往复活塞式压缩机常见故障的分析文档格式.docx
- 文档编号:17822053
- 上传时间:2022-12-11
- 格式:DOCX
- 页数:5
- 大小:20.79KB
往复活塞式压缩机常见故障的分析文档格式.docx
《往复活塞式压缩机常见故障的分析文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《往复活塞式压缩机常见故障的分析文档格式.docx(5页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
这就要求蒸发管路设计和回气管路设计和施工必须有利于回油,常见的做法是采用下降式管路设计,并保证较大的气流速度。
对于温度特别低的制冷系统,如-85°
C和-150°
C医用低温箱,除选用高效油分离器外,通常还添加特殊溶剂,防止润滑油堵毛细管和膨胀阀,并帮助回油。
实际应用中,由于蒸发器和回气管路设计不当引起的回油问题并不罕见。
对于R22和R404A系统来说,满液式蒸发器的回油非常困难,系统回油管路设计必须非常小心。
对于这样的系统,使用高效油分可以大大减小进入系统管路的油量,有效延长开机后回气管无回油时间。
当压缩机比蒸发器的位置高时,垂直回气管上的回油弯是必需的。
回油弯要尽可能紧凑,以减小存油。
回油弯之间的间距要合适,回油弯的数量比较多时,应该补充一些润滑油。
变负荷系统的回油管路也必须小心。
当负荷减小时,回气速度会降低,速度太低不利于回油。
为了保证低负荷下的回油,垂直的吸气管可以采用双立管。
压缩机频繁启动不利于回油。
由于连续运转时间很短压缩机就停了,回气管内来不及形成稳定的高速气流,润滑油就只能留在管路内。
回油少于奔油,压缩机就会缺油。
运转时间越短,管线越长,系统越复杂,回油问题就越突出。
对于没有油压安全开关的全封闭压缩机(包括涡旋压缩机和转子压缩机)和部分半封闭压缩机),频繁启动引起的损坏是比较多的。
压缩机维护同样重要。
除霜时蒸发器温度升高,润滑油粘度减小,易于流动。
除霜循环过后,制冷剂流速大,滞留的润滑油会集中返回压缩机。
因此,除霜循环的频率以及每次持续的时间也需仔细设定,避免油位大幅度波动甚至油击。
压缩机缺油引起的磨损一般比较均匀。
如果润滑油很少或者没有油,轴承表面就会出现剧烈的摩擦,温度会在几秒内迅速升高。
如果电机的功率足够大,曲轴会继续转动,曲轴和轴承表面会被磨损或划伤,否则曲轴会被轴承抱死,停止转动。
活塞在气缸内的往复运动也是一样的,缺油会导致磨损或划伤,严重时活塞会卡在气缸内不能运动。
1.2润滑不足是导致磨损的直接原因。
缺油肯定会引起润滑不足,但油润不足不一定就是缺油引起的。
以下三种原因也可以造成润滑不足:
润滑油无法到达轴承表面;
润滑油虽已到达轴承表面,但是粘度太小,不能形成足够厚度的油膜;
润滑油虽已到达轴承表面,但是由于过热而分解掉了,不能起到润滑作用。
吸油网或供油管路堵塞、油泵故障等均会影响润滑油的输送,润滑油无法到达远离油泵的摩擦面。
吸油网和油泵正常,但轴承磨损、间隙过大等造成漏油和油压过低,会使远离油泵的摩擦面得不到润滑油,造成磨损和划伤。
回液是常见的系统问题,回液的一大危害在于稀释润滑油。
被稀释的润滑油到达摩擦面后,粘度低,不能形成足够厚度的保护油膜,久而久之会造成磨损。
回液量比较大时,润滑油会很稀,不但不能起到润滑作用,而且还会溶解冲刷原有油膜,引起制冷剂冲刷。
由于种种原因(包括压缩机启动阶段)没有得到润滑油的摩擦面温度会迅速攀升,超过175°
C后润滑油就开始分解。
“润滑不足-摩擦-表面高温-油分解”是一个典型的恶性循环,许多恶性事故包括连杆抱轴、活塞卡缸都与这个恶性循环有关。
润滑不足和缺油现象可以在拆开的压缩机中看到。
缺油一般表现为大面积、比较均匀的表面损伤和高温,而润滑不足更多的是在一些特定部位的磨损、划伤和高温,如远离油泵的轴承面等。
