王永健 陸君君

摘要： 空壓機(jī)在諸多行業(yè)都有應(yīng)用，常見類型有活塞式空氣壓縮機(jī)、螺桿式空壓機(jī)、離心式壓縮機(jī)等等。本文以某型號離心式空壓機(jī)組為例進(jìn)行該類空壓機(jī)的調(diào)試以及故障排除論述。首先闡述離心式空氣壓縮機(jī)調(diào)試及故障診斷、排除的重要意義，然后對CENTAC離心式空壓機(jī)進(jìn)行簡介，之后對設(shè)備的調(diào)試及故障原因進(jìn)行探討分析，并提出解決措施，對離心式空氣壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行展望，希望對同行業(yè)工作人員操作有所幫助。

Abstract： Air compressors are used in many industries. The common types are piston air compressors， screw air compressors， centrifugal compressors and so on. Taking a certain type of centrifugal air compressor unit as an example， this paper discusses the commissioning and troubleshooting of this kind of air compressor. This paper first expounds the significance of commissioning， fault diagnosis and troubleshooting of centrifugal air compressor， then briefly introduces CENTAC centrifugal air compressor， then discusses and analyzes the equipment commissioning and fault causes， puts forward solutions， and prospects the development trend of fault diagnosis technology of centrifugal air compressor， hoping to be helpful to the operation of staff in the same industry.

關(guān)鍵詞： 離心式空氣壓縮機(jī);控制原理;調(diào)試;故障排除

Key words： centrifugal air compressor;control principle;commissioning;troubleshooting

中圖分類號：U469.7 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）03-0073-03

0 ?引言

離心式空氣壓縮機(jī)在工作過程中，工作介質(zhì)為空氣，利用它的葉輪組件將氣體帶動起來，并做高速旋轉(zhuǎn)動作，進(jìn)而進(jìn)行不間斷的壓縮空氣生產(chǎn)工作。該種類型的空壓機(jī)優(yōu)點很多，比如工作壽命長、穩(wěn)定、供氣品質(zhì)高、可靠等，因此在工程領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。[1]

1 ?離心式空氣壓縮機(jī)調(diào)試及故障診斷、排除的重要意義

大型設(shè)備安裝完畢一定要進(jìn)行充分的調(diào)試與試車才可以實際投入使用，以防在實際運行過程中出現(xiàn)故障給企業(yè)帶來損失。從上世紀(jì)的八十年代開始，我國就已經(jīng)開始著手設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究了。在研究過程中，不斷借鑒發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)經(jīng)驗，再結(jié)合國內(nèi)實際情況進(jìn)行研發(fā)與應(yīng)用，在石化、化工、電力、航空、鋼鐵等行業(yè)都取得應(yīng)用，成果顯著。目前這項技術(shù)在原有的設(shè)備故障分析、檢測、防治方面基礎(chǔ)上，又發(fā)展出性能判別、質(zhì)量監(jiān)督、可靠性分析、維護(hù)管理等方面的重要技術(shù)手段。離心式空氣壓縮機(jī)在安裝調(diào)試之后出現(xiàn)故障問題，一定要及時進(jìn)行診斷與排除，總結(jié)經(jīng)驗，為將來的實際運行提供寶貴的參考。

本文以CENTAC離心式空壓機(jī)的安裝、調(diào)試，以及在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題、所采取的應(yīng)對措施等為切入點，總結(jié)提出離心式空氣壓縮機(jī)的調(diào)試和故障排除的典型經(jīng)驗，以期為同行業(yè)提供一些借鑒作用。

2 ?離心式空氣壓縮機(jī)的調(diào)試與故障排除

2.1 CENTAC離心式空壓機(jī)簡介

在航空發(fā)動機(jī)零部件試驗中，空壓機(jī)起到十分重要的保障作用。儀表工藝用氣、零部件試驗環(huán)境的建立都離不開空壓機(jī)提供的壓縮空氣。為保障高質(zhì)量的、穩(wěn)定的試驗用壓縮空氣，原來的流量小、使用年限長的設(shè)備已被體積小、流量大的新設(shè)備所代替。這種新設(shè)備就是英格索蘭離心式空壓機(jī)。

