周暢，張巖，梁曼君

（1.沈陽(yáng)遠(yuǎn)大壓縮機(jī)股份有限公司，遼寧沈陽(yáng)110000；2.沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司，遼寧沈陽(yáng)110869）

4L-20/8型空壓機(jī)故障分析

周暢1，張巖1，梁曼君2

（1.沈陽(yáng)遠(yuǎn)大壓縮機(jī)股份有限公司，遼寧沈陽(yáng)110000；2.沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司，遼寧沈陽(yáng)110869）

機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)存在出現(xiàn)故障的可能性，關(guān)于空壓機(jī)故障的文章很多，針對(duì)4L-20/8型空壓機(jī)易發(fā)生的故障以及以往文章被大家忽視的一些問(wèn)題加以說(shuō)明，以供廣大壓縮機(jī)用戶參考。

4L-20/8型空壓機(jī)；故障分析

1　潤(rùn)滑油的流失

新安裝的4L-20/8型空壓機(jī)常發(fā)生的故障之一是潤(rùn)滑油的流失，一臺(tái)新機(jī)組安裝之后，運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)（工作壓力，溫度）均在設(shè)計(jì)規(guī)定值之內(nèi)，表面上看一切都很正常，但運(yùn)行幾天后發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油少了很多。檢查機(jī)身也不漏油，大量潤(rùn)滑油莫名其妙的流失了。發(fā)生這種情況的原因是一級(jí)填料泄漏造成的，4L-20/8型空壓機(jī)填料部件結(jié)構(gòu)是底部（靠近機(jī)身側(cè)）為刮油環(huán)，上部（靠近氣缸側(cè)）為密封環(huán)的合二為一結(jié)構(gòu)，該填料部件即起到刮油作用，防止機(jī)身內(nèi)的潤(rùn)滑油進(jìn)入氣缸，又起到防止氣缸內(nèi)的氣體外泄，密封氣體作用。當(dāng)刮油器工作狀態(tài)不佳，不能把粘附在活塞桿上潤(rùn)滑油全部刮掉，潤(rùn)滑油就會(huì)沿著活塞桿與刮油環(huán)之間的間隙進(jìn)入氣缸內(nèi)，致使?jié)櫥秃膿p；如果填料的密封環(huán)工作不佳，當(dāng)活塞部件向缸蓋方向運(yùn)動(dòng)時(shí)（即向蓋行程），一級(jí)氣缸的活塞下部空間就會(huì)形成負(fù)壓（氣缸內(nèi)的吸氣壓力低于大氣壓力），機(jī)身內(nèi)的大量油氣就會(huì)被吸到氣缸內(nèi)，尤其是刮油環(huán)工作效果欠佳時(shí)，油霧及液態(tài)潤(rùn)滑油就會(huì)進(jìn)入氣缸內(nèi)。試想，每分鐘幾百次的活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)將會(huì)有多少含油氣體（嚴(yán)重時(shí)候是液態(tài)潤(rùn)滑油）被吸到氣缸里，其潤(rùn)滑油的流失速度是非常驚人的，這就是壓縮機(jī)機(jī)身并不存在缺陷造成泄漏而潤(rùn)滑油大量流失的重要原因。有人會(huì)提出疑問(wèn)，為什么新機(jī)器會(huì)出現(xiàn)這樣問(wèn)題呢？原因在于壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家雖然在壓縮機(jī)出廠前做過(guò)空負(fù)荷試車或負(fù)荷試車，但空負(fù)荷試車的目的是檢查壓縮機(jī)的裝配質(zhì)量和零部件相互關(guān)系的正確性，如潤(rùn)滑油路是否暢通，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及各摩擦部位工作是否正常，根本檢查不出填料是否漏氣的問(wèn)題。即使經(jīng)過(guò)負(fù)荷試車的壓縮機(jī)，因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)間較短，填料的輕微泄漏問(wèn)題也不會(huì)被發(fā)現(xiàn)，往往都會(huì)被忽視掉，給壓縮機(jī)用戶帶來(lái)麻煩。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)也會(huì)出現(xiàn)潤(rùn)滑油流失的問(wèn)題，原因大多是因?yàn)樘盍系拿芊猸h(huán)、刮油環(huán)與活塞桿經(jīng)長(zhǎng)期的摩擦，磨損較嚴(yán)重時(shí)就會(huì)發(fā)生桿與環(huán)的縫隙加大。刮油環(huán)工作狀況不佳，潤(rùn)滑油刮不凈被活塞桿帶進(jìn)氣缸里，密封環(huán)的密封性能下降，氣缸內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓，加速了潤(rùn)滑油流失速度，這時(shí)必須更換新的密封環(huán)和刮油環(huán)，同時(shí)檢查活塞桿摩擦部件，看是否出現(xiàn)劃痕等影響密封性能的缺陷存在，磨損嚴(yán)重時(shí)要更換新的活塞桿。

