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离心式空压机故障分析与预防

2021-08-18

说起离心式空压机总觉得是神秘高科技的产品,其实也就是一个复杂而精密的发动机,“工业气体工程”已对离心机的结构和各部件都也详细介绍过,随着离心式空压机的普及,越来越多的保养、维修方式也得到了普及,了解简单的故障原因对保养和维修也就不用再“望机兴叹”了。
 
离心式空压机
 
简述
 
主要包括转子和定子两大部分,转子包括转轴、叶轮、平衡盘等等部件;定子包括排气汽缸、隔板以及轴承等等。电动机或汽轮机带动空压机的转动主轴开始旋转,旋转过程中产生离心力,在离心力的作用下,大量的气体将会被甩到扩压器中,后续加工气体能够快速顺畅地通过失去了大量气体后变成空气稀薄空间的空压机内空间,与此同时还会加大空压机自身的压力,气体就可以以更快的速度离开叶轮。在扩压器这个地方,经历了一个能量的转换过程,其转速在扩压器里开始减慢,这样,气体的转动动能就被转换成了空压机本身的静止的压缩能。
 
故障分析
 
Analysis
 
主要故障
 
离心式空压机离心力的偏移过大会造成空压机吸入大量灰尘,会影响空压机本身的工作效率。灰尘杂质进入空压机内部,污染了空压机内部,这一现象会造成内部细小的摩擦逐渐会最终导致高速转动叶轮的磨损,从而导致整个机组性能下降,甚至机组的报废。这一故障还有可能造成杂质堵塞空压机冷却器的气体通路,造成加工空气流通不顺畅,减少换热器的有效换热面积,严重影响空压机换热器的换热效率,最终导致空压机组加工气量减少,降低了空压机组的整体性能。
 
振动
 
在高速旋转运行过程中,伴着高速旋转机组会产生强烈的振动,由振动引发故障严重时很可能会导致设备部件损坏,不能正常工作。
 
1
 
转子
 
转子不平衡:有可能是叶轮吸入异物或表面积灰太多。转子在运输途中被 碰或者存放的支点不对造成的转子弯曲变形。叶轮轮盘或叶片频率不合适。转子上装的锁紧螺母没有把紧造成转子的零件松动。
 
转子不对中:由于机组热状态下转子中心出现不一致或地基下沉,产生偏差。
 
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2
 
联轴器
 
联轴器制造平衡不精或配错或轴向安装尺寸有误。齿式联轴器的齿有磨损导致联轴器接触不良。
 
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3
 
轴瓦
 
轴瓦间隙偏大,轴瓦型线不导致油膜涡动,油温过低导致涡动,瓦背过盈量不足导致的振动。
 
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4
 
气管路
 
设备运行热胀时,气管路安装不当,使机组出现受阻。
 
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5
 
气体激振
 
发生喘振现象,平衡盘密封引起的喘振。
 
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6
 
其他
 
由于驱动机的转子不平衡或者异常导致的空压机振动过大,由于液力耦合器引起的振动等原因。
 
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共振现象
 
振动是有频率的,那么共振现象就是当物体本身的振动频率与物质的固有频率达到一致在物质本身所产生的一种现象,虽然共振现象是有有益的方面,但主要提醒共振现象对离心式空压机的损坏。共振现象最为容易发生在转子的旋转过程。当转子的转动过程中所产生的离心力频率与转轴固有的频率达到一致的时候。转子就会发生共振现象。这样所产生的强烈的振动效果就会使器件不够灵活,直至整个空压机效率降低最后不能正常工作至报废。
 
转子的平衡
 
离心式空压机的转子是其主要部分,因为转动是从这里产生的,离心力也是从这里产生的。但是在机器的生产和检查过程中往往容易忽略掉一个转轴的动平衡的问题,因为生产过程中毕竟不是在使用的过程,出厂前往往注意到的是静平衡问题,没有注意到机器在长时间使用过程中动平衡也是十分重要的,机器的动态平衡是保证机器正常高效工作的前提,因此转子在出厂前必须进行动平衡试验,并配有相应的合格试验数据说明。动平衡没有保证也可能是由于制造、运输以及保管过程中的一系列不恰当问题导致转子上的零件互相连接松动。
 
