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        某輪風(fēng)冷7T2 空壓機(jī)連桿拉斷故障分析

        2021-05-31 07:41:36
        中文信息 2021年3期

        (交通運(yùn)輸部煙臺(tái)打撈局,山東 煙臺(tái) 264000)

        一、故障現(xiàn)象

        2021年4月1日0900時(shí),某輪二管輪在檢修一號(hào)水冷空壓機(jī)時(shí),啟動(dòng)二號(hào)空壓機(jī)為主用空壓機(jī),發(fā)現(xiàn)二號(hào)風(fēng)冷空壓機(jī)不打氣,中冷器壓力表沒有示數(shù)。立即停止二號(hào)空壓機(jī),進(jìn)行檢修。打開曲軸箱道門,發(fā)現(xiàn)低壓端連桿被拉斷。連桿瓦斷口呈現(xiàn)撕裂傷,連桿大端斷口呈斜切口。

        圖1 被拉斷的一級(jí)壓縮連桿大端

        二、活塞式7T2型空壓機(jī)工作原理

        1.設(shè)備介紹

        活塞式7T2型壓縮機(jī)是用于提供從300PSIG(21.2kg/c㎡)到500PSIG(35.2kg/c㎡)的空氣壓力。7T2型壓縮機(jī)為小型兩級(jí)往復(fù)式壓縮機(jī),其壓縮比和中間冷卻器效率設(shè)計(jì)合理,高壓空氣源供應(yīng)可靠。

        基本工作原理如下:空氣通過進(jìn)氣濾清器 和進(jìn)氣閥進(jìn)入第一級(jí)氣缸。在氣缸中被壓縮,并通過排氣閥排到中間冷卻器管道,第一級(jí)壓縮形成的熱量被散去。由于風(fēng)扇輪的作用使冷卻空氣在中間冷卻器翅片管中通過。第二級(jí)進(jìn)氣閥吸入冷卻空氣,送入第二級(jí)氣缸,并在氣缸內(nèi)空氣被進(jìn)一步壓縮到最終壓力。并通過后冷卻器和冷凝水分離器被強(qiáng)制排到外部空氣系統(tǒng)。

        2.啟動(dòng)卸載系統(tǒng)

        此系統(tǒng)的目的是壓縮機(jī)停止時(shí)釋放氣缸壓 力,容許在輕載情況下進(jìn)行啟動(dòng),增加驅(qū)動(dòng)裝置 和皮帶的使用壽命,降低過載繼電器跳閘的可能 性。系統(tǒng)按以下方法進(jìn)行操作。

        如圖2和圖3所示,離心式卸載裝置連接在曲軸端,這樣當(dāng)壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí),離心力作用在卸荷鐵上,并向外擺動(dòng)(參見圖2)。當(dāng)壓縮機(jī)停止時(shí),卸荷鐵縮回。推力銷彈簧將柱塞和推力銷向外移動(dòng),推動(dòng)導(dǎo)向閥,截留的空氣壓力通過曲軸箱端蓋上的管道氣缸和中間冷卻器排出,并通過進(jìn)氣消聲濾清器排放到大氣中。(參見圖3)當(dāng)壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí),離心力作用在卸荷鐵上并向外擺動(dòng),這使柱塞和推力銷向內(nèi)移動(dòng),導(dǎo)向閥關(guān)閉。氣缸壓力泄漏到大氣的通道被關(guān)閉,壓縮機(jī)以正常方法泵出空氣(參見圖2)。

        圖2 當(dāng)壓縮機(jī)在操作時(shí)卸荷鐵和推力銷位置

        圖3 當(dāng)壓縮機(jī)停止時(shí)卸荷鐵和推力銷位置

        三、故障原因分析

        連桿拉斷可能有如下幾個(gè)原因。

        1.潤滑油潤滑質(zhì)量不好

        如沒有及時(shí)不加油或使用了油品質(zhì)量差的潤滑油。曲軸箱內(nèi)的運(yùn)動(dòng)部件得不到有效潤滑,運(yùn)動(dòng)部件就會(huì)產(chǎn)生磨損,連桿軸瓦長時(shí)間偏磨,連桿產(chǎn)生機(jī)械疲勞,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),一旦遭受沖擊,最終就會(huì)造成連桿斷裂的嚴(yán)重后果。

        2.空壓機(jī)裝配不合格

        如果空壓機(jī)在拆裝時(shí),有部件裝配不合適,那當(dāng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),在曲軸的推、拉、拋?zhàn)饔孟?,連桿無法正常運(yùn)動(dòng),連桿就會(huì)在彎扭力作用下產(chǎn)生裂紋并斷裂,連桿軸瓦和連桿體分離,連桿大端損壞,連桿從曲軸上脫落。

        3.活塞拉缸

        如果活塞環(huán)斷裂,活塞在缸套中運(yùn)動(dòng)受阻,一旦拉缸,就會(huì)有連桿受力斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

        4.機(jī)器受到外力沖擊

        如果機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),受到外力沖擊震動(dòng),那么曲軸箱內(nèi)的運(yùn)動(dòng)部件極有可能損壞,從而造成連桿斷裂的后果。

