壓縮機的故障原因及對策分析

摘要：壓縮機在運轉過程中，難免會出現一些故障，甚至事故。故障是指壓縮機在運行中出現的不正常情況，一經排除壓縮機就能恢復正常工作，而事故則是指出現了破壞情況。兩者往往是關聯的，若碰到故障不及時排除便會造成重大事故。 
    壓縮機是用來提高氣體壓力和輸送氣體的機械。從能量的觀點來看，壓縮機是屬于將原動機的動力能轉變為氣體壓力能的機器。隨著科學技術的發展，壓力能的應用日益廣泛，使得壓縮機在國民經濟建設的許多部門中成為必不可少的關鍵設備之一。壓縮機在運轉過程中，難免會出現一些故障，甚至事故。故障是指壓縮機在運行中出現的不正常情況，一經排除壓縮機就能恢復正常工作，而事故則是指出現了破壞情況。兩者往往是關聯的，若碰到故障不及時排除便會造成重大事故。 
常見故障及其原因和措施 
排氣量不足： 
排氣量不足是與壓縮機的設計氣量相比而言。主要可從下述幾方面考慮： 
1 進氣濾清器的故障 ：積垢堵塞，使排氣量減少；吸氣管太長，管徑太小，致使吸氣阻力增大影響了氣量，要定期清洗濾清器。 
2 壓縮機轉速降低使排氣量降低：空氣壓縮機使用不當，因空氣壓縮機的排氣量是按一定的海拔高度、吸氣溫度、濕度設計的，當把它使用在超過上述標準的高原上時，吸氣壓力降低等，排氣量必然降低。 
3 氣缸、活塞、活塞環磨損嚴重、超差、使有關間隙增大，泄漏量增大，影響到了排氣量。屬于正常磨時，需及時更換易損件，如活塞環等。屬于安裝不正確，間隙留得不合適時，應按圖紙給予糾正，如無圖紙時，可取經驗資料，對于活塞與氣缸之間沿圓周的間隙，如為鑄鐵活塞時，間隙值為氣缸直徑的0.06／100～0.09／100；對于鋁合金活塞，間隙為氣徑直徑的0.12／100～0.18／100；鋼活塞可取鋁合金活塞的較小值。 
4 填料函不嚴產生漏氣使氣量降低。其原因首先是填料函本身制造時不合要求；其次可能是由于在安裝時，活塞桿與填料函中心對中不好，產生磨損、拉傷等造成漏氣；一般在填料函處加注潤滑油，它起潤滑、密封、冷卻作用。 
5 壓縮機吸、排氣閥的故障對排氣量的影響。閥座與閥片間掉入金屬碎片或其它雜物，關閉不嚴，形成漏氣。這不僅影響排氣量，而且還影響間級壓力和溫度的變化；閥座與閥片接觸不嚴形成漏氣而影響了排氣量，一個是制造質量問題，如閥片翹曲等，第二是由于閥座與閥片磨損嚴重而形成漏氣。 
6 氣閥彈簧力與氣體力匹配的不好。彈力過強則使閥片開啟遲緩，彈力太弱則閥片關閉不及時，這些不僅影響了氣量，而且會影響到功率的增加，以及氣閥閥片、彈簧的壽命。同時，也會影響到氣體壓力和溫度的變化。 
7 壓緊氣閥的壓緊力不當。壓緊力小，則要漏氣，當然太緊也不行，會使閥罩變形、損壞，一般壓緊力可用下式計算：p=kπ/4 D2P2，D為閥腔直徑，P2為最大氣體壓力，K為大于1的值，一般取1.5～2.5，低壓時K＝1.5～2.0，高壓時K＝1.5～2.5。這樣取K，實踐證明是好的。氣閥有了故障，閥蓋必然發熱，同時壓力也不正常。 
排氣溫度不正常 
排氣溫度不正常是指其高于設計值。從理論上進，影響排氣溫度增高的因素有：進氣溫度、壓力比、以及壓縮指數（對于空氣壓縮指數K＝1.4）。實際情況影響到吸氣溫度高的因素如：中間冷卻效率低，或者中冷器內水垢結多影響到換熱，則后面級的吸氣溫度必然要高，排氣溫度也會高。氣閥漏氣，活塞環漏氣，不僅影響到排氣溫度升高，而且也會使級間壓力變化，只要壓力比高于正常值就會使排氣溫度升高。此外，水冷式機器，缺水或水量不足均會使排氣溫度升高。 
壓力不正常以及排氣壓力降低 
壓縮機排出的氣量在額定壓力下不能滿足使用者的流量要求，則排氣壓力必然要降低，所要排氣壓力降低是現象，其實質是排氣量不能滿足使用者的要求。此時，只好另換一臺排氣壓力相同，而排氣量大的機器。影響級間壓力不正常的主要原因是氣閥漏氣或活塞環磨損后漏氣，故應從這些方面去找原因和采取措施。 
不正常的響聲 