CENTAC離心式空壓機(jī)具備諸多優(yōu)點，重量輕、體積小、流量大、運行效率高、供氣均勻等。該種類型的離心式空壓機(jī)所采用的控制系統(tǒng)十分先進(jìn)，其運行效率較其他類型空壓機(jī)高，狀態(tài)較穩(wěn)定，而且成本不高。在實際工作中，更能節(jié)省動力消耗，與其他機(jī)型相較更易于操作，在防止喘振和降低故障發(fā)生頻率方面表現(xiàn)也十分優(yōu)秀。

CENTAC壓縮機(jī)是一種速度型三級離心式壓縮機(jī)，其采用的是完全浮動非接觸式石墨環(huán)密封，工作原理如圖1所示?？諝馔ㄟ^進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)入空壓機(jī)第一級，空氣通過葉輪的旋轉(zhuǎn)而獲得了較高速度，之后氣體就進(jìn)入擴(kuò)壓部分，完成速度到壓力的轉(zhuǎn)換;然后，通過中間冷卻器把熱量去除，提升效率;最后，通過分離器去除氣體冷凝水。在氣體被迫通過不銹鋼水分分離器后，其所攜帶的水分會減少。這個過程會有階段性的重復(fù)，一直到壓縮機(jī)的工作壓力達(dá)到即告完成。

CENTAC離心式空壓機(jī)所用的系統(tǒng)是CMC監(jiān)控系統(tǒng)，對于主電機(jī)啟動柜、預(yù)油泵、油加熱器等輔助設(shè)備，它們都能進(jìn)行控制，除此之外，所有壓力也都在它們的監(jiān)測和控制之下。CMC監(jiān)控系統(tǒng)對于空壓機(jī)的控制和保護(hù)起著十分關(guān)鍵的作用。其恒壓控制如圖2所示。

該種空壓機(jī)組的主要參數(shù)設(shè)定為額定排氣壓力1.0MPa，主電機(jī)功率為6500HP，進(jìn)氣壓力0.1MPa，主電機(jī)功率為6500HP，水壓在0.25MPa與0.55MPa之間，冷卻循環(huán)水耗水量2800l/min，潤滑油壓力在0.16MPa與0.21MPa之間。

2.2 離心式空氣壓縮機(jī)的調(diào)試

機(jī)組安裝、主電機(jī)測試、機(jī)組聯(lián)軸器連接等工作完成之后，要對機(jī)組的各項新年進(jìn)行測試與調(diào)節(jié)工作。在調(diào)試過程中，機(jī)組的喘振點、機(jī)械性能、節(jié)流電流等都進(jìn)行了測試與設(shè)置工作，對每臺新設(shè)備都進(jìn)行了24小時試車運行。在此期間，無論是軟啟動器、機(jī)組等方面，還是輔助設(shè)備等方面，都有著不同程度的典型性問題存在。諸如機(jī)組運行參數(shù)發(fā)生較大波動、啟動器故障、預(yù)潤滑油泵工作出現(xiàn)異常、供氣閥門異常等問題，下文將進(jìn)行詳細(xì)闡述與分析。

2.3 離心式空氣壓縮機(jī)故障排除

2.3.1 機(jī)組運行參數(shù)發(fā)生較大波動及其處理情況

CENTAC離心式空壓機(jī)采用的監(jiān)控系統(tǒng)是CMC。這種離心機(jī)監(jiān)視與控制系統(tǒng)是建立在微處理器基礎(chǔ)上的。CMC面板含有一個自定義計算機(jī)板（基本控制模塊），在該板上，有存儲芯片、微控制器，可對其他模塊進(jìn)行控制，實行各種輸入壓力、振動、溫度等數(shù)據(jù)的采集及分析工作。CMC利用喘振保護(hù)、性能控制來滿足各種壓縮空氣的系統(tǒng)要求。在機(jī)組達(dá)到喘振點前，喘振保護(hù)動作實施，即打開旁通閥，實現(xiàn)喘振保護(hù)效用。旁通閥的打開點是最小負(fù)荷，它會把一部分的空氣排出至大氣，使得壓縮空氣系統(tǒng)獲得所需空氣，依然是最小空氣量產(chǎn)生，最后避免空氣壓縮機(jī)出現(xiàn)喘振。在分組控制模式下，使用性能控制。該控制通過控制排氣閥、進(jìn)氣閥的運動來對空壓機(jī)耗電量等進(jìn)行影響和干預(yù)，實現(xiàn)機(jī)組穩(wěn)定運行效果。該機(jī)組在控制模式選擇上，選取的是調(diào)整控制。

