【壓縮機網(wǎng)】引言

　　目前，隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步，全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機，因其采用密封脂潤滑及自潤滑材料，對壓縮介質(zhì)無(wú)污染，結構較為簡(jiǎn)單，成本不高，所以應用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。例如目前有高中低壓的氧氣、氦氣、六氟化硫氣、天然氣、氮氣、二氧化碳氣、氫氣、空氣等氣體介質(zhì)的全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機。據統計資料顯示，從能源角度來(lái)看，僅空氣壓縮系統電能消耗就占工業(yè)能耗的8～10%左右，可見(jiàn)壓縮機用途之廣泛。因此，全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機作為壓縮機家族的一分子，以其所具有的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越被廣大用戶(hù)所接受，市場(chǎng)占有率逐年提高，成為一種通用設備。實(shí)踐證明，通用技術(shù)設備——全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機，在工藝流程中可以擔負重要作用，使用可靠性被用戶(hù)所認可。那么如何提高全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機的可靠性，就成為全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮設計制造及使用者面臨的一大課題。

　　一、全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機的可靠性及故障

　　1、全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機的可靠性

　　在機械工業(yè)中，可靠性是指在規定的條件下和規定的時(shí)間內完成規定功能的能力，它包含了設計的可靠性、可維修性和耐久性等幾大因素。對一種機械產(chǎn)品而言，它的可靠性越高越好，可靠性越高意味著(zhù)無(wú)故障工作的時(shí)間越長(cháng)。全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機，其可靠性是指在特定的工藝流程條件下，全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機運行時(shí)無(wú)故障工作的能力。評價(jià)這種能力有兩種方式：一是平均無(wú)故障時(shí)間，二是平均無(wú)故障使用次數。由于全無(wú)油往復活塞壓縮機的結構特點(diǎn)：零部件較多、旋轉運動(dòng)無(wú)稀油潤滑、活塞密封件完全無(wú)潤滑地往復直線(xiàn)運動(dòng)，因此發(fā)生故障的概率也比較大，故障是全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機可靠性的最大影響因素。

　　2、全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機的故障

　　全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，技術(shù)趨于成熟，應用也比較廣泛，全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機的故障分析如下：

　　全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機屬于曲柄連桿機構的往復運動(dòng)，與往復壓縮機的故障相似，主要分為兩類(lèi):機械性能故障和熱力性能故障。機械性能故障主要有壓縮機運行過(guò)程中的噪聲過(guò)大，振動(dòng)導常及機體過(guò)熱等；熱力性能故障主要有壓縮機的壓力、排氣量、溫度等熱力學(xué)參數異?；虺^(guò)壓縮機的設定值等。

　　2.1 機械性能故障

　　(1)壓縮機振動(dòng)異常

　　壓縮機的部件出現松動(dòng)和磨損是引起壓縮機異常振動(dòng)的主要原因。壓縮機在正常工作過(guò)程中會(huì )有一定的振動(dòng)，只要振動(dòng)幅度在一定范圍內，則這種振動(dòng)是正常的；如果振動(dòng)幅度超過(guò)一定值，則就屬于振動(dòng)異常。當壓縮機的運行時(shí)間過(guò)長(cháng)時(shí)，各部件不可避免地會(huì )出現松動(dòng)和磨損的現象，這樣就會(huì )使各部件的連接不好，出現使機組不再維持平衡的慣性力及較大幅度的氣流脈動(dòng)，最終使振動(dòng)加劇。

　　全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機旋轉運動(dòng)副采用的是密封的滾動(dòng)軸承，其密封的潤滑脂往往是一次性的，并且相較于滑動(dòng)軸承，其承載能力弱，一但這些軸承損壞，則壓縮機的振動(dòng)往往明顯加劇。

　　(2)壓縮機噪聲異常

　　壓縮機是一種高噪設備，是一種綜合性的機械噪聲源。從性質(zhì)上講，它包含了機械性噪聲和空氣動(dòng)力性噪聲兩種類(lèi)型。全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機運行過(guò)程中的機械噪聲，主要是氣缸內的敲擊聲及曲柄連桿機構的運動(dòng)副軸承損環(huán)而出現的磨擦聲。敲擊聲又分為正常的敲擊聲和非正常的敲擊聲。正常的敲擊聲有調節器動(dòng)作產(chǎn)生的敲擊聲、閥門(mén)開(kāi)啟產(chǎn)生的敲擊聲等;非正常的敲擊聲是氣缸內的敲擊聲、機身內部的敲擊聲等。氣缸內的敲擊聲產(chǎn)生的主要原因有氣缸進(jìn)水、氣缸內有異物、活塞歪斜、活塞與活塞桿的配合出現松動(dòng)、氣缸和活塞支承環(huán)磨損嚴重等;機身內的敲擊聲產(chǎn)生的主要原因有十字頭與滑道的間隙過(guò)大、曲軸的平衡鐵出現松動(dòng)、曲軸的緊固件出現松動(dòng)、十字頭銷(xiāo)與十字頭體的配合間隙過(guò)大等。

