往復(fù)式無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)易損件常見故障分析
2020-01-05 賈宏瀟
【摘 要】往復(fù)式無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)是燃?xì)庑袠I(yè)中的重要生產(chǎn)設(shè)備，是氣體增壓過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，壓縮機(jī)是故障率相對(duì)高發(fā)的設(shè)備之一，其使故障率也是企業(yè)在日常生產(chǎn)中必須面對(duì)的問題。在這些故障中，尤其以易損件的故障普遍。
【關(guān)鍵詞】壓縮機(jī)；易損件
一、氣閥
氣閥工作狀態(tài)的好壞是壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展的核心問題之一，往復(fù)式壓縮機(jī)有60%以上的故障發(fā)生在氣閥上。據(jù)某石化公司對(duì)壓縮機(jī)的故障統(tǒng)計(jì)，氣閥故障引起的停機(jī)次數(shù)占總停機(jī)次數(shù)的85%以上，減少停機(jī)損失將帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
1、閥體
從設(shè)計(jì)的角度講，閥體首先要有足夠的強(qiáng)度，為了達(dá)到壓縮機(jī)的排量，要設(shè)計(jì)出足夠多的氣孔。通常氣孔是直的，即氣缸壓出（進(jìn)入）的氣體通過(guò)直線（垂直于工作表面的直線）到達(dá)閥片（或氣缸），而有些壓縮機(jī)為了增大進(jìn)排氣量會(huì)把導(dǎo)氣孔設(shè)計(jì)為弧形，使氣流變成螺旋狀，進(jìn)而使氣缸吸入或者排出更多的氣體，提高機(jī)械效率。
2、閥片
閥片等運(yùn)動(dòng)元件有一定的質(zhì)量，閥片與導(dǎo)向塊之間有摩擦力，環(huán)狀閥片經(jīng)常采用柱形（或錐形）彈簧等結(jié)構(gòu)，決定了閥片在開閉運(yùn)動(dòng)中不容易做到及時(shí)、迅速。由于閥片的緩沖作用較差，通常磨損嚴(yán)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(chǎn)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(dǎo)向塊工作面之間產(chǎn)生的摩擦磨損，會(huì)減弱閥片強(qiáng)度，降低使用壽命。磨損量過(guò)大時(shí)，閥片可能卡死在導(dǎo)向塊上或者失去密封作用。環(huán)狀閥片在工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，將引起閥片邊緣磨損。
介質(zhì)腐蝕——壓縮介質(zhì)本身有腐蝕性或介質(zhì)中含有水分，工作時(shí)沖刷閥片，破壞閥片表面保護(hù)膜，在閥片局部地方出現(xiàn)腐蝕麻點(diǎn)或空洞，引起應(yīng)力集中，產(chǎn)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(guān)閉。從設(shè)計(jì)的角度講，彈簧的彈力要符合要求，彈力過(guò)大時(shí)，會(huì)使進(jìn)氣不足或不能進(jìn)氣，使氣缸內(nèi)進(jìn)氣量減少甚至產(chǎn)生負(fù)壓，排氣時(shí)則會(huì)使排氣量減少溫度升高；彈力過(guò)小時(shí)會(huì)使進(jìn)排氣閥無(wú)法正常關(guān)閉。彈簧歪斜會(huì)使彈簧變形時(shí)與彈簧孔壁發(fā)生摩擦磨損，強(qiáng)度下降而斷裂。另外積碳過(guò)多，也會(huì)加速?gòu)椈傻哪p，并使彈簧表面腐蝕，產(chǎn)生麻點(diǎn)、凹坑，引起應(yīng)力集中，加速?gòu)椈善谄茐?。?jīng)常遇到的問題是彈簧一側(cè)磨損或斷裂，產(chǎn)生原因應(yīng)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(shí)，由于材料本身的彈性，產(chǎn)生一個(gè)對(duì)氣缸壁的預(yù)壓力。也就是說(shuō)在工作時(shí)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(shí)是靠活塞環(huán)和汽缸壁的接觸面密封的，所以如果氣缸內(nèi)進(jìn)入雜質(zhì)，或者活塞環(huán)自身含有較硬雜質(zhì)，就有可能將汽缸壁劃傷，或者活塞環(huán)表面不均勻損壞，進(jìn)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(nèi)有較硬雜質(zhì)的時(shí)候，使活塞環(huán)先損壞，進(jìn)而保護(hù)氣缸不被拉傷。
通常氣體從高壓側(cè)道環(huán)逐級(jí)運(yùn)動(dòng)到道環(huán)時(shí)，每一道環(huán)所承受的壓力差相差不同。道活塞環(huán)承受著較大的壓力差，并隨著轉(zhuǎn)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(jí)減少。這就是為什么活塞環(huán)，尤其是高壓缸一側(cè)的活塞環(huán)磨損比中間嚴(yán)重的原因。
