鄒江王韜張霞

(1.英格索蘭壓縮機(jī)有限公司,江蘇南京210019；2.南京三寶科技股份有限公司 江蘇南京21100)

0 前言

活塞式壓縮機(jī)屬于特種設(shè)備，為了避免事故和爆炸的發(fā)生，需要專(zhuān)業(yè)人員來(lái)維修和保養(yǎng)?；钊綁嚎s機(jī)的故障通常為機(jī)械故障，基本為8種類(lèi)型。文中詳細(xì)敘述了故障現(xiàn)象，分析出原因，并提出維修辦法，保證安全和生產(chǎn)。

1 常見(jiàn)故障及其原因和措施

1.1 排氣量不足：

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(zhǎng)，管徑太大，致使吸氣阻力增大影響了氣量，要定期清洗濾清器。

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、濕度設(shè)計(jì)的，當(dāng)把它使用在超過(guò)上述標(biāo)準(zhǔn)的高原上時(shí)，吸氣壓力降低等，排氣量必然降低。

3)氣缸、活塞、活塞環(huán)磨損嚴(yán)重、超差、使有關(guān)間隙增大，泄露量增大，影響到了排氣量。屬于正常磨損時(shí)，需及時(shí)更換易損件，如活塞環(huán)等。屬于安裝不正確，間隙留的不合適時(shí)，應(yīng)按圖樣給予糾正，如無(wú)圖樣時(shí)，可取經(jīng)驗(yàn)資料，對(duì)于活塞與氣缸之間沿圓周的間隙，如為鑄鐵活塞時(shí)，間隙值為氣缸直徑的0.006/100～0.09/100；對(duì)于鋁合金活塞，間隙為氣缸直徑的0.12/100～0.18/100；鋼活塞可取鋁合金活塞的較小值。

4)填料函密封不嚴(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(shí)不合要求，其次可能是由于在安裝時(shí)，活塞桿與填料函中心對(duì)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(rùn)滑油，它起潤(rùn)滑、密封、冷卻作用。

5)壓縮機(jī)吸、排氣閥的故障對(duì)排氣量的影響。閥座與閥片間掉入金屬碎片或其他雜物，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(jí)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(gè)是制造品質(zhì)問(wèn)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。

6)氣閥彈簧片與氣體力匹配不好。彈力過(guò)強(qiáng)則使閥片開(kāi)啟遲緩，彈力太弱則閥片關(guān)閉不及時(shí)，這些不僅影響了氣量，而且會(huì)影響到功率的增加，以及氣閥閥片、彈簧的壽命。同時(shí)，也會(huì)影響到氣體壓力和溫度的變化。

7)壓緊氣閥的壓緊力不當(dāng)。壓緊力小，則要漏氣，當(dāng)然太緊不行，會(huì)使閥罩變形，損壞，一般壓緊力可用下式計(jì)算:

其中:D為閥腔直徑，P2為最大氣體壓力，K為大于1的值，一般取1.5～2.5，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(shí)壓力也不正常。

1.2 排氣溫度不正常

排氣溫度不正常時(shí)指其高于設(shè)計(jì)值。從理論上講，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(duì)于空氣壓縮指數(shù)K=1.4).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)得多影響到換熱，則后面級(jí)的吸氣溫度必然要高，排氣溫度也會(huì)高。氣閥漏氣，活塞環(huán)漏氣，不僅影響到排氣溫度升高，而且也會(huì)使級(jí)間壓力變化，只要壓力比高于正常值就會(huì)使排氣溫度升高。此外，水冷式機(jī)器，缺水或者水量不足均會(huì)使排氣溫度升高。

1.3 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(mǎn)足使用者的流量要求，則排氣壓力必然要降低，所以排氣壓力降低是現(xiàn)象，其實(shí)質(zhì)是排氣量不能滿(mǎn)足使用者的要求。此時(shí)，只好另?yè)Q一臺(tái)排氣壓力相同，而排氣量大的機(jī)器。影響級(jí)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。

1.4 不正常的響聲

壓縮機(jī)若某些發(fā)生故障時(shí)，將會(huì)發(fā)出異常的響聲，一般來(lái)講，操作人員是可以判別出異常的響聲的。活塞與缸蓋間隙過(guò)小，直接撞擊；活塞桿與活塞連接螺帽松動(dòng)或脫扣，活塞端面絲堵檜，活塞向上串動(dòng)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(dòng)、脫扣、折斷等，軸徑磨損嚴(yán)重間隙增大，十字頭銷(xiāo)與襯套配合間隙過(guò)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)鹊龋稍陂y腔內(nèi)發(fā)出敲擊聲。由此去找故障和采取措施。