　　全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機，氣缸全無(wú)油潤滑，采用自潤滑的密封及活塞支承材料，相較于金屬密封環(huán)，氣缸與活塞間的間隙要大很多，其磨損后也會(huì )影起壓縮機運行噪聲明顯異常。

　　壓縮機飛輪安裝不當或聯(lián)軸器的裝配不好、軸與飛輪的配合松動(dòng)時(shí)也會(huì )引起其它部件的敲擊異常。

　　設計時(shí)，壓縮機變型使用，若活塞力較大，飛輪矩過(guò)小，引起旋轉不均勻度過(guò)大，也會(huì )產(chǎn)生敲擊聲。這種情況一般新機器就會(huì )出現。

　　(3)壓縮機過(guò)熱

　　壓縮機在工作的過(guò)程中由于不斷對壓縮介質(zhì)進(jìn)行壓縮做功，因此導致產(chǎn)生的熱量較多，冷卻水或冷風(fēng)雖然可以帶走一部分熱量，但由功耗大產(chǎn)生的熱量多，加之換熱器受限，壓縮過(guò)程產(chǎn)生的熱量不可能完全被冷卻水或涼風(fēng)帶走，這就導致活塞、氣缸、氣閥等部件的溫度偏高，使機體的溫度經(jīng)常維持在高溫狀態(tài)，而高溫會(huì )給壓縮機的正常運行帶來(lái)危害。如果壓縮機氣缸的排氣溫度在260℃以上時(shí)，非金屬的自潤滑密封環(huán)可能會(huì )直接氣化，從而致壓縮機完全失效，如果在這樣的情況下，壓縮機沒(méi)及時(shí)停止還在繼續運行，壓縮機活塞直接與氣缸相接觸產(chǎn)生干摩擦，零部件急劇磨損，嚴重時(shí)甚至會(huì )引起爆炸和撞缸事故。壓縮機機體過(guò)熱產(chǎn)生的原因較多，主要有冷卻水不足、級間冷卻效果不好、不良、活塞桿彎曲、零部件間摩擦過(guò)大等。所以，一般地，全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機的級壓縮比不能取得太大。

　　全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機，目前受軸承承載能力所限，基本裝機功率不會(huì )太大。所以就冷卻方式來(lái)講，有不少是風(fēng)冷型的機器，對于風(fēng)冷型的壓縮機，就要注意使用環(huán)境溫度及風(fēng)扇和換熱器的運行狀況。一但通風(fēng)不良，壓縮機溫度急劇上升易導致故障出現。

　　2.2 熱力性能故障

　　(1)氣量不正常

　　氣量不正常是指壓縮機處理工作介質(zhì)的進(jìn)氣量或排氣量與正常工作時(shí)的值相差較大。引起壓縮機氣量不正常的原因比較多，這是因為，由克拉珀龍方程可知，氣量、壓力、溫度等各個(gè)熱力學(xué)參數之問(wèn)都是相互影響的，任何一個(gè)熱力學(xué)參數發(fā)生改變都會(huì )引起氣量的變化?？偟膩?lái)看，引起壓縮機氣量不正常的原因主要有壓縮機氣閥密封變差，壓縮機活塞密封環(huán)及填料密封環(huán)等密封件磨損過(guò)大而失效，以及氣缸、連接管道等密封不好發(fā)生泄漏。

　　(2)級間壓力不正常

　　全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機，根據不同工況，有單級與多級壓縮，這可以節省壓縮機的能耗，還可以提高壓縮機的性能。多級壓縮，級間冷卻的工作形式，在正常的工作過(guò)程中，后一級的進(jìn)氣應力應約等于前一級的排氣壓力，如果壓縮機中的任何一級的壓力參數出現異常都會(huì )導致整個(gè)壓縮機的各級間壓力出現異常的現象，通常來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生級間壓力不正常的原因主要有活塞壞磨損、氣閥等部件損壞。如某級排氣壓力升高，則是后一級氣閥出現故障。