在機(jī)組調(diào)試過程中，有一臺機(jī)組無論是在0.8MPa，還是1.0MPa哪種壓力下，機(jī)組的進(jìn)氣閥開度、電機(jī)電流、系統(tǒng)出口壓力都有較大波動出現(xiàn)。將控制參數(shù)中的P、I進(jìn)行了優(yōu)化，首先將最大與最小負(fù)荷的積分時間It調(diào)低，然后將最大負(fù)荷比例帶Pb參數(shù)調(diào)高。之后不斷進(jìn)行微調(diào)與嘗試，更改不同負(fù)荷狀態(tài)下的PI參數(shù)，最終得到It大概處于0.01rep/sec左右，Pb處于45左右時，機(jī)組系統(tǒng)參數(shù)正常，波動消失。

2.3.2 供氣閥門發(fā)生故障及其處理情況

電動金屬硬密封蝶閥是氣源站中一切供氣閥門所選用的一種閥門。該種閥門優(yōu)點很多，它省力、啟閉方便快捷、調(diào)節(jié)性能好、結(jié)構(gòu)很簡單、流體阻力小。但是在實際調(diào)試過程中，還是有問題存在的。下面將一一講解。

一是在某個開度帶壓情況下無法進(jìn)行動作。這個主要是因為閥門電機(jī)的轉(zhuǎn)矩不夠，點動控制閥門的控制信號時有滯后現(xiàn)象出現(xiàn)抑或是精度不高。出現(xiàn)這種情況，則對問題閥門適當(dāng)?shù)卦黾愚D(zhuǎn)矩，注意在操作過程中，閥門的開、閉要以勻速來調(diào)整。

二是閥門出現(xiàn)卡死情況。閥門的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)卡死會造成閥門無法動作，電機(jī)控制板損壞、保險損壞也會造成閥門卡死。一旦該類問題出現(xiàn)，要逐項排除風(fēng)險點，并將故障的部件及時進(jìn)行更換。

三是閥門無法遠(yuǎn)程操作。閥門設(shè)置沒有在遠(yuǎn)程控制的位置，I/O通訊中斷，閥門的電機(jī)控制板發(fā)生損壞等等都會導(dǎo)致無法遠(yuǎn)程。在操作過程中，要按照設(shè)備操作手冊進(jìn)行動作，一旦有問題發(fā)生，要對現(xiàn)場實際情況進(jìn)行一一檢查，并排除，直至發(fā)現(xiàn)故障點并修復(fù)。

2.3.3 啟動器發(fā)生故障及其處理情況

軟啟動器是本文所述離心式空氣壓縮機(jī)所選取的啟動器。在國外，軟啟動器被稱為Soft Starter，它將軟停車、輕載節(jié)能、軟啟動以及多種保護(hù)功能集成于一體，是一種新型的電機(jī)控制裝置。軟啟動器的調(diào)壓器是采用的三相反并聯(lián)晶閘管，它接入于電動機(jī)定子、電源之間。軟啟動器在整個機(jī)組的運行過程中扮演著十分重要的角色。

當(dāng)啟動完成后，軟起動器仍在在使用中，用于監(jiān)視機(jī)組電流電壓變化情況，保護(hù)機(jī)組運行。啟動器有著重要作用，在調(diào)試過程中，它出現(xiàn)了故障，工作人員也對其進(jìn)行了修復(fù)。