活塞上下运动时,活塞销的负载是在轴承表面的上部和下部之间轮换的,这可以让润滑油均匀地刷过活塞销,并提供足够的润滑。
如果排气阀片弯曲或者折断,或者压缩机长期高压比工作,将造成活塞销单侧润滑不足和磨损,孔隙增大。
活塞销有晃动间隙,活塞就会在上止点处被抛出并撞击阀片和阀板,产生撞击声。
因此,更换阀片时,应检查活塞销磨损情况。
2、气阀故障
气阀是一种机械自动阀门,主要作用是控制气体及时吸入与排出气缸。
气阀故障约占压缩机故障总数的60%。
气阀常见故障有三种:
一是气阀阀片与未经充分处理的工作介质接触,引发阀片粘附杂物﹑阀片腐蚀等问题;
二是阀片启闭时,与升程限制器和阀座发生周期性碰撞,使阀片出现微裂纹甚至断裂;
三是气阀弹簧出现磨损﹑断裂等。
2.1阀片故障
2.1.1阀片端面积有杂物
为了保障压缩机各部件的正常运转,减轻摩擦表面磨损,各运动副之间靠润滑油润滑。
这些润滑油在高温﹑高压条件下形成碳化物,集聚在阀片端面。
积炭的存在影响气阀的散热效率,导致阀片卡滞﹑气阀及管路堵塞等。
另外气体介质中含有的细微固体颗粒,在压缩机高压气流的推动下猛烈撞击阀片,易造成阀片损坏。
也有部分固体颗粒粘附在阀片上,把阀片垫高或腐蚀阀片,使阀片的密封性降低。
对于这类问题,要尽量提高工作介质的过滤精度,防止润滑油用量过大,减少积炭量。
此外要根据气体介质性质选用相应材质的阀片。
2.1.2阀片断裂
压缩机工作时,阀片与升程限制器的凸起处发生周期性碰撞,在此处形成很高的应力集中,形成微裂纹,并在此周期性碰撞的作用下,微裂纹逐渐扩展,最终导致阀片断裂。
另一方面,由于阀座中几条弹簧的作用力很难一致,或者气流在流经进排气腔时,由于阻力的影响在气流通道内产生气流脉动,使阀片运动不平衡,加快了阀片外缘与升程限制器的撞击速度和加大了撞击次数,从而加速了阀片的断裂。
为了延长阀片的使用寿命,可对升程限制器进行改造,加大阀片与升程限制器碰撞时的接触面积,使它们之间由原来的点接触碰撞变为面接触碰撞,从而降低应力集中。
2.1.3弹簧故障
气阀弹簧一般总处于周期性的被压缩或伸长状态,弹簧在升程中具有缓冲阀片与升程限制器的撞击作用,在回程中有辅助阀片自动复位并保证密封的作用。
当气体介质流经阀门时,作用在阀片上的气体压力超过进气压力时,阀片开启,弹簧在气体推力作用下被压缩。
当作用在阀片上的气体作用力小于弹簧的恢复力和缸内气体对阀片作用力之和时,弹簧恢复到自然状态,阀门关闭。
弹簧失效形式主要有折断和弹性改变,压缩机在工作过程中,随着流经阀门气体介质的作用力的变化,气阀弹簧作周期性的压缩﹑复位的往复运动,从而使得弹簧所承受的扭矩和弯曲应力发生相应的周期性的变化,这样容易导致弹簧发生疲劳破坏。
弹簧失效后会导致阀片不能准确﹑平稳地开启和闭合。
2.1.4弹簧表面质量
弹簧表面质量对弹簧的抗疲劳性能的影响很大,尤其是应力较大的排气阀弹簧,其表面即使受到微小的磨损,也会产生很大的应力集中,导致弹簧疲劳寿命降低。
螺旋压缩弹簧在外力作用下,正内侧表面所承受的应力最大,外侧表面最小[3]。
因此,当弹簧的内表面出现损伤时,损伤处就会产生很高的应力集中,形成断裂源。
同时,高温蠕变和渗碳作用也会使弹簧发生金相组织的脆性改变,加速弹簧断裂。
2.1.5弹簧选择不当
弹簧力直接影响气阀开启﹑闭合时的准确性。
若弹簧弹力选择得过小,阀片在关闭时,一方面会使阀片停留在升程限制器上的时间延长,阀片将在活塞更接近止点的位置﹑气流达到更低一些的速度时才开始关闭,以致活塞到达止点位置时阀片来不及落回阀座,出现滞后关闭的现象(如图1所示)。
延迟关闭会造成一部分气体回窜出去而使排气量减少;
另一方面,阀片在关闭时,阀片是在弹簧力和窜出气流推力的共同作用下撞向阀座,故能造成更加严重的敲击。
敲击会使阀片应力增大﹑阀片和阀座的磨损加剧,并导致气阀过早损坏;
而且敲击还会发出很大的噪音。
若弹簧弹力选择得过大,阀门开启时,气流推力不足以克服弹簧力而使阀片不能紧贴在升程限制器上,这会造成阀片在阀座和升程限制器之间来回跳动的振颤现象(如图2所示)。
