空气压缩机简称压缩机或空压机,是用来提高气
体压力和输送气体的机械设备。从能量的观点来看,
压缩机属于将原动机的动力能转变为气体压力能的
机器。随着科学技术的发展,压力能的应用日益广
泛,使得压缩机在国民经济建设的许多部门中成为必
不可少的关键设备之一。压缩机在运转过程中,难免
会出现一些故障,甚至事故。故障是指压缩机在运行
中出现的影响排气的不正常情况,一经排除,压缩机
就能恢复正常工作;而事故则是指出现了破坏性情
况,如果不进行修复,压缩机就不能正常工作。两者
是关联的,如果发现故障不及时排除,有可能会造成
重大事故。
1 常见故障及其原因和处理措施
1. 1 排气量不足
排气量不足是与压缩机的设计气量相比而言。
主要可从下述几方面考虑:
(1) 空气滤清器的故障。积垢堵塞,使排气量减
少;吸气管太长,管径太小,致使吸气阻力增大,影响
了气量,这种要定期清洗滤清器。
(2) 压缩机转速降低使排气量降低。这种情况
主要是由于空气压缩机安装使用不当造成的。因为
空气压缩机的排气量是按一定的海拔高度、进气温
度、湿度设计的,当把它使用在超过上述标准的高原
上时,吸气压力降低,排气量必然降低。
(3) 气缸、活塞、活塞环磨损严重、超差,使有关间
隙增大,泄漏量增大,影响到了排气量。属于正常磨损
时,需及时更换易损件,如活塞、活塞环等。如果属于
安装不正确,间隙留得不合适时,应严格按照图纸和使
用说明书给予纠正;如无图纸和说明书时,可取经验数
值:对于活塞与气缸之间沿圆周的间隙(即径向间隙) ,
如为铸铁活塞时,间隙值为气缸直径的0. 06% ～
0. 09%;对于铝合金活塞,间隙为气缸直径的0. 12%～
0. 18%;钢活塞可取铝合金活塞的较小值。
(4) 填料函密封不严,产生漏气,使气量降低。
其原因首先是填料函本身制造时不合要求;其次可能
是由于在安装时,活塞杆与填料函中心对中率不高,
产生磨损、拉伤等造成漏气;一般在填料函处加注润
滑油或润滑脂,能起到润滑、密封、冷却的作用。
(5) 压缩机进、排气阀的故障对排气量的影响。
阀座与阀片间掉入金属碎片或其它杂物,关闭不严,
形成漏气。这不仅影响排气量,而且还影响间级压力
和温度的变化;阀座与阀片接触不严形成漏气而影响
了排气量,一个是制造质量问题,如阀片翘曲等,第二
是由于阀座与阀片磨损严重而形成漏气。
(6) 气阀弹簧力与气体压力匹配的不好。弹力
过强则使阀片开启迟缓,弹力太弱则使阀片关闭不及
时,这些不仅影响了气量,而且会影响到功率的增加,
以及气阀阀片、弹簧的寿命。同时,也会影响到气体
压力和温度的变化。
(7) 压紧气阀的压紧力不当。压紧力小,则要漏
气,当然太紧也不行,会使阀罩变形、损坏,一般压紧
力可用下式计算: p = DPKπ/4,其中D为阀腔直径, P
为最大气体压力, K为大于1的值,一般取1. 5～2.
5,低压时K = 1. 5～2. 0,高压时K = 1. 5～2. 5。这样
取K,实践证明是好的。气阀有了故障,阀盖必然发
热,同时压力也不正常。
第16卷 第5期
2008年10月
黄金科学技术
GOLD SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol. 16 No15
Oct. 2008
3收稿日期: 2008205210;修订日期: 2008206205.
作者简介:王国利(19702) ,男,机械工程师,从事矿山机械相关工作1
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2. 2 排气温度不正常
排气温度不正常是指其数值高于设计值。从理论
上讲,影响排气温度增高的因素有进气温度、压力比及
压缩指数(对于空气压缩指数K = 1. 4)。实际情况影
响到吸气温度高的因素如:中间冷却效率低,或者中冷
器内水结垢多影响到换热,则后面级的吸气温度必然
要高,排气温度也会高;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。此外,水冷式
机器缺水或水量不足均会使排气温度升高。
2. 3 排气压力低
压缩机排出的气量在额定压力下不能满足使用
者的流量要求,排气压力则必然要降低。所需要的气
体压力降低是表面现象,其实质是排气量不能满足工
作。此时,需要另换一台排气压力相同而排气量大的
机器。影响级间压力不正常的主要原因是气阀漏气
或活塞环磨损后漏气,故应从这些方面去找原因并采
取相应的措施。
2. 4 不正常的响声
若压缩机某些零件发生故障时,将会发出异常的
响声;一般来讲,操作人员可以判断出异常响声。活
塞与缸盖间隙过小,直接撞击;活塞杆与活塞连接螺
帽松动或脱扣,活塞端面丝堵松,活塞向上串动碰撞
气缸盖;气缸中掉入金属碎片以及气缸中积聚水份等
均可在气缸内发出敲击声。曲轴箱内曲轴瓦螺栓、螺
帽、连杆螺栓、十字头螺栓松动、脱扣、折断等,轴径磨
损严重间隙增大,十字头销与衬套配合间隙过大或磨
损严重等等均可在曲轴箱内发出撞击声。排气阀片
折断、阀弹簧松软或损坏、负荷调节器调得不当等等
均可在阀腔内发出敲击声。所以应由此去判断故障
和采取相应措施。
2. 5 过热故障
在曲轴和轴承、十字头与滑板、填料与活塞杆等
摩擦处,温度超过规定的数值称之为过热。过热所带
来的后果有两个,一是加快磨擦副间的磨损,二是过
量的热不断积聚直至烧毁磨擦面甚至烧爆而造成机
器重大的事故。
造成轴承过热的原因主要有:轴承与轴颈贴合不