判斷潤(rùn)滑油是否由氣體帶入氣缸最簡(jiǎn)單的方法是打開(kāi)中間冷卻器的排污閥，當(dāng)排出冷凝液為清水狀時(shí)，說(shuō)明壓縮機(jī)的填料部件（密封環(huán)及刮油環(huán)）工作狀況良好，氣缸注油的有油潤(rùn)滑壓縮機(jī)排污閥放出的油水混合物如為很清淡的乳白色，也是正常的。如果從排污閥放出的液體為乳白色（潤(rùn)滑油與水混合形成的乳白色溶液，類似肥皂水狀態(tài)）就說(shuō)明已有較大量潤(rùn)滑油進(jìn)入氣缸內(nèi)，此時(shí)應(yīng)及時(shí)更換刮油環(huán)、密封環(huán)。

為了壓縮機(jī)機(jī)身內(nèi)的通風(fēng)換氣，防止?jié)櫥蜌怏w形成高濃度的可燃性氣體引起爆炸燃燒的危險(xiǎn)發(fā)生，4L-20/8型空壓機(jī)在機(jī)身上設(shè)有一個(gè)呼吸器來(lái)達(dá)到這個(gè)目的，呼吸器的另一個(gè)功能是起到緩解填料部件泄漏形成負(fù)壓吸氣造成潤(rùn)滑油損耗的平衡作用。所以，對(duì)于呼吸器部件也應(yīng)該引起重視，經(jīng)常檢查該部件是否堵塞，如果呼吸器的金屬網(wǎng)被油污堵塞應(yīng)拆下呼吸器用清洗劑（如四氯化碳）清洗干凈，吹干后裝回原處。同時(shí)呼吸器還有另一個(gè)功能，就是當(dāng)從呼吸器排出的氣體有煙霧狀時(shí)，說(shuō)明填料部件的密封環(huán)已經(jīng)密封不嚴(yán)，泄漏嚴(yán)重，趕快停機(jī)檢查填料部件。

2　排氣量的下降

4L-20/8型空壓機(jī)排氣量達(dá)不到20 m3/min（進(jìn)氣狀態(tài)），并且逐漸在減少，可能由于下列原因造成的：

2.1活塞環(huán)磨損或開(kāi)口處同一方位安裝在活塞上

長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)，活塞環(huán)必然要磨損，活塞環(huán)均設(shè)計(jì)為開(kāi)口結(jié)構(gòu)，因此氣體會(huì)通過(guò)開(kāi)口處泄漏，磨損使活塞環(huán)徑向和軸向的厚度都在減少，徑向厚度的減少使活塞環(huán)開(kāi)口處的尺寸加大（活塞環(huán)的外徑在氣體力的作用下會(huì)貼緊氣缸徑面），活塞軸向厚度的減少使它在活塞環(huán)槽內(nèi)的間隙加大，這2個(gè)原因都會(huì)造成氣體泄漏量的加大。當(dāng)活塞環(huán)磨損到一定程度時(shí)，氣體力已經(jīng)不能使活塞環(huán)外徑緊密貼合在氣缸徑面上，排氣量將急劇下降，筆者在一水泥廠走訪時(shí)曾建議將一臺(tái)嚴(yán)重排量不足的4L-20/8壓縮機(jī)停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)的徑向厚度已經(jīng)磨去一半。