一是發(fā)生缺相保護(hù)。在工作時，電機(jī)因電流缺相發(fā)生電機(jī)振動。故障發(fā)生后，工作人員首先排除自身供電站問題，之后對軟啟動器進(jìn)行逐項檢查，確認(rèn)故障是晶閘管單元受損引起的，馬上進(jìn)行功率單元更換工作，之后軟啟動器正常，機(jī)組恢復(fù)正常。

二是發(fā)生過熱保護(hù)。調(diào)試期間，某臺機(jī)組突發(fā)停運，原因是軟啟動器報警溫度超高。故障發(fā)生后，立即進(jìn)行排查。首先排查晶閘管散熱器，查看散熱器是否有問題。之后又依次進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)軟啟動器微控制器出現(xiàn)故障引起警報誤報。對控制器進(jìn)行更換操作，之后機(jī)組運行正常。[2]

以上啟動器故障分析說明在設(shè)備出現(xiàn)故障時，要第一時間對容易引起設(shè)備故障的外部原因進(jìn)行排查，在逐一排查之后，如果還沒有發(fā)現(xiàn)原因，那么就要對設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行排查，尋找引起設(shè)備故障的內(nèi)部因素，最終將故障排除。從外到內(nèi)的排查方式對于快速查找故障大有裨益，可使得設(shè)備更好、更穩(wěn)定地運行。

2.3.4 機(jī)組預(yù)潤滑油泵工作異常及其處理情況

預(yù)潤滑油泵是負(fù)責(zé)實現(xiàn)潤滑油在整個機(jī)組內(nèi)部循環(huán)的設(shè)備，使用于機(jī)組開機(jī)前、停機(jī)后。預(yù)潤滑油泵在空壓機(jī)停機(jī)后、跳閘后、正常運行時的一切動作都是在CMC面板的控制下進(jìn)行的。將控制面板的電源接通，并在有密封空氣的基礎(chǔ)上，把預(yù)潤滑油泵啟動。這個時候，機(jī)組油箱內(nèi)的潤滑油會在預(yù)潤滑油泵作用力下發(fā)生循環(huán)運動，并將機(jī)組各相關(guān)部件全部潤滑。將空氣壓縮機(jī)的啟動按鈕按下，可編程定時器的啟動時間完成之后，預(yù)潤滑油泵工作將會停下。把停止按鈕按下，泵才會再次運轉(zhuǎn)至無密封空氣存在或切斷電源之時。

機(jī)組預(yù)潤滑油泵如果在正常使用狀態(tài)，那么就是上文所述的情況。但是在設(shè)備安裝完畢進(jìn)行調(diào)試時，空氣壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)過程當(dāng)中，預(yù)潤滑油泵突然自啟。在自啟時，對機(jī)組的油壓進(jìn)行檢查，也未發(fā)現(xiàn)有異常情況出現(xiàn)。當(dāng)故障發(fā)生后，要馬上對現(xiàn)場進(jìn)行檢查。首先查看預(yù)潤滑油泵的電機(jī)，看它是不是還在運轉(zhuǎn)狀態(tài)，如果是處于正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)則是控制信號的指示裝置出現(xiàn)異常，如果停運則控制信號的指示裝置無問題。該部分設(shè)備確認(rèn)無問題后，繼續(xù)對其他部分進(jìn)行檢查。相關(guān)的控制接線、油泵等部位查看時，要著重查看有沒有出現(xiàn)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，如有則立即排除。在本次操作中，以上步驟均為出現(xiàn)問題，繼續(xù)對其他部分進(jìn)行排查。經(jīng)過進(jìn)一步排查之后，發(fā)現(xiàn)位于潤滑油系統(tǒng)管線上的油壓感應(yīng)閥出現(xiàn)異常。使得預(yù)潤滑油泵和主油泵同時運轉(zhuǎn)的故障發(fā)生的原因在于調(diào)整螺母。在機(jī)組油壓調(diào)節(jié)工序完成之后，忽略了壓力感應(yīng)閥的調(diào)整螺母，未對其進(jìn)行擰緊固定。找出原因后，對其進(jìn)行擰緊加固，之后機(jī)組運行正常。