1.5 過(guò)熱故障

在曲軸和軸承、十字頭與滑板與活塞桿等摩擦處，溫度超過(guò)規(guī)定的數(shù)值稱(chēng)之為過(guò)熱。過(guò)熱所帶來(lái)的后果:1)加快摩擦副間的磨損；2)過(guò)熱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(guò)熱的原因主要有；軸承與軸頸貼合不均勻或接觸面積過(guò)小；軸承偏斜曲軸彎曲；潤(rùn)滑油粘度太小，油路堵塞，油泵油故障造成斷油等；安裝時(shí)沒(méi)有找平，沒(méi)有找好間隙，主軸與電機(jī)軸沒(méi)有找正，兩軸有傾斜等。

1.6 十字頭銷(xiāo)的處理

壓縮機(jī)運(yùn)行中十字頭銷(xiāo)端面壓緊螺釘斷裂及十字頭銷(xiāo)的脫落，會(huì)造成十分嚴(yán)重的事故，因而對(duì)于十字頭銷(xiāo)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(xiāo)錐面與十字頭體的配合應(yīng)無(wú)間隙，因?yàn)樵诶碚撋现v一旦存在間隙，接觸便為線(xiàn)接觸，對(duì)傳遞力及機(jī)組穩(wěn)定性影響很大，因?yàn)橐笈溲薪佑|面積應(yīng)在80%以上，如新進(jìn)的備件銷(xiāo)子與十字頭銷(xiāo)存在間隙，一定要按十字頭銷(xiāo)孔的錐度修配十字頭銷(xiāo)子。對(duì)于十字頭銷(xiāo)孔切不可修研，因?yàn)橐坏┬扪惺诸^錐孔，很可能造成以后銷(xiāo)子的軸向位置的改動(dòng)，對(duì)定位及潤(rùn)滑油的供給產(chǎn)生影響，如銷(xiāo)子的偏差過(guò)大可通過(guò)測(cè)量徑向尺寸，在車(chē)床上進(jìn)行定位修銼，再研磨，但最好還是采用合適的備件錐銷(xiāo)。

1.7 曲柄銷(xiāo)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(dòng)轉(zhuǎn)換為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，我公司一臺(tái)壓縮機(jī)在一段時(shí)間內(nèi)頻繁出現(xiàn)一級(jí)曲柄銷(xiāo)瓦偏磨損壞，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。

1)仔細(xì)檢測(cè)了曲柄銷(xiāo)軸承的間隙，十字頭銷(xiāo)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(xiāo)軸的橢圓度，更換了新了十字頭銷(xiāo)，保證了各部間隙。

2)連桿大小頭孔的平行度，利用專(zhuān)用工具檢測(cè)，十字頭銷(xiāo)孔對(duì)于一級(jí)曲柄銷(xiāo)軸的平行度，也利用專(zhuān)用工具進(jìn)行了檢測(cè)。平行度均不超0.02～0.03 mm，在允許范圍內(nèi)。

3)活塞桿的跳動(dòng)，設(shè)計(jì)值不超過(guò)0.07 mm/全行程，也在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

在以上三點(diǎn)均得到確認(rèn)無(wú)誤后，檢修后機(jī)組開(kāi)車(chē)僅3天，仍發(fā)生曲柄銷(xiāo)瓦的偏磨，最后發(fā)現(xiàn)是曲軸聯(lián)軸器的對(duì)中存在著問(wèn)題，導(dǎo)致曲軸的最遠(yuǎn)端發(fā)生偏斜最為明顯，從而造成了曲軸銷(xiāo)瓦的偏磨，通過(guò)重新找正曲軸與電動(dòng)機(jī)的同軸度及調(diào)整主軸瓦的間隙，徹底解決了曲軸銷(xiāo)瓦偏磨的問(wèn)題。

1.8 曲柄銷(xiāo)軸頸的損壞

對(duì)于大中型壓縮機(jī)，主軸頸及曲柄銷(xiāo)軸頸軸承的許用最大比壓分別為4～5 MPa、9.0 MPa。在檢修品質(zhì)保證的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)曲柄銷(xiāo)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(guò)對(duì)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)致軸瓦的損壞，也進(jìn)而解決了曲柄銷(xiāo)頸的損壞問(wèn)題。

1.9 活塞及活塞桿的損壞

壓縮機(jī)的使用中出現(xiàn)了一級(jí)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(tái)肩與活塞的中心線(xiàn)垂直度符合要求，活塞的兩端軸肩與活塞桿支撐面要配嚴(yán)，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(huì)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(duì)壓縮機(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)械性能以及光潔度也對(duì)活塞桿的壽命影響較大。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。

1.1 0 活塞桿跳動(dòng)的異常處理

一般情況下活塞桿的跳動(dòng)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(duì)中的情況下，允許的活塞桿水平徑向跳動(dòng)量應(yīng)為一個(gè)公差帶即:±0.000 15 mm行程，最大不超±0.064 mm，而垂直徑向跳動(dòng)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(guò)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(dòng)定位即可給予消除。而在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)如下異常情況，在活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，活塞桿垂直方向跳動(dòng)量一直較好，而僅在兩側(cè)死點(diǎn)突然發(fā)生大范圍跳動(dòng)變化，水平跳動(dòng)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(wèn)題，導(dǎo)致了活塞桿跳動(dòng)量的突變，處理方法為將氣缸內(nèi)壁的磨損臺(tái)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(dòng)量的異?，F(xiàn)象。