所以像灰塵較大的水泥廠類空壓站，應(yīng)設(shè)置進(jìn)氣過(guò)濾器，防止灰塵進(jìn)入壓縮機(jī)造成氣缸、活塞、活塞環(huán)的快速磨損，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

更換活塞環(huán)時(shí)，一定注意各活塞環(huán)的開(kāi)口不要在活塞體上處在一條直線位置上，活塞環(huán)開(kāi)口處應(yīng)錯(cuò)開(kāi)安裝在活塞體上，如圖1。

圖1　

這樣，活塞環(huán)在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)氣體的泄漏量才能降至最低，新更換活塞環(huán)的壓縮機(jī)如果排氣量不足，可能就是活塞環(huán)開(kāi)口處于同一方位造成的。

2.2吸排氣閥的損傷

氣閥工作壽命的長(zhǎng)短基本上決定了壓縮機(jī)正常工作周期。當(dāng)壓縮機(jī)的排氣溫度超過(guò)正常值時(shí)，大多由于排氣閥出現(xiàn)了故障，吸氣閥側(cè)的氣缸溫度升高則可能是吸氣閥出了問(wèn)題，而氣閥的故障大多是由于氣閥彈簧損壞造成的，故氣閥彈簧雖小，但卻是壓縮機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。氣閥彈簧的損壞一般并不是一組氣閥彈簧同時(shí)損壞，一組氣閥部件中，往往是先壞掉一兩個(gè)彈簧，其余的彈簧還是完好的，有的用戶為了節(jié)省成本，通常會(huì)用新彈簧直接補(bǔ)上損壞的彈簧，其余彈簧并不更換，然后組裝后裝機(jī)。這是非常錯(cuò)誤的，按技術(shù)要求，壓縮機(jī)同組氣閥彈簧的自由高度差不得超過(guò)0.2 mm，目的是使閥片壓在彈簧上時(shí)，每個(gè)彈簧受力均勻，這樣氣閥工作起來(lái)才能使閥片受力均勻，氣閥工作壽命才會(huì)長(zhǎng)，而新舊彈簧混裝在同組氣閥上時(shí)，由于舊彈簧已接近疲勞破壞周期，導(dǎo)致新舊彈簧剛度不同，也就是說(shuō)新舊彈簧作用在閥片上的力是不同的，無(wú)法保證閥片運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)，這將加速氣閥的損壞，縮短了整臺(tái)壓縮機(jī)的正常工作時(shí)間，所以新舊氣閥彈簧混裝是得不償失的，一定注意不要混裝彈簧。

閥蓋、閥座、閥片都會(huì)磨損造成氣閥漏氣，使排氣量下降，氣體排氣溫度升高，此時(shí)應(yīng)更換新氣閥組，有加工能力的企業(yè)可將閥蓋、閥座、修理加工。如果閥片平面用磨床磨平后，重新回用，以減少生產(chǎn)成本，但一般情況下閥片應(yīng)更換新的不再重新利用。

往往會(huì)出現(xiàn)這種情況，一臺(tái)運(yùn)行良好的壓縮機(jī)停機(jī)數(shù)日后，再啟動(dòng)壓縮機(jī)后明顯感到排氣量下降，排氣溫度也高了，大多數(shù)情況因?yàn)槲艢忾y銹蝕造成的。因?yàn)闅忾y的閥蓋、閥座大多都是用鑄鐵制造的，或用20Cr13馬氏體不銹鋼制造，鑄鐵很易生銹，馬氏體不銹鋼也易生銹，較長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)的壓縮機(jī)，特別是南方濕度較大地區(qū)，氣閥的銹蝕是避免不了的，銹蝕的氣閥由于密封不嚴(yán)，漏氣是自然的，排氣量自然下降，建議長(zhǎng)期停機(jī)的壓縮機(jī)應(yīng)將吸、排氣閥拆下涂上防銹油（閥片為PEEK塑料材質(zhì)的，閥片單獨(dú)拆下保管不要涂油），開(kāi)機(jī)前將氣閥用煤油清洗干凈，吹干組裝后回裝到壓縮機(jī)上，沒(méi)有經(jīng)過(guò)防銹處理的壓縮機(jī)開(kāi)機(jī)前應(yīng)拆下氣閥檢查一下，確定是否需要除銹工作，以確保壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3　氣缸缸徑的損傷

