馬仲翦，趙 軍

（解放軍92493部隊(duì)89分隊(duì)，遼寧葫蘆島 125000）

往復(fù)式空壓機(jī)在各類船舶上的應(yīng)用十分廣泛，由于其長(zhǎng)期工作在強(qiáng)烈沖擊、高溫、高壓、高濕等惡劣的工作條件下，因此容易發(fā)生故障和事故。其故障主要分為結(jié)構(gòu)性故障和性能方面的故障。結(jié)構(gòu)性故障，主要表現(xiàn)在零件磨損、裂紋、裝配不當(dāng)、動(dòng)靜部件間的碰磨及油、氣路堵塞等；而性能方面故障，主要表現(xiàn)在機(jī)械性能指標(biāo)達(dá)不到要求，結(jié)構(gòu)性故障會(huì)反映機(jī)器的性能指標(biāo)，而通過性能指標(biāo)的評(píng)定，也可以反映結(jié)構(gòu)性故障的存在及其嚴(yán)重程度。

1 故障檢測(cè)形式及監(jiān)測(cè)方式

對(duì)于往復(fù)式空壓機(jī)監(jiān)測(cè)和診斷，從理論上講，用振動(dòng)診斷法是有效的。但對(duì)振動(dòng)敏感點(diǎn)的選擇及判據(jù)的確定，在理論上和經(jīng)驗(yàn)上都不太成熟，特別是當(dāng)前對(duì)往復(fù)式機(jī)械的判別還缺少權(quán)威性的判斷標(biāo)準(zhǔn)。另外，在實(shí)際檢測(cè)中還存在其他問題，如振動(dòng)頻率范圍寬廣，給對(duì)激勵(lì)源的識(shí)別帶來一些困難；機(jī)體內(nèi)運(yùn)動(dòng)零件數(shù)量多而形狀復(fù)雜，在工作狀態(tài)下難以接近；當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件出現(xiàn)不同故障時(shí)，對(duì)振動(dòng)性號(hào)的分析識(shí)別有相當(dāng)?shù)碾y度；在測(cè)試某一部位時(shí)，難以排除來自其他方面的眾多干擾等，在監(jiān)測(cè)和診斷方法上，還須輔以其他的檢測(cè)方法和手段。

針對(duì)以上特點(diǎn)，在空壓機(jī)故障診斷中，應(yīng)該使用分析式鐵譜儀和工業(yè)內(nèi)窺鏡兩種儀器。

鐵譜分析，是一種比較成熟的機(jī)械磨損檢測(cè)方法，其利用高梯度強(qiáng)磁場(chǎng)，將機(jī)器油液中所含碎屑按粒度大小有序地分離出來，通過對(duì)磨屑形態(tài)、大小、成分、濃度和粒度分布等方面，進(jìn)行定性定量觀測(cè)，得到有關(guān)摩擦磨損狀態(tài)的重要信息。由于磨損或疲勞點(diǎn)蝕引起的異常振動(dòng)，會(huì)使摩擦副在運(yùn)行中產(chǎn)生的相應(yīng)的異常磨粒，通過鐵譜分析，可以直接捕捉到故障磨粒，從而實(shí)現(xiàn)故障診斷。

工業(yè)內(nèi)窺鏡，利用可彎曲、照明的微型探頭深入到機(jī)械的內(nèi)部，將可視的故障信息，傳送到顯示器上供診斷使用，對(duì)不能進(jìn)行拆解觀察的機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷具有重要作用。

因此，應(yīng)當(dāng)使用工業(yè)內(nèi)窺鏡對(duì)可能出現(xiàn)問題的重點(diǎn)部位，進(jìn)行觀察監(jiān)測(cè)，該方法監(jiān)測(cè)的對(duì)象是空壓機(jī)。又由于磨損或疲勞點(diǎn)蝕引起的異常振動(dòng)，會(huì)使摩擦副在運(yùn)行中產(chǎn)生的相應(yīng)的異常磨粒，通過油液分析，尤其是鐵譜分析，可以直接捕捉到故障磨粒，該方法的監(jiān)測(cè)對(duì)象是空壓機(jī)使用的潤(rùn)滑油，因此是間接方法。