2 活塞壓縮機(jī)的事故原因及處理方法

1)曲軸斷裂:其斷裂大多在軸頸與曲臂的圓角過(guò)渡處，其原因大致有如下幾種:過(guò)渡圓角太小，r為曲軸頸；熱處理時(shí)，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(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，以及有的用戶(hù)為了提高品質(zhì)，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、疏松等。此外在曲軸上的油孔處起裂而造成折斷也是可以看到的。

2)連桿的斷裂:有如下幾種情況:連桿螺桿斷裂，其原因有:連桿螺釘長(zhǎng)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(kāi)的距離最大不得超過(guò)圓周的1/8即450；螺栓材質(zhì)加工品質(zhì)有問(wèn)題。

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(jì)上的疏忽，制造商的馬虎以及運(yùn)轉(zhuǎn)上的原因，斷裂較常發(fā)生。若保證設(shè)計(jì)、加工、材質(zhì)上都沒(méi)有問(wèn)題，則在安裝時(shí)其預(yù)緊力不得過(guò)大，否則使最大作用力達(dá)到屈服極限時(shí)活塞桿會(huì)斷裂。在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后，由于氣缸過(guò)渡磨損，對(duì)于臥式列中的活塞會(huì)下沉，從而使連接螺桿紋處產(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(shí)應(yīng)特別注意。此外，由于其他部位的損壞，使活塞桿收到了強(qiáng)烈的沖擊時(shí)，都有可能使活塞桿斷裂。

4)氣缸、缸蓋破裂；主要原因:對(duì)于水冷式機(jī)器，在冬天運(yùn)轉(zhuǎn)停車(chē)后，若忘掉將氣缸、缸蓋內(nèi)的冷卻水放盡，冷卻水會(huì)結(jié)冰而撐破氣缸以及缸蓋，特別是在我國(guó)的北方地區(qū)，停車(chē)后必須放掉冷卻水；由于在運(yùn)轉(zhuǎn)中斷水而未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，使氣缸溫度升高，而突然放入冷卻水，使缸被炸裂；由于死點(diǎn)間隙太小，活塞螺帽松動(dòng)，以及掉入缸內(nèi)金屬物和活塞上的絲堵脫出等原因都會(huì)使活塞撞擊缸蓋，使其破裂。

3 燃燒和爆炸事故

有油潤(rùn)滑壓縮機(jī)往往產(chǎn)生積碳問(wèn)題，這是所不希望的，因?yàn)榉e碳不僅會(huì)使活塞環(huán)卡在槽內(nèi)，氣閥工作不正常以及使氣流通道面積減小增加阻力，而且在一定的條件下積碳會(huì)燃燒，導(dǎo)致壓縮機(jī)發(fā)生爆炸事故。因此，氣缸中的潤(rùn)滑油不能供給太多，不能經(jīng)過(guò)很好過(guò)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。為了防止燃燒、爆炸發(fā)生，一定要計(jì)劃?rùn)z修，定期清洗儲(chǔ)氣罐和管道的油垢。引起壓縮機(jī)燃燒和爆炸事故還有如下操作方面的原因；壓縮機(jī)在用氫、氧、氮?dú)錃庳?fù)荷試車(chē)之前，沒(méi)有用低壓的氮?dú)鈱⒖諝怛?qū)除干凈而引起爆炸。因缺乏操作知識(shí)，開(kāi)車(chē)后沒(méi)有打開(kāi)壓縮機(jī)到儲(chǔ)氣罐的閥門(mén)，導(dǎo)致排氣壓力急劇升高導(dǎo)致爆炸。因此，要防止這類(lèi)事故發(fā)生，應(yīng)嚴(yán)格對(duì)壓縮機(jī)操作工進(jìn)行上崗前的培訓(xùn)，開(kāi)車(chē)前必須熟悉操作規(guī)程，密切注意壓力表數(shù)值。在一般中小型壓縮機(jī)中，最好將壓縮機(jī)到儲(chǔ)氣罐這段管路上的閥閘取消，只留下逆止閥即可。因?yàn)槿绻麎嚎s機(jī)高壓級(jí)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(shí)，即會(huì)引起爆炸，因此，操作人員在開(kāi)機(jī)前此時(shí)必須仔細(xì)檢修排氣閥、查找有無(wú)檢查漏氣部位，以避免壓縮機(jī)燃燒和爆炸事故的發(fā)生。

[1]英格索蘭內(nèi)部培訓(xùn)資料.

[2]郁永章，孫嗣瑩，陳洪俊.《容積式壓縮機(jī)技術(shù)手冊(cè)》[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[3]《活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)》編寫(xiě)組.[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1974.

[4]《中國(guó)壓縮機(jī)雜志》.