氣缸徑面與活塞環(huán)在摩擦過(guò)程中，除正常的磨損外，當(dāng)氣體中含有灰塵雜質(zhì)時(shí)，缸徑磨損將加快，硬質(zhì)的顆粒狀灰塵將氣缸徑面劃成溝痕，高壓端氣體會(huì)沿著溝痕向低壓端泄漏。排氣量隨著泄漏量的加大而降低，因此空壓站設(shè)置進(jìn)氣過(guò)濾器，較大空壓站設(shè)置過(guò)濾室就顯得尤為重要。

這里著重提醒壓縮機(jī)操作者注意，當(dāng)壓縮機(jī)停機(jī)較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，應(yīng)定期盤(pán)車，每星期至少盤(pán)車一次，以便更換壓縮機(jī)的活塞部件在氣缸里的相對(duì)位置，目的是防止氣缸徑面發(fā)生腐蝕。

鑄鐵材料的活塞環(huán)、支撐環(huán)與鑄鐵氣缸徑面長(zhǎng)時(shí)間接觸會(huì)形成縫隙腐蝕，聚四氟乙烯環(huán)與氣缸徑面長(zhǎng)時(shí)間接觸處會(huì)發(fā)生化學(xué)腐蝕，這些都會(huì)使氣缸徑面長(zhǎng)時(shí)間接觸處發(fā)生腐蝕，都會(huì)使氣缸徑面形成環(huán)狀溝痕，當(dāng)活塞部件在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些溝痕就會(huì)像刮刀一樣對(duì)活塞環(huán)、支承環(huán)進(jìn)行刮削，活塞環(huán)密封氣體的作用很快就會(huì)被破壞掉，排氣量將急驟下降，壓縮機(jī)將被迫停機(jī)?？梢?jiàn)，盤(pán)車對(duì)長(zhǎng)期停運(yùn)的壓縮機(jī)日常保養(yǎng)是多么的重要。

4　填料部件的泄漏

填料部件的作用是防止氣缸中氣體泄漏，一臺(tái)壓縮機(jī)能否正常運(yùn)行，排氣量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，填料部件的密封性能起到至關(guān)重要的作用。

引起填料部件泄漏的原因：（a）活塞桿拉毛或磨損嚴(yán)重及燒壞等情況；（b）填料密封環(huán)軸向間隙太小，有卡環(huán)現(xiàn)象（冷態(tài)時(shí)有間隙，而熱態(tài)時(shí)由于材料熱膨脹，使間隙過(guò)小或過(guò)盈），或者軸向間隙過(guò)大，活塞桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，密封環(huán)竄動(dòng)量過(guò)大，無(wú)法達(dá)到良好的密封作用；（c）填料密封環(huán)的預(yù)緊彈簧失效，不起預(yù)緊作用，密封環(huán)不能緊密貼合在活塞桿上，氣體發(fā)生泄漏。

以上為常見(jiàn)的填料泄漏原因，下面提到的一點(diǎn)是往往被忽視的，而卻最容易引起填料泄漏的因素，即填料盒中填料環(huán)安裝順序錯(cuò)誤，如圖2。