2、填料環(huán)
填料環(huán)是將氣缸內(nèi)氣體與下部機(jī)械傳動(dòng)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(huì)沿活塞桿流動(dòng)。通常采用多級(jí)密封的方式，使氣缸內(nèi)的高壓氣體逐級(jí)減壓。經(jīng)常遇到的問題是：
?。?）壓縮機(jī)停止時(shí)，填料環(huán)不能很好地密封，但是運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以正常密封。這是因?yàn)殪o止時(shí)溫度相對(duì)較低，填料環(huán)與活塞桿不能很緊密的接觸，導(dǎo)致氣體沿活塞桿方向流動(dòng)，開機(jī)時(shí)由于溫度升高，填料環(huán)產(chǎn)生形變，使其可以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(nèi)部有一定的應(yīng)力。
?。?）壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)和停止時(shí)都不能很好的密封。填料環(huán)加工精度不夠或者公差錯(cuò)誤，導(dǎo)致表面粗糙度不夠，或者間隙過(guò)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(dá)不到額定的使用壽命。
?。?）填料環(huán)過(guò)熱導(dǎo)致變軟、融化。主要原因是填料環(huán)彈簧預(yù)緊力過(guò)大和材料的問題，預(yù)緊力過(guò)大會(huì)加大填料環(huán)與活塞桿的摩擦力，進(jìn)而產(chǎn)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(zhì)、加工不合格。
?。?）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(cè)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(huì)導(dǎo)致受力不均勻。此時(shí)，單瓣填料環(huán)會(huì)對(duì)彈簧產(chǎn)生一個(gè)切向力，由于活塞是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，會(huì)使這種切向力加劇，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)就會(huì)導(dǎo)致彈簧斷裂。也有可能是彈簧質(zhì)量不好，加工時(shí)有微小的瑕疵，往復(fù)運(yùn)動(dòng)加上自身的震動(dòng)使金屬疲勞，進(jìn)而斷裂。
3、刮油環(huán)
刮油環(huán)主要有單級(jí)非金屬整環(huán)刮油環(huán)和多級(jí)金屬分瓣刮油環(huán)兩種：
?。?）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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhì)等制造缺陷，在使用時(shí)或者使用一段時(shí)間后就會(huì)影響到刮油效果，而且由于裝配時(shí)是要嵌入到外殼里面，檢修時(shí)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(fèi)。
?。?）金屬刮油環(huán)主要有鋁質(zhì)和銅質(zhì)兩種，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，鋁制刮油環(huán)的效果沒有銅質(zhì)刮油環(huán)好，原因主要與材質(zhì)的密度有關(guān)，鋁制刮油環(huán)材質(zhì)相對(duì)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(chǎn)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(guò)逐級(jí)降壓的方式，將潤(rùn)滑油分流。金屬刮油環(huán)導(dǎo)熱性能好于非金屬刮油環(huán)，熱膨脹系數(shù)小，由于其結(jié)構(gòu)特殊，所以磨損時(shí)可以提供徑向補(bǔ)償，使用時(shí)間更長(zhǎng)。
結(jié)束語(yǔ)：在實(shí)際生產(chǎn)中，維修人員會(huì)遇到各種各樣的問題，這里列舉的只是一些常見問題。但無(wú)論什么樣的問題，只要以科學(xué)的角度，合理的分析，配合理論的指導(dǎo)和經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，不斷的探索和研究，相信都會(huì)迎刃而解。
來(lái)源：《商情2019》年11期
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