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        往復式無油潤滑壓縮機易損件常見故障分析

        2019-06-11 11:00:38賈宏瀟
        商情 2019年11期
        關鍵詞:刮油閥片活塞環(huán)

        賈宏瀟

        【摘要】往復式無油潤滑壓縮機是燃氣行業(yè)中的重要生產設備,是氣體增壓過程中不可或缺的關鍵環(huán)節(jié)。在實際生產過程中,壓縮機是故障率相對高發(fā)的設備之一,其使故障率也是企業(yè)在日常生產中必須面對的問題。在這些故障中,尤其以易損件的故障最為普遍。

        【關鍵詞】壓縮機 易損件

        一、氣閥

        氣閥工作狀態(tài)的好壞是壓縮機技術發(fā)展的核心問題之一,往復式壓縮機有60%以上的故障發(fā)生在氣閥上。據(jù)某石化公司對壓縮機的故障統(tǒng)計,氣閥故障引起的停機次數(shù)占總停機次數(shù)的85%以上,減少停機損失將帶來可觀的經濟效益。

        1、閥體

        從設計的角度講,閥體首先要有足夠的強度,為了達到壓縮機的排量,要設計出足夠多的氣孔。通常氣孔是直的,即氣缸壓出(進入)的氣體通過直線(垂直于工作表面的直線)到達閥片(或氣缸),而有些壓縮機為了增大進排氣量會把導氣孔設計為弧形,使氣流變成螺旋狀,進而使氣缸吸入或者排出更多的氣體,提高機械效率。

        2、閥片

        閥片等運動元件有一定的質量,閥片與導向塊之間有摩擦力,環(huán)狀閥片經常采用柱形(或錐形)彈簧等結構,決定了閥片在開閉運動中不容易做到及時、迅速。由于閥片的緩沖作用較差,通常磨損嚴重。閥片的損壞主要包括:

        疲勞損壞——由于閥片承受著頻繁的撞擊載荷和彎曲交變載荷,閥片容易產生疲勞破壞。主要破壞形式是撞擊載荷引起的徑向斷裂。

        閥片磨損——環(huán)狀閥片與導向塊工作面之間產生的摩擦磨損,會減弱閥片強度,降低使用壽命。磨損量過大時,閥片可能卡死在導向塊上或者失去密封作用。環(huán)狀閥片在工作時轉動,將引起閥片邊緣磨損。

        介質腐蝕——壓縮介質本身有腐蝕性或介質中含有水分,工作時沖刷閥片,破壞閥片表面保護膜,在閥片局部地方出現(xiàn)腐蝕麻點或空洞,引起應力集中,產生腐蝕疲勞破壞。

        3、彈簧

        彈簧在氣閥中的作用是使氣閥正常打開或關閉。從設計的角度講,彈簧的彈力要符合要求,彈力過大時,會使進氣不足或不能進氣,使氣缸內進氣量減少甚至產生負壓,排氣時則會使排氣量減少溫度升高;彈力過小時會使進排氣閥無法正常關閉。彈簧歪斜會使彈簧變形時與彈簧孔壁發(fā)生摩擦磨損,強度下降而斷裂。另外積碳過多,也會加速彈簧的磨損,并使彈簧表面腐蝕,產生麻點、凹坑,引起應力集中,加速彈簧疲勞破壞。經常遇到的問題是彈簧一側磨損或斷裂,產生原因應該是彈簧發(fā)生偏斜與孔壁摩擦。

        二、活塞環(huán)、填料環(huán)、刮油環(huán)

        1、活塞環(huán)和支撐環(huán)

        活塞環(huán)裝入氣缸時,由于材料本身的彈性,產生一個對氣缸壁的預壓力。也就是說在工作時活塞環(huán)直接與汽缸壁發(fā)生摩擦,而汽缸壁的表面粗糙度很低,壓縮氣體時是靠活塞環(huán)和汽缸壁的接觸面密封的,所以如果氣缸內進入雜質,或者活塞環(huán)自身含有較硬雜質,就有可能將汽缸壁劃傷,或者活塞環(huán)表面不均勻損壞,進而影響密封效果和壓縮效率。所以活塞宜環(huán)采用耐高溫、耐磨的非金屬材料,在氣缸內有較硬雜質的時候,使活塞環(huán)先損壞,進而保護氣缸不被拉傷。