3 ?離心式空氣壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)發(fā)展趨勢

在基本不拆卸設(shè)備的情況下，對設(shè)備進(jìn)行故障診斷可減輕工作負(fù)擔(dān)，也減少因拆卸設(shè)備而占用的工作時間。離心式空氣壓縮機(jī)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)可幫助工作人員快速查找故障點，進(jìn)行維修。這種技術(shù)進(jìn)行的前提是要對設(shè)備過去以及現(xiàn)在運行中的各種數(shù)據(jù)詳盡掌握，在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行故障以及異常原因分析，還可對設(shè)備未來運行情況進(jìn)行預(yù)測，以便干預(yù)和解決[3]。這是一種新興的邊緣科學(xué)，在多種學(xué)科與實際應(yīng)用需求糅合中產(chǎn)生與發(fā)展，所涉及到的有電子學(xué)、傳感及測試技術(shù)、信號處理、計算機(jī)技術(shù)、識別理論、人工智能專家系統(tǒng)等多種基礎(chǔ)性的學(xué)科。在這些學(xué)科的基礎(chǔ)上，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)才得以綜合運用[4]。機(jī)械設(shè)備的種類是非常多的，而且它們的運行參數(shù)因機(jī)器而異，完全不同。而且不同的機(jī)械設(shè)備故障形式也不相同，涉及到高參數(shù)、高功率類的旋轉(zhuǎn)機(jī)械更為復(fù)雜。這類設(shè)備一般都價格昂貴，是大型的生產(chǎn)裝置中起到核心作用的關(guān)鍵設(shè)備。其設(shè)計、制造、安裝以及運維技術(shù)的要求很高，如果有故障發(fā)生，那么會產(chǎn)生很大的不良影響，嚴(yán)重耽誤生產(chǎn)運行。

離心式空氣壓縮機(jī)的在線監(jiān)測診斷技術(shù)的核心指導(dǎo)思想是預(yù)防事故發(fā)生，保障工作人員人身安全，保障生產(chǎn)設(shè)備安全，未雨綢繆，防患于未然。在線監(jiān)測診斷技術(shù)還能將設(shè)備維修的傳統(tǒng)制度改革創(chuàng)新，將原計劃檢修造成的過剩維修、漏修等現(xiàn)象減少。有數(shù)據(jù)表明，在國外，由預(yù)防性維修向預(yù)知維修的過渡已完成。故障在線監(jiān)測診斷技術(shù)可將故障提前排除，這樣使得零部件的使用壽命得以充分利用，維修的速度、精度也得到大幅度的提升，最終可提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

在礦用設(shè)備中，離心式空氣壓縮機(jī)是非常重要的裝置。該裝置的轉(zhuǎn)速高、功率大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此故障原因也很多、故障表現(xiàn)也很多，且故障多為不明顯的隱患，比如轉(zhuǎn)子的不平衡，碰摩、葉片故障、軸向竄動等問題。在實際運行中，如果突發(fā)故障，將會給生產(chǎn)帶來十分不利的影響，甚至造成安全事故。

使用離心機(jī)的在線故障檢測及診斷技術(shù)，對于機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)的隱患能及時察覺并進(jìn)行處理，能幫助機(jī)械設(shè)備更好地運行，為企業(yè)的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。在實際工作中，對機(jī)組的工作狀態(tài)下的溫度、振動情況、轉(zhuǎn)速等進(jìn)行監(jiān)控，從而對機(jī)組的運行狀況進(jìn)行實時地判斷以及了解;此外，實際工作中的關(guān)鍵特征信號要取得，這有利于現(xiàn)場動平衡的實現(xiàn)。

4 ?結(jié)束語

科技的進(jìn)步使得人們解放于危險工作，不再從事艱苦環(huán)境的勞動，所以，設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行十分重要。在設(shè)備安裝、調(diào)試過程中，一定要耐心、細(xì)致，在運行過程中，要定期進(jìn)行檢查，及時發(fā)現(xiàn)隱患并進(jìn)行處理。[5]本文通過對CENTAC離心式空氣壓縮機(jī)調(diào)試及故障排除的探討，給運行維護(hù)工作提供了一定的經(jīng)驗，希望對同行業(yè)工作所有幫助。

參考文獻(xiàn)：

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