氣流信道面積減小增加阻力，而且在一定的 條件下積碳會燃燒，導(dǎo)致壓縮機(jī)發(fā)生爆炸事故。因此，氣缸中的潤滑油不能供給太多，不能讓沒有經(jīng)過很好過濾，含有大量塵埃的氣體吸入氣缸，否則形成積碳與含有多量揮發(fā)物的氣體接觸導(dǎo)致爆炸。為要防止燃燒、爆炸發(fā)生，一定要計劃檢修，定期清洗儲氣罐和管道的油垢。由于壓縮機(jī)高壓級氣閥不嚴(yán)密，使高壓高溫的氣體返回氣缸，在排氣閥附近產(chǎn)生高溫，當(dāng)有積碳存在時，即會引起爆炸。為避免事故，此時必須檢修排氣閥、