    壓縮機若某些件發生故障時，將會發出異常的響聲，一般來講，操作人員是可以判別出異常的響聲的。活塞與缸蓋間隙過小，直接撞擊；活塞桿與活塞連接螺帽松動或脫扣，活塞端面絲堵檜，活塞向上串動碰撞氣缸蓋，氣缸中掉入金屬碎片以及氣缸中積聚水份等均可在氣缸內發出敲擊聲。曲軸箱內曲軸瓦螺栓、螺帽、連桿螺栓、十字頭螺栓松動、脫扣、折斷等，軸徑磨損嚴重間隙增大，十字頭銷與襯套配合間隙過大或磨損嚴重等等均可在曲軸箱內發出撞擊聲。排氣閥片折斷，閥彈簧松軟或損壞，負荷調節器調得不當等等均可在閥腔內發出敲擊聲。由此去找故障和采取措施。 
過熱故障 
    在曲軸和軸承、十字頭與滑板、填料與活塞桿等摩擦處，溫度超過規定的數值稱之為過熱。過熱所帶來的后果：一個是加快磨擦副間的磨損，二是過熱量的熱不斷積聚直致燒毀磨擦面以及燒抱而造成機器重大的事故。造成軸承過熱的原因主要有：軸承與軸頸貼合不均勻或接觸面積過小；軸承偏斜曲軸彎曲、扭；潤滑油粘度太小，油路堵塞，油泵有故障造成斷油等；安裝時沒有找平，沒有找好間隙，主軸與電機軸沒有找正，兩軸有傾斜等。 
壓縮機的事故 
斷裂事故 
    曲軸斷裂：其斷裂大多在軸頸與曲臂的圓角過渡處，其原因大致有如下幾種：過渡圓角太小，r為曲軸頸) ；熱處理時，圓角處未處理到，使交界處產生應力集中；圓角加工不規則，有局部斷面突變；長期超負荷運轉，以及有的用戶為了提高產量，隨便增加轉速，使受力狀況惡化；材質本身有缺陷，如鑄件有砂眼、縮松等。此外在曲軸上的油孔處起裂而造成折斷也是可以看到的。
    連桿的斷裂：有如下幾種情況：連桿螺釘斷裂，其原因有：連桿螺釘長期使用產生塑性變形；螺釘頭或螺母與大頭端面接觸不良產生偏心負荷，此負荷可大到是螺栓受單純軸向拉力的七倍之多，因此，不允許有任何微小的歪斜，接觸應均勻分布，接觸點斷開的距離最大不得超過圓周的1/8即450 ；螺栓材質加工質量有問題。 
活塞桿斷裂：主要斷裂的部位是與十字頭連接的螺紋處以及緊固活塞的螺紋處，此兩處是活塞桿的薄弱環節，如果由于設計上的疏忽，制造上的馬虎以及運轉上的原因，斷裂較常發生。若在保證設計、加工、材質上都沒有問題，則在安裝時其預緊力不得過大，否則使最大作用力達到屈服極限時活塞桿會斷裂。在長期運轉后，由于氣缸過渡磨損，對于臥式列中的活塞會下沉，從而使連接螺紋處產生附加載荷，再運轉下去，有可能使活塞桿斷裂，這一點在檢修時應特別注意。此外，由于其它部位的損壞，使活塞桿受到了強烈的沖擊時，都有可能使活塞桿斷裂。 
    氣缸、缸蓋破裂：主要原因：對于水冷式機器，在冬天運轉停車后，若忘掉將氣缸、缸蓋內的冷卻水放盡，冷卻水會結冰而撐破氣缸以及缸蓋，特別是在我國的北方地區，停車后必須放掉冷卻水；由于在運轉中斷水而未及時發現，使氣缸溫度升高，而又突然放入冷卻水，使缸被炸裂；由于死點間隙太小，活塞螺帽松動，以及掉入缸內金屬物和活塞上的絲堵脫出等原因都會使活塞撞擊缸蓋，使其破裂。 
燃燒和爆炸事故 
    有油潤滑壓縮機中往往產生積碳問題，這是我們所不希望的，因為積碳不僅會使活塞環卡在槽內，氣閥工作不正常以及使氣流信道面積減小增加阻力，而且在一定的條件下積碳會燃燒，導致壓縮機發生爆炸事故。因此，氣缸中的潤滑油不能供給太多，不能讓沒有經過很好過濾，含有大量塵埃的氣體吸入氣缸，否則形成積碳與含有多量揮發物的氣體接觸導致爆炸。為要防止燃燒、爆炸發生，一定要計劃檢修，定期清洗儲氣罐和管道的油垢。 
    除此以外，引起壓縮機燃燒和爆炸事故還有如下操作方面的原因：壓縮機在用氫、氧、氮氫氣負荷試車之前，沒有用低壓的氮氣將空氣驅除干凈而引起爆炸。因缺乏操作知識，開車后沒有打開壓縮機到儲氣罐的閥門，致使排氣壓力急劇升高導致爆炸。因此，要防止這類事故發生，開車前必須熟悉操作規程，開車后，密切注意壓力表數值。在一般中小型壓縮機中，最好將壓縮機到儲氣罐這段管路上的閘閥取消，只留下逆止閥即可。此外，對壓縮機操作工應進行上崗前的培訓。 
    由于壓縮機高壓級氣閥不嚴密，使高壓高溫的氣體返回氣缸，在排氣閥附近產生高溫，當有積碳存在時，即會引起爆炸。為避免事故，此時必須檢修排氣閥、檢查漏氣部位，消除故障。