均匀或接触面积过小;轴承偏斜曲轴弯曲,润滑油粘
度太小,油路堵塞,油泵有故障造成断油等;安装时没
有找平,没有找好间隙,主轴与电机轴没有找正,两轴
有倾斜等。
3 压缩机的事故
3. 1 断裂事故
曲轴断裂大多在轴颈与曲臂的圆角过渡处,其原
因大致有如下几种:过渡圆角太小, r < 0. 06d ( d为曲
轴颈) ;热处理时,圆角处未处理到,使交界处产生应
力集中;圆角加工不规则,有局部断面突变;长期超负
荷运转,以及有的用户为了提高产量,随便增加转速,
使受力状况恶化;材质本身有缺陷,如铸件有砂眼、缩
松等。此外在曲轴上的油孔处起裂而造成折断也是
可以看到的。
连杆的断裂表现为连杆螺钉断裂,其原因有:连
杆螺钉长期使用产生塑性变形;螺钉头或螺母与大头
端面接触不良产生偏心负荷,此负荷可大到是螺栓受
单纯轴向拉力的7倍多。因此,不允许有任何微小的
歪斜,接触应均匀分布,接触点断开的距离最大不得
超过圆周的1 /8。
活塞杆断裂的主要断裂的部位是与十字头连接
的螺纹处以及紧固活塞的螺纹处,这两处是活塞杆的
薄弱环节,由于设计上的疏忽、制造上的马虎以及运
转上的原因,经常发生断裂。若保证设计、加工、材质
上都没有问题,在安装时其预紧力不得过大,否则使
最大作用力达到屈服极限时活塞杆会断裂。在长期
运转后,由于气缸过度磨损,对于卧式系列中的活塞
会下沉,从而使连接螺纹处产生附加载荷,再运转下
去,有可能使活塞杆断裂,这一点在检修时应特别注
意。此外,由于其它部位的损坏,使活塞杆受到了强
烈的冲击时,都有可能使活塞杆断裂。
气缸、缸盖破裂有如下几种情况,对于水冷式机
器,在冬天运转停车后,若忘掉将气缸、缸盖内的冷却
水放净,冷却水会结冰而胀破气缸以及缸盖(特别是
在我国的北方寒冷地区,停车后必须放掉冷却水) ;
由于在运转中断水而未及时发现,使气缸温度升高,
而又突然放入冷却水,使缸被炸裂;由于死点间隙太
小,活塞螺帽松动,以及掉入缸内金属物和活塞上的
丝堵脱出等原因都会使活塞撞击缸盖,使其破裂。
3. 2 燃烧和爆炸事故
(1) 在稀油润滑压缩机中往往会产生积碳问题,
这是我们所不希望的,因为积碳不仅会使活塞环卡在
槽内,气阀不能正常工作并使气流通道面积减小、增
加阻力,而且在一定的条件下积碳会燃烧,导致压缩
机发生爆炸事故。因此,气缸中的润滑油不能供给太
多,不能让没有经过很好过滤,含有大量尘埃的气体
黄金科学技术 王国利: 活塞式压缩机常见故障分析及应对措施 55
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吸入气缸,否则形成积碳与含有大量挥发物的气体接
触会导致爆炸。为防止燃烧、爆炸发生,一定要计划
检修,定期清洗储气罐和管道的油垢。
(2) 除此以外,引起压缩机燃烧和爆炸事故还有
如下操作方面的原因:压缩机在用氢、氧、氮气负荷试
车之前,没有用低压的氮气将空气驱除干净而引起爆
炸;因缺乏操作知识,开车后没有打开压缩机到储气
罐的阀门,致使排气压力急剧升高而导致爆炸。因
此,要防止这类事故发生,开车前必须熟悉操作规程;
开车后,密切注意压力表数值。在一般中小型压缩机
中,最好将压缩机到储气罐这段管路上的闸阀取消,
只留下逆止阀即可。此外,压缩机操作工必须进行岗
前培训。
(3) 由于压缩机高压级气阀不严密,使高压高温
的气体返回气缸,在排气阀附近产生高温,当有积碳
存在时,即会引起爆炸。为避免事故,此时必须检修
排气阀、检查漏气部位,消除故障。
4 结语
掌握了空气压缩机常见故障和事故产生的原因,
并在实际生产中严格按照设备的操作规程进行操作,
按照设备的维护规程进行维护,就可以减少压缩机的
故障现象,大大提高设备运转率,为提高生产率和生
产效益提供可靠的保障。
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Ana lysis of the Common Fault about Piston Compressor and CorrespondingMea s2
ures
WANG Guoli
TianbaoM ining Co. , L td. in Chenbarhu, Hulun B uir 021008, InnerM ongolia, China
Abstract: W ith the p ractice of combining p roduction of the fault and the faultmethod, we analyse the p iston comp res2
sor common fault comp rehensively. Then take corresponding measures to correct operation, maintenance equipment,
and imp rove the operation rate of the equipment.
Key words: Piston comp ressor; Exhascsting quantity; Fault analysis; Combustion
56 WANG Guoli: Analysis of the Comm on Fault about Piston Com pressor and Corresponding M easures
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