此时阻力损失增加,且阀片来回撞击升程限制器和阀座,使阀片过早损坏。
2.1.6弹簧断裂
弹簧断裂,可引起阀片运动卡滞,以及引起阀片受力不均匀,甚至导致阀片断裂。
另外,弹簧断裂后,其碎片容易进入压缩机气缸,从而破坏气缸。
因此选用弹簧时首先要保证弹簧材质符合要求,从源头杜绝产生缺陷的根源。
其次在加工制造方面要严格把关,从原材料﹑机械加工到热处理等各环节均应按照技术要求进行。
3、活塞环故障
活塞环也是往复活塞式压缩机的一个易损件。
它的主要作用是依据自身特性密封活塞与气缸之间的间隙,防止气体从压缩容积的高压侧泄漏向低压侧,同时减少活塞与气缸壁面间的摩擦阻力。
3.1活塞环开口间隙过小
在活塞环的设计过程中,活塞环的开口间隙不是任意选取的,它是按活塞环在压缩温度下,沿圆周方向的伸缩量来确定的。
如果活塞环的开口间隙过小,活塞环受热膨胀后,开口完全封闭。
随着膨胀量的增大,活塞环就会沿径向延伸造成活塞环径向胀大,一旦活塞环在气缸内涨死后,引起活塞环和气缸内壁的接触温度急剧升高,使气缸壁面的油膜遭到破坏,润滑条件恶化,导致拉缸甚至引发活塞环断裂。
严重时使活塞环和气缸胀死在一起,产生电机超载,被迫停车,或造成烧坏电机﹑气缸破裂等重大事故。
3.2活塞环弹力的影响
在活塞环材料的选取上,应首先保证活塞环具有相应的弹力。
活塞环弹力大小是否合适对压缩机的效率以及经济性有直接影响。
弹力过大,在一定程度上强化了活塞与气缸间的密封效果,但同时也加剧了活塞与气缸壁间的磨损;
弹力过小,会导致活塞与气缸间的密封效果不佳,同样会加速活塞环的磨损。
因此在选用活塞环时要首先检查活塞环的弹力是否符合要求。
4、气缸过热
对于L型压缩机,按规定在正常工作时其气缸温度不得过160℃。
若气缸温度长时间超过160℃,就表现为气缸过热。
气缸过热会使缸内润滑油迅速炭化,积炭一旦燃烧就会引起爆炸,造成重大事故。
因此冷却水量要满足热平衡需要。
3.1产生原因
首先,检查冷却水系统,是否是冷却水供应不足。
其次,检查润滑系统,看看是否是润滑油供油量不足。
再者可能是因为吸排气阀腔漏气或窜气,排气阀片卡住﹑断裂等,使排气阀漏气返回气缸。
最后,可能是检修安装时气缸与十字滑道不同心,造成活塞与气缸壁摩擦等原因所造成。
3.2故障排除
冷却水主要是降低气缸和排气的温度,使气缸内润滑油保持一定的粘度,保证润滑效果,减少润滑油的分解,延缓结垢,从而提高安全性。
若因冷却水供应不足,应适当加大冷却水的供应量。
空压机的润滑作用主要是冷却和润滑运动副的摩擦表面,减少运动件的磨损和消耗的摩擦功。
若因供油不足或中断,应适当调节注油量的大小。
其它故障如活塞环磨损、断裂,气缸内表面拉毛等,应及时进行镗缸或更换新的零部件。
若气缸与十字头滑道不同心,应停止使用并检修。
5 结束语
综上所述,往复式压缩机的常见故障大多发生在气阀﹑弹簧﹑活塞环及气缸等几个易损部件上。
在分析往复式压缩机上述常见故障和引发原因的基础上,本文提出了如下措施:
加强工作介质的过滤精度;
选用合适材料的阀片、弹簧;
满足压缩空气热平衡的需要,提供足够的冷却水,降低排气温度;
控制润滑油的使用量,维持润滑油的粘度﹑强化润滑效果,延缓结垢,提高产气量。
有针对性地对压缩机易损部件进行定期检修和合理维护,可延长压缩机易损件的使用寿命,提高运行的经济性。
参 考 文 献
[1] 金光熹,杨绍佩.压缩机可靠性[M].北京:
机械工业出版社,1988.
[2] 吴宇.不良润滑对往复活塞式压缩机气阀的危害
[J].金陵科技,2003,6(10):
22~16.
[3] 中国机械工程学会材料学会主编.弹簧的失效分析
[M].北京:
[4] 朱圣东,邓建,吴家声.无油润滑压缩机[M].北
京:
机械工业出版社,2001.
(收稿日期:
2007203218)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 往复 活塞 压缩机 常见故障 分析