安装及后期调整
 
即使各个零部件制造的再,再精密,如果各个零部件的连接不良,配件配料调整不够的话整个机器仍然不是一个合格的产品。这一问题有很多种情况,例如空压机本身的设计基础就不够不够牢靠。工作人员稍一不留神就会使得空压机的基础与上面我们所说的容易产生共振的构件相连接;另外轴承之间的间隙也是一个问题,主要是由于长时间润滑油供油不足或油品质量不合格引起的;最后要说的是机器的散热问题,空压机是大功率的工作器件。在工作过程中会有大量的机械能转换成的内能(在这里主要是热能),长时间有大量热量没有散发出去,对任何器件无疑都不是一件事,会影响器件内部测量设备的电阻组织,时间长后容易烧坏导线,出现测量设备失灵或误指示,严重的还会影响到人身安全。
 
润滑系统
 
在轴承之间加入润滑油主要是为了防止摩擦现象,摩擦严重会减少机器本身的寿命,如果润滑油不够清洁,其中掺杂了杂物(如沙粒)就会产生事倍功半的效果;如果润滑油油温控制不严格,如温度过低会导致出现润滑油不能在轴和轴瓦间形成有效的油膜,严重的情况会导致轴及轴瓦烧毁的事故;温度过高导致油品炭化,减少润滑油使用寿命,碳化物积聚在轴及轴瓦润滑面上,引起空压机组振动增加,轴及轴瓦温度上涨,甚至于在高速旋转过程中,产生电击现象,严重要更换换轴及轴瓦面,严重时必须停车,进行空压机揭盖,实施轴及轴瓦清洗处理甚至于更换轴及轴瓦。
 
分析
 
预防
 
&
 
振动预防
 
首先在初级生产零件过程中,一定要保证每个零件的精密度和准确度以及高效特征。振动主要是由于频率问题,另外还有就是零件内部的连接,一定要按着标准图纸的要求来连接各个零件。在连接之前做相应的频率计算。找零件重心在哪,保证机器与其传动线一致,防止由于频率过低振幅过大引发强烈振动从而导致机器损失和人员伤害。另外要定期检查机组清理转子,检查轴瓦、联轴器等部件。转子重新效验动平衡,检查驱动机及耦合器等;机组开车时正确操作各个阀门防止喘振等现象的发生。
 
动平衡调整
 
首先要校正动平衡,保证转轴与叶轮等其他零件之间的连接合理有规律。在投入使用之前就应该模拟使用进行检测,转子在使用前必须进行动平衡试验,并取得相应的合格试验数据说明,其次保证运输、安装过程的科学性、合理性。操作人员应严格按透平机操作规程执行,在变工况运行时要预防负荷突变。在变速运行时要将转速限制在允许速度内。转速太高会使转子过载,叶片、围带损坏;转速过低会使叶片陷入共振。当汽轮机内部发出碰击声或振动加剧时,应立即停机检查。在机组大检修时,应对通流部分进行全面细致检查,检查主要内容为:?叶片拉筋附近及叶片出口边缘。叶片表面冲蚀、腐蚀或损伤情况。在清洗叶片前,要检查结垢情况,并对其进行化学分析。对清洗后的转子应进一步对其叶片、做探伤检查,必要时应做动平衡检查。
 
摩擦及散热
 
在机器作业过程中一定要做润滑管理工作及换热器管理工作。经常检查,经常监督,加强管理,提高工作人员的工作责任心。
 
润滑系统
 
保证润滑油的质量,在更换、添加油时应严格遵守三级过滤制度,并且对新油进行抽样化验。油箱中的油应定期进行化学分析,一般是半个月一次。油品劣化时,应增加化验次数,当发现油品严重劣化时,应立即停机更换润滑油。
 
空滤
 
做空压机进口前的空气过滤器日常管理工作,做产品质量把关工作,确保购买的过滤器材质合格;空压机进口前的空气过滤器必须进行定期检查,根据外界环境的加工空气质量,定期进行空压机进口前的空气过滤器的更换,防止出现杂质灰尘进入空压机内部污染机体,磨损叶轮,堵塞加工空气通路,减小有效换热面积,影响空压机效率的现象发生
 
离心式空压机的使用过程中,维修和维护是相当重要的环节,为保证机组的顺利安全运行,不但要熟练掌握它的使用要求,更要掌握大量的维修知识,方能确保空压机能够安全、合理并且高效率的运行。

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