        5.曲軸箱壓力過高

        如果啟動(dòng)卸載系統(tǒng)的放空閥卡住,高壓氣體進(jìn)入曲軸箱,造成曲軸箱高壓,當(dāng)活塞下行吸氣時(shí),阻力增大。活塞上行時(shí),壓縮空氣經(jīng)過中冷器,通過卡住的放空閥再次進(jìn)入曲軸箱,造成曲軸箱壓力進(jìn)一步加大。隨著機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的進(jìn)行,連桿產(chǎn)生彎曲形變,連桿彎曲后,抗交變負(fù)荷能力下降,在電機(jī)高速、高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)情況下,連桿最終被拉斷。

        四、故障原因排查與分析

        1.故障原因排查

        1.1 潤滑油潤滑不好的原因被排除。因?yàn)槎茌喸?021年3月20日剛換的潤滑油,且用的潤滑油是廠家指定的專用合成潤滑油XL740HT,并且換油時(shí)并未發(fā)現(xiàn)曲軸箱內(nèi)存在金屬顆粒,而且此空壓機(jī)在這段時(shí)間一直作為備用機(jī)使用,啟動(dòng)次數(shù)屈指可數(shù),這么短的時(shí)間磨斷連桿瓦的可能性微乎其微,同時(shí)除低壓連桿被拉斷外,高壓連桿和各運(yùn)動(dòng)部件都保持完好,所以不存在潤滑不好的問題。

        1.2 空壓機(jī)裝配不合格的原因被排除。這臺(tái)空壓機(jī)在2020年12月初進(jìn)行過拆檢,拆檢時(shí)并未發(fā)現(xiàn)連桿瓦等運(yùn)動(dòng)件有磨損的問題。此后機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)四個(gè)月,所以不存在空壓機(jī)裝配不合格的問題。

        1.3 活塞拉缸的原因被排除。連桿拉斷后,從缸套中取出活塞,發(fā)現(xiàn)缸套完好,活塞環(huán)也未出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象,所以不存在活塞拉缸導(dǎo)致連桿拉斷的問題。

        1.4 機(jī)器受到外力的原因被排除。除低壓端連桿被拉斷外,空壓機(jī)外觀和各運(yùn)動(dòng)件都保持完好,所以不存在機(jī)器受到外力沖擊的問題。

        1.5 曲軸箱高壓導(dǎo)致連桿拉斷被確定。拆下放空閥前的挺柱,發(fā)現(xiàn)挺柱與銅套之間存在卡頓的現(xiàn)象,并且放空閥內(nèi)部也存在銹渣的痕跡。由此可見,放空閥卡住導(dǎo)致曲軸箱高壓,從而造成連桿拉斷的可能性最大。

        2.故障分析

        放空閥是啟動(dòng)卸載系統(tǒng)的重要組成部分,7T2型空壓機(jī)就是依靠放空閥的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)卸載的目的。當(dāng)放空閥卡住,卸荷鐵和推力銷處在圖4位置。此時(shí)空壓機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn),一級(jí)壓縮的氣體進(jìn)入中冷器,然后通過中冷器與放空閥的連接管到達(dá)放空閥,放空閥被卡住無法關(guān)閉,壓縮氣體就通過放空閥與曲軸箱之間的管路進(jìn)入了曲軸箱,隨著機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn),曲軸箱內(nèi)的壓力越來越好高,當(dāng)活塞下行吸氣時(shí),阻力增大?;钊闲袝r(shí),壓縮空氣經(jīng)過中冷器,通過卡住的放空閥再次進(jìn)入曲軸箱,造成曲軸箱壓力進(jìn)一步加大。造成了一級(jí)活塞在給曲軸箱“打氣”的現(xiàn)象,隨著機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的進(jìn)行,活塞下行阻力越來越大,上行沖擊也越來越大,最終連桿產(chǎn)生彎曲形變,連桿彎曲后,抗交變負(fù)荷能力下降,在電機(jī)高速、高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)情況下,連桿最終被拉斷。

        圖4 當(dāng)壓縮機(jī)在操作時(shí)放空閥卡住的情況下卸荷鐵和推力銷的位置

        結(jié)語

        風(fēng)冷活塞式7T2型空壓機(jī)本身具有啟動(dòng)卸載系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸荷的功能,但當(dāng)放空閥卡住故障時(shí),卻會(huì)造成連桿拉斷的嚴(yán)重后果。而且通過咨詢廠家技術(shù)工程師,得知7T2機(jī)型活塞式空壓機(jī)由于放空閥卡住,導(dǎo)致曲軸箱高壓拉斷低壓連桿的事故多有發(fā)生。提醒我們在啟動(dòng)7T2型空壓機(jī)時(shí),一定要在機(jī)旁進(jìn)行觀察,一旦發(fā)現(xiàn)曲軸箱壓力升高,即量油孔有氣體排出,要及時(shí)斷電停機(jī),然后拆卸檢修放空閥和挺柱,避免曲軸箱高壓連桿被拉斷事故的發(fā)生。

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