单位文秘网 2021-07-04 08:06:25 点击: 次
摘 要 往复式压缩机是化工类企业的重要设备,在生产活动中扮演着重要角色,一旦发生故障可能会给企业造成巨大的损失。因此,做好压缩机的维护,及时有效地监测诊断故障原因,提高往复式压缩机运行工作的可靠性,是化工企业的重点工作之一。文章分析了往复式压缩机运行过程中的几种常见故障,并对其故障原因及维护措施进行了探讨。
关键词 往复式压缩机;故障分析;维护;控制措施
中图分类号:TH45 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)17-0104-02
往复式压缩机属于容积式压缩机,是使一定容积的气体顺序地吸入和排出封闭空间提高静压力的压缩机。因其具有成本低、制造技术成熟、热效率高、耗电少、实用性强、装置系统简单等优点,被广泛应用到现代化工企业的生产过程中,用来提高气体压力和气体输送。但是,由于往复式压缩机设计原理及自身结构特点和工况的复杂性(比如往复运动造成压缩空气不能连续排出、有脉动;设备运动部件较多;运行中受力不均衡,无法控制往复惯性力;多级压缩,结构复杂),使得其易损部件多,故障率高,可靠性差,易影响企业的正常生产和运行,甚至一次故障的停车事故会导致高达千万元的经济损失,所以提升压缩机的运行工作稳定性是十分重要的[1]。
1 往复式压缩机常见故障分析
工艺问题、气阀、填料、活塞杆与轴瓦等各方面的因素都可能导致往复式压缩机出现不同故障,按照机理可将故障划分机器热力性能故障和机械功能故障,机器热力性能故障的现象及故障起因见表1,机械功能故障的现象及可能原因见表2。
表1 往复式压缩机热力性能故障
现象引起故障的可能原因
排气量不足气阀泄漏、填料漏气、活塞组件泄漏、管路连接法兰垫片破损等
压力不正常气阀泄漏、压力表故障、油路堵塞、吸气压力低、水压不正常等
温度异常气阀泄漏、汽缸拉伤、填料函故障、水路故障、形位超差等
表2 往复式压缩机机械功能故障
现象引起故障的可能原因
异常声响活塞故障、联接松动、阀组损坏、间隙超差等
异常振动间隙过大、联接松动、过度磨损、管路气流脉动等
过热汽缸过热、轴承过热、十字头过热、活塞杆过热等
1)气阀故障。气阀是往复式压缩机的重要零部件,气阀出现故障则直接影响压缩机的排气量,降低压缩机的工作效率。据统计,压缩机约有60%的故障是由气阀引起的,可见,加强对气阀的监测和诊断十分必要。造成气阀故障的因素主要有以下几点:首先,润滑剂的影响。选择合适的润滑油,能够延长压缩机的使用寿命,但如果润滑油的质量差,则会造成活塞环被卡住,从而破坏活塞与气缸间的紧密性,使得润滑油泄漏,污染排气阀,甚至在高温的排气阀上出现焦化,造成排气阀不能紧密关闭,降低气阀的排气量,最终导致压缩机故障。其次,气体中的异物。气体中的异物,如铁锈、腐蚀性粉粒或其他杂物、颗粒,这些异物掉入阀座与阀片之间,会造成气阀的关闭不严,形成漏气,不仅会影响排气量,还会对间级压力和温度有所影响。再次,气阀断裂货阀座密封损坏等造成气阀漏气。
2)活塞环故障。活塞环一般是由灰铸铁制成的方形断面的开口圆环,是往复式压缩机较易损的零件,其主要用途是利用自身张力使环的外表面紧贴在汽缸镜面上,环的端面紧贴在活塞槽的壁面上,用来防止气体的泄漏。如果活塞环的开口间隙过小,压缩机工作时,活塞环会受热膨胀,开口会封闭。膨胀量继续增大时,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涨死在一起,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[2]。
3)填料函故障。填料函制造不符合要求、安装时没有严格对中填料函中心与活塞杆,造成运行中的过度磨损、拉伤,形成漏气。
4)滤清器故障。滤清器积垢严重造成堵塞,吸气管过长或管径太小造成吸气阻力过大,都会使排气量降低。
5)冷却水路故障。冷却水路受阻或冷却水供应不足会导致气缸温度过高。
6)轴瓦失效。轴瓦失效的原因有很多,首先,润滑油粘度高或润滑系统出现铁屑、巴氏合金颗粒等其他原因造成的润滑不良会使驱动位置曲轴轴承和连杆位置磨损严重,甚至造成轴瓦失效。其次,轴瓦质量不合格,定位瓦表面在涂巴氏合金时产生气泡,当压缩机运行时,气泡受力破裂,造成定位瓦表面巴氏合金脱落,导致轴瓦烧损、失效。再次,定位瓦接触面不均匀、接触面较小导致系统运行时定位瓦两侧承载较重,很容易造成轴瓦的烧损。