4L-20/8型空壓機(jī)的填料部件密封環(huán)多為兩種環(huán)組成，分別是切向密封環(huán)和徑向密封環(huán)。安裝時(shí)一定要將徑向密封環(huán)安裝在靠近氣缸側(cè)（即迎著壓力側(cè)），切向密封環(huán)安裝在靠進(jìn)機(jī)身側(cè)（如圖2），只有按照正確的順序安裝才能達(dá)到最佳密封效果，如安裝錯(cuò)誤將會(huì)使密封效果大幅降低，密封環(huán)與填料盒的軸向間隙亦應(yīng)符合隨機(jī)圖樣的規(guī)定值。

5　壓縮機(jī)有效轉(zhuǎn)數(shù)減少

一臺(tái)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的4L-20/8型空壓機(jī)排氣量逐漸減少，檢查填料部件無(wú)氣體泄漏，氣閥部件完好無(wú)損，氣缸鏡面沒(méi)有劃傷，活塞、活塞環(huán)也沒(méi)有毛病，運(yùn)行參數(shù)除指示功率略有下降外，吸排氣溫度，壓力都很正常，氣量到底為什么減少了呢？

其實(shí)，人們忽視了4L-20/8型空壓機(jī)是由皮帶傳遞運(yùn)動(dòng)的，屬于摩擦傳動(dòng)的機(jī)械類型。這類機(jī)械的特點(diǎn)是帶在工作時(shí)，由于帶與輪間的彈性滑動(dòng)和可能存在的幾何滑動(dòng)而產(chǎn)生的滑動(dòng)損失。正常的滑動(dòng)損失率一般在1%～2%，滑動(dòng)損失隨緊、松邊拉力差的增大而增大，隨帶體彈性模量的增大而減少。

圖2　

皮帶和皮帶輪在傳遞力運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，必然都會(huì)產(chǎn)生磨損，無(wú)論是帶或者輪磨損都會(huì)使帶的張緊力減小，從而使緊、松邊的拉力差增加造成滑動(dòng)損失加大，通俗的說(shuō)法就是皮帶輪的轉(zhuǎn)數(shù)丟失了。帶、輪磨損的越嚴(yán)重，轉(zhuǎn)數(shù)丟失的越多，排氣量減少的也就越多。解決的方法是：帶磨損嚴(yán)重時(shí)，更換同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的新帶；當(dāng)帶尚可使用時(shí)，可通過(guò)調(diào)整電機(jī)下面的調(diào)整螺栓提高帶的張緊力，減少滑動(dòng)損失來(lái)實(shí)現(xiàn)，特別提醒注意不要將帶調(diào)整過(guò)緊，要適可而止，（觀察兩皮帶輪下方的皮帶一定要存在撓度，不要拉直），防止皮帶斷裂傷人。

6　結(jié)語(yǔ)

4L-20/8型空壓機(jī)仍然是空壓機(jī)的重要機(jī)型之一，所以對(duì)4L-20/8型空壓機(jī)的故障分析以及故障的排除具有重要的意義。對(duì)于此類機(jī)型出現(xiàn)的問(wèn)題也要引起高度的重視。

［1］郁永章.往復(fù)活塞壓縮機(jī)［M］.西安：西安交通大學(xué)，2006.

［2］郁永章，姜培正，孫嗣瑩.壓縮機(jī)工程手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)石化出版社，2012.

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

［4］王迪生，楊紹侃.氮肥工業(yè)用活塞式壓縮機(jī)［M］.陜西：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1983.

Failure Analysis of the 4L-20/8 Type Air Compressor

ZHOU Chang1，ZHANG Yan1，LIANG Man-jun2
（1.Shenyang Yuanda Compressor Co.，Ltd.，Shenyang 110000，China；2.Shenyang Blower Works Group Corporation，Shenyang 110869，China）

Mechanical equipment has the possibility of failure in the process of operation.There are many papers about the air compressor fault.This paper aims at failure of the 4L-20/8 air compressor occurred easily and some problems overlooked by other papers.So it can make reference for the compressor users.

4L-20/8 type air compressor；failure analysis

TH457

B

1006-2971（2015）02-0054-04

2014-08-10