兩種方法同時(shí)使用，可大大提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

2 用分析式鐵譜儀診斷實(shí)例

2009年10月13日，抽取某船2號(hào)中壓空壓機(jī)的潤(rùn)滑油，進(jìn)行間接監(jiān)測(cè)。經(jīng)分析鐵譜分析，發(fā)現(xiàn)了鋁質(zhì)磨粒，有較多片狀磨粒和少量滑動(dòng)磨粒。通過以上油液分析結(jié)果，可以看出，2號(hào)中壓空壓機(jī)鋁元素含量較高，磨損加劇，建議換油和進(jìn)一步檢查氣缸內(nèi)部情況，并繼續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè)。圖1為鐵譜圖片，其中譜位為譜片的入口端，照明為透射光、反射光，放大倍數(shù)為100倍，磨粒特征為入口端全貌，且有較多鋁磨粒。

譜片中磨粒多數(shù)小于10滋m，個(gè)別磨粒尺寸大于10滋m，呈碎片狀條狀，表面粗糙有劃痕。從此類磨粒的形成原因，可以判斷該空壓機(jī)存在粘著磨損。

圖1 2#中壓空壓機(jī)鐵譜圖片

3 用工業(yè)內(nèi)窺鏡診斷實(shí)例

2009年10月14日，在不對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行拆檢的前提下，使用視頻內(nèi)窺鏡通過2#中壓空壓機(jī)曲柄箱對(duì)活塞和氣缸套進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)該機(jī)活塞有數(shù)道較深的“拉痕”（見圖2），氣缸套上也存在兩道“拉痕”（圖3）。這種情況，是由于內(nèi)部相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件表面溫度升高形成的粘連牽拉造成的。該照片驗(yàn)證了空壓機(jī)存在粘著磨損這一狀況。

圖2 活塞上的“拉痕”

圖3 氣缸套上的“拉痕”

4 故障原因分析及處理辦法

兩種儀器的診斷結(jié)果，均表明該空壓機(jī)存在粘著磨損，主要原因是機(jī)器中潤(rùn)滑油形成的油膜被擊穿，使機(jī)器內(nèi)部相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件表面溫度升高，直至出現(xiàn)粘著而產(chǎn)生的破壞。油膜被擊穿主要有兩種具體原因：一是由于負(fù)載過大或速度過高，使?jié)櫥土肯鄬?duì)不足；二是由于潤(rùn)滑油的粘度達(dá)不到要求。

所檢測(cè)的空壓機(jī)一直按照規(guī)定運(yùn)轉(zhuǎn)，無過載情況，潤(rùn)滑油添加及時(shí)，因此不存在潤(rùn)滑油不足的情況。但檢測(cè)的油液樣本顏色相對(duì)較淺，且有氣泡存在，可斷定其中存在水分，結(jié)合該空壓機(jī)的工作環(huán)境，發(fā)現(xiàn)系有海水混入該空壓機(jī)，致使?jié)櫥驼扯认陆?，無法有效形成油膜，以至出現(xiàn)粘著磨損，造成空壓機(jī)故障。

根據(jù)以上診斷結(jié)果，應(yīng)該更換該空壓機(jī)的活塞和氣缸套，并且在以后的工作中，嚴(yán)防出現(xiàn)機(jī)器進(jìn)水的狀況，以維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保障正常工作。

5 結(jié)束語

通過對(duì)空壓機(jī)潤(rùn)滑油中攜帶的磨粒（或污染顆粒、腐蝕產(chǎn)物）進(jìn)行檢測(cè)與識(shí)別，可較好地獲得機(jī)器的潤(rùn)滑和磨粒狀態(tài)的信息，定性和定量地描述機(jī)器的磨損狀態(tài)，并能準(zhǔn)確定位故障部位，為狀態(tài)監(jiān)測(cè)、保養(yǎng)和維修提供可靠的技術(shù)參考依據(jù)，發(fā)揮質(zhì)量監(jiān)控的效力。

［1］陳長(zhǎng)征，胡立新，周勃，費(fèi)朝陽.設(shè)備振動(dòng)分析與故障診斷技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

［2］韓 捷，張瑞林.旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障機(jī)理及診斷技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

［3］楊其明.磨粒分析--磨粒圖譜與鐵譜技術(shù)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2002.