        通常氣體從高壓側第一道環(huán)逐級運動到最后一道環(huán)時,每一道環(huán)所承受的壓力差相差不同。第一道活塞環(huán)承受著較大的壓力差,并隨著轉速的提高,壓力差隨之增高。第二道承受的壓力差降低,以后各環(huán)逐級減少。這就是為什么活塞環(huán),尤其是高壓缸一側的活塞環(huán)磨損比中間嚴重的原因。

        2、填料環(huán)

        填料環(huán)是將氣缸內氣體與下部機械傳動部分隔離的重要部件,主要作用是密封,使被壓縮的氣體不會沿活塞桿流動。通常采用多級密封的方式,使氣缸內的高壓氣體逐級減壓。經常遇到的問題是:

        (1)壓縮機停止時,填料環(huán)不能很好地密封,但是運轉時可以正常密封。這是因為靜止時溫度相對較低,填料環(huán)與活塞桿不能很緊密的接觸,導致氣體沿活塞桿方向流動,開機時由于溫度升高,填料環(huán)產生形變,使其可以填補活塞桿間的微小縫隙。這種情況可能是填料環(huán)的表面粗糙度不夠高,或填料環(huán)內部有一定的應力。

        (2)壓縮機運轉時和停止時都不能很好的密封。填料環(huán)加工精度不夠或者公差錯誤,導致表面粗糙度不夠,或者間隙過大,填料環(huán)平面不能起到良好的密封作用,或活塞桿磨損。

        (3)填料環(huán)達不到額定的使用壽命。

        (4)填料環(huán)過熱導致變軟、融化。主要原因是填料環(huán)彈簧預緊力過大和材料的問題,預緊力過大會加大填料環(huán)與活塞桿的摩擦力,進而產生大量的熱,使填料環(huán)融化變形,也有可能是填料環(huán)材質、加工不合格。

        (5)填料環(huán)彈簧斷裂或變形。這種情況常發(fā)生在填料環(huán)單瓣上,是由于填料環(huán)受力不均勻,單側受力,或者填料環(huán)發(fā)生傾斜,填料環(huán)兩端厚度不同也會導致受力不均勻。此時,單瓣填料環(huán)會對彈簧產生一個切向力,由于活塞是往復運動,會使這種切向力加劇,長時間運轉就會導致彈簧斷裂。也有可能是彈簧質量不好,加工時有微小的瑕疵,往復運動加上自身的震動使金屬疲勞,進而斷裂。

        3、刮油環(huán)

        刮油環(huán)主要有單級非金屬整環(huán)刮油環(huán)和多級金屬分瓣刮油環(huán)兩種:

        (1)非金屬刮油環(huán)撓性好,能夠更好地貼合活塞桿,受熱后膨脹能夠使貼合面變得更緊密,結構簡單,維修更換方便。但由于只有一道環(huán),所以一旦環(huán)上有氣孔、雜質等制造缺陷,在使用時或者使用一段時間后就會影響到刮油效果,而且由于裝配時是要嵌入到外殼里面,檢修時幾乎必須要破壞刮油環(huán)才能拆卸,這樣即使刮油環(huán)沒有問題,也必須要更換新刮油環(huán),造成浪費。

        (2)金屬刮油環(huán)主要有鋁質和銅質兩種,經過試驗,鋁制刮油環(huán)的效果沒有銅質刮油環(huán)好,原因主要與材質的密度有關,鋁制刮油環(huán)材質相對比較疏松,分子間的間隙更大,加工后得到的表面粗糙度更大,使得刮油環(huán)與活塞桿產生微小的縫隙,造成漏油。分瓣式刮油環(huán)工作原理類似于填料環(huán),通過逐級降壓的方式,將潤滑油分流。金屬刮油環(huán)導熱性能好于非金屬刮油環(huán),熱膨脹系數(shù)小,由于其結構特殊,所以磨損時可以提供徑向補償,使用時間更長。

        結束語:在實際生產中,維修人員會遇到各種各樣的問題,這里列舉的只是一些常見問題。但無論什么樣的問題,只要以科學的角度,合理的分析,配合理論的指導和經驗的總結,不斷的探索和研究,相信都會迎刃而解。

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