　　(3)排氣壓力異常

　　排氣壓力出現的異常情況主要是壓縮機的排氣壓力降低，壓縮機壓縮后的氣體量不能滿(mǎn)足正常的流量需求，壓縮機達不到設計的氣量要求。如果不是因為工藝改變，用氣量增加，當排氣壓力降低時(shí)，很有可能是壓縮機出現了故障。這些故障的原因與氣量不正常及級間壓力不正常的原因有些相似，主要也是密封環(huán)與氣閥故障。

　　(4)排氣溫度異常

　　在壓縮機工作過(guò)程中有時(shí)會(huì )出現排氣溫度增高的現象，出現這種情況最可能的原因是壓縮機的級間冷卻效果出現惡化，這樣就會(huì )使下一級的排氣溫度升高，不僅影響了壓縮機的效率，而且也危害了壓縮機的正常運行。在排氣溫度出現異常的情況下，應綜合考慮壓力、溫度、氣量等各參數之間的關(guān)系，找出問(wèn)題的根源。

　　二、提高全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機可靠性的方法探討

　　上文對壓縮機中可能產(chǎn)生的故障進(jìn)行了分析，要提高全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機工作的可靠性，最關(guān)鍵的是對這些故障進(jìn)行預防，在出現故障的情況下能迅速找出故障的原因，及時(shí)排除故障。

　　(1)做好故障的預防工作

　　由于全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機用于工藝流程，一旦出現故障，會(huì )影響整個(gè)工藝系統的進(jìn)行；又由于全無(wú)油潤滑往復壓縮機是改型設計以應對特殊工況，因此必須要加強全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機故障的預防工作。

　　應從設計的角度把控故障率，即優(yōu)選壓縮機結構方案，嚴格控制壓縮機的活塞力，嚴格控制壓縮機的轉速。壓縮機的離心力與旋轉速度的平方成正比例，轉速的提高對壓縮機的振動(dòng)、壓縮機的換熱等都會(huì )產(chǎn)生明顯的影響，從而導致壓縮機的可靠性降低。

　　零部件結構要進(jìn)行設計與計算，嚴選零部件的抗疲勞及抗磨損強度。機械零件的強度受材料的性能、尺寸、表面質(zhì)量及工作時(shí)間等影響，均為隨機變量。機械零件的應力受載荷工況、應力集中、工作溫度、潤滑狀態(tài)等也都是隨機變量，它們都呈一定的分布狀態(tài)，設計中其安全系數都要大于1。

　　全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機設計時(shí)，要綜合考慮壓縮機的可維修性。為了能以最少的人力、物力和時(shí)間，而又不要求較高的操作水平，取得最好的維修效果。

　　應對全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機在運行過(guò)程中可能出現的故障及原因進(jìn)行匯總，比如對容易磨損的零部件進(jìn)行定期更換以防止壓縮機效能下降。同時(shí)，應加強壓縮機的檢修工作，采用先講的檢測技術(shù)對壓縮機的運行狀態(tài)進(jìn)行檢測監控，如采用壓力與溫度傳感器結合PLC控制進(jìn)行故障判斷及維護提示。

　　(2)做好壓縮機故障的診斷工作

　　壓縮機在運行過(guò)程中不可避免地要出現故障，如果能對故障進(jìn)行及時(shí)排除則會(huì )在很大程度上提高壓縮機運行的可靠性。排除故障的前提是找出故障，如前面所述，壓縮機故障的類(lèi)型和原因較為復雜，這給故障的診斷帶來(lái)了困難。為了提高全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機故障診斷的效率，結合壓縮機工作流程，可以采用故障樹(shù)分析法，對故障進(jìn)行診斷。故障樹(shù)本質(zhì)上是一幅邏輯關(guān)系圖，在這幅圖中以邏輯關(guān)系的形式將壓縮機的故障和引起故障的原因進(jìn)行層層表示出來(lái)，當壓縮機出現故障時(shí)，根據故障的表現，結合故障樹(shù)并借助PLC等示出的數據進(jìn)行分析，可以很方便地找出故障，這是目前系統工程中最常用的一種故障診斷方法。

　　三、結語(yǔ)

　　本文對全無(wú)油潤滑往復活塞壓縮機運行中常出現的故障及可靠性進(jìn)行了介紹，希望能為從事壓縮機運行和修的工作人員提供一些參考。

　　參考文獻

　　郁永章：《容積式壓縮機技術(shù)手冊》

　　《淺談天然氣壓縮機的可靠性》

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