2 往复式压缩机故障诊断
往复式压缩机故障监测诊断大概分为故障信号采集、提取特征信息、状态识别、诊断决策四项内容,但由于压缩机结构复杂、零部件较多,其故障诊断仍旧是研究的难点。在国外,美国学者曾专门对汽缸内侧的压力信号进行过研究和分析,通过压力信号图像判断气阀故障及活塞环的磨损;捷克学者通过对千余种不同类型压缩机的参数整理,建立了常规参数数据库,用来评定压缩机的工作状态。在国内,有些专家对压缩机缸盖振动信号进行过研究,以期寻找到压缩机故障的诊断依据。国内外专家经过数年的研究,压缩机的故障诊断技术取得一定的突破,但仍然没有一种技术能很好的对压缩机的运行实现在线状态监测及实时诊断。
1)热力性能参数检测。热力性能参数检测具有较长的研究历史,是通过对热力性能参数的测量和分析来判断压缩机的状态,如对压缩机的排气量、排气压力、油温、水温、冷却水量等的测量,并以此为依据判断压缩机相关部件的故障。但实践证明,这一方法对故障的检测准确性较低且缺乏预测性,因此,主要被用于对压缩机工艺参数及运行状态的检测。
2)振动噪声检测。振动信号检测是通过对机器运行时的不同部位振动信号进行分析,以诊断机器故障。如借助机器表面的振动信号,诊断活塞、汽缸、气阀和主轴承等部件的状态;通过振动传感器对气缸头进行监测,分析缸内故障信息;利用润滑油管路内的压力波信号诊断压缩机轴承故障等等。但由于压缩机工作过程中气阀的开启、关闭,活塞、连杆、十字头往复运动产生撞击和噪声,并且各缸之间的撞击和噪声相互干扰,常规频谱分析很难提取和识别故障特征信息,同时,往复式压缩机工况不断变化,造成其信号不平稳,因此,这一方法仍然具有一定的局限性。
3)油液分析。油液分析是通过对油液本身物理化学性能(如润滑油的粘度、酸度、水分、燃油、闪电等)和油液中摩擦副磨损信息(如光谱、铁谱、颗粒计数等)的采集和分析,得出压缩机故障结论的方法。油液分析是设备状态监测与故障诊断中常用手段,通常在监测诊断齿轮箱、压力系统和传动装置故障时,对判断由机械磨损产生的故障很有效[3]。
4)人工智能诊断。近年来,随着计算机技术和人工智能领域的不断发展,专家系统和神经网络技术已经被广泛应用于往复式机械的故障诊断。故障诊断专家系统是基于大量的实践经验和领域专家知识的一种智能化计算机程序系统,它能够借助人类知识采取一定的搜索策略和推理手段解决复杂的、难度较大的系统故障诊断问题。这一方法具有推理预测简单、解释机制强等优点,但其存在获取知识有一定瓶颈、自学是否可靠、推理机制过于简单等问题。人工神经网络是一种分布式并列处理系统,该处理系统具有较大的规模,同时具有自学习性及联想记忆等特点,能够从故障中学习,在故障诊断系统中对其进行有效的应用能够对现阶段专家系统面临的问题进行良好的解决,但是由于其具有模糊的诊断推理及较弱的诊断解释机制,同时很难建立起复杂系统的模型[4]。因此,在实际应用中也存在一定的局限性,需要相关学者的深入研究。
3 往复式压缩机的维护
往复式压缩机结构复杂、故障率高且诊断困难,因此平时要做好定期维护和保养,对易损部件要时常检查,减少故障的发生率。在压缩机的使用过程中还要注意以下几点。首先,开机后要密切观察压力状况,开机稳定后要调整压缩比,保证各级出口的温度保持在规定范围内,以免烧坏气阀。其次,使用高质量的润滑油,且将油温控制在规定的范围内,避免润滑不良及油温过高造成的压缩机部件损坏。再次,正确使用注油器,保证注油量在恰当的范围内,避免注油不足或过多造成的活塞环、气阀的损坏。另外,压缩机运行过程中要避免超载运行,发现异响和泄漏应马上停机检查。
参考文献
[1]侯强.往复式压缩机轴瓦失效原因与处理策略[J].中国化工贸易,2013(11):121.
[2]李新军.浅析往复式压缩机的常见故障及处理措施[J].山东煤炭科技,2012(6):64-66.
[3]李佳,张玉婷,刘闯.油液分析在往复式压缩机故障诊断中的应用[J].设备管路与维修,2013(5):49-50.
[4]刘卫华,郁永章.往复压缩机故障诊断方法的研究[J].压缩机技术,2001(1):3-4.
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