空压机配件

空气系统节能评估是评估整个压缩空气系统的表现，如系统效率、系统压力波动、系统泄漏、系统布置等。通过空气系统评估，使用控制、储能和需求管理为客户设计一个新的空气系统，既能满足客户高负荷的要求，同时在低负荷时又能保证效率。通过空气系统评估为客户推荐的新空气系统能为客户节省 10～40%的系统运行费用。

　　空气系统节能评估的常规工作范围包括以下内容：

　　1．考查用户的压缩空气系统构成，绘制系统的流程图；
提供详细的系统设备构成清单及压缩空气需求清单。对使用点的压缩空气的可能减少量进行定量分析，并分析实现以较低的运营成本达到相同或更好效率的可能性。

　　2．评估空气系统的可靠性，使系统的配置与需求相匹配；
　　评估现有空气系统的配置是否可以满足生产对压缩空气压力和品质的需求。
评估配管系统是否能支持现有的流量要求。判断系统中压缩空气的贮存量和缺口及其在生产中是否会对压缩空气供应产生影响。通过自动记录系统压力变化计算系统满足生产的能力。避免因系统配置的不当而造成设备低效甚至无效地运行，节约能源。

　　3．评估空气系统设备的运行状况，让每台设备运行最优化；
　　对现有供应端的部件进行性能和操作条件的评估，包括压缩机、过滤器、干燥机、储气罐、冷却系统、排污和控制件等。进行这种分析的目的是为了分辨并取代系统中每个耗能不合理的单独部件以带来整个系统能源和压力的优化。我们将对低效率的、与压缩机控制相冲突的、使用条件恶劣的或与使用寿命相关的问题进行调查，我们也需要调查所有会引起系统异常运行的如压缩机进气污染物以及酸性冷凝物
等。

　　基于这些分析，我们将确定该系统的建议最佳作业流程并提供工艺流程图，包括对整个系统的具体使用点到压缩机输气位置和所建议的系统整改情况的分析。

　　4．评估空气系统的自动化水平，让系统更适应生产需求；
　　针对用户的压缩空气系统的实际情况，提出空压站房控制的具体方案，以期提高系统的自动化水平，增加系统运行的稳定性，减少空气系统管理和操作人员的劳动强度。对设备的运行状况和维护方法以及这些方法在具体实施方面进行分析。

　　5．评估空气系统的能源利用状况及节能空间，确定节能方案；
对当前的操作条件进行详细的财务计算，以便确定系统运行成本。提出实现能耗降低的具体措施并把改进方案融入分析中，进行成本估算，投资回报分析，包括将现有运行成本与具体建议运行情况进行比较以供用户选择。

　　 6．根据情况，现场的评估工作将进行3～10天(不会对客户的压缩空气系统运行产生影响)。所有上述内容的详细评估报告将在完成现场评估工作后30个工作日内提交给用户。

关键字：压缩机　空压系统　
　　空压机内部的一些转动和滑动部分需要进行润滑，从而保证这些部件的正常运转。例如螺杆转子端部

的轴承、压缩腔的转子表面（指注油机，无油机的压缩腔不需要进行润滑）、增速齿轮箱部分都需要有润

滑油进行连续润滑，这部分润滑油还同时对转动性进行冷却，压缩腔内的润滑油除了上述的两个作用外还

可以防止高压空气倒流，从而起到密封作用。电机转子端部的轴承有时也需要进行润滑，这部分的润滑常

用润滑脂。

 润滑油是有寿命的，因为在高温和高压的环境下润滑油会逐渐碳化。所以要定期对润滑油进行更换，更

换周期一般为　1200-3000运转小时。

　　润滑油在进行循环的过程中要随时将碳化的杂质进行清除，常用的方法是在油路中设置机油过滤器。

当然该机油过滤器的滤芯要定期进行更换，更换周期一般为1500-3000运转小时。

　　一定注意必须选用产品说明书中所推荐的润滑油、润滑脂，否则可能会造成关键部件的损坏，关键部

件的损坏会带来很大的损失。注油机所用的润滑油为压缩油，无油机所用的润滑油为涡轮机油。

　　润滑油系统是一个循环流动的系统。润滑油循环的动力是依靠油缸内建立的空气压力，所以在油缸的

压缩空气排出口安装有一个最小压力阀，它保证油缸压力达到定值（例如3.5㎏f/c㎡）后才会有压缩空气

输出，最小压力阀的设置能够使油缸迅速建立润滑油循环所需要的压力。对于无油机压缩机（无油是指压

缩腔内不含油，轴承和增速齿轮部分需要有油来润滑）来说，一般都设置一个独立的油泵提供润滑油所需

要的动力，一般当油泵给润滑油系统建立起一定的压力（例如2.4㎏f/c㎡）后才起动主电机。

　　润滑油是有损耗的，因此要定期检查并添加润滑油。油缸或油箱上一般都会设置油位标尺用于检查润

滑油量，润滑油添加的过多和过少都会带来不良后果。我们的经验是当空压机运行时要保证润滑油位高度

在油位上限下方1厘米处。在给注油机的油缸添加润滑油时必须把机器停掉，同时要确认油缸压力已经降

为零；在给无油机的油箱添加润滑油时可以不停止空压机，因为油箱的压力为一个大气体。

　　
　　润滑油在进行循环时要保持一定的温度，温度过高会造成排气温度过高等一系列的问题，温度过低会

造成润滑油中冷凝水的析出。所以在空压机中设置了油冷却器和温度控制阀，顾名思义油冷却器会对被加

热的润滑油进行冷却，冷却的方法有空气冷却法和水冷却法；温度控制阀会防止润滑油被过度冷却，由它

关键字：压缩机　往复式压缩机　故障诊断　诊断方法　
　　摘要：本文叙述了往复式压缩机故障诊断的意义及研究现状，对往复式压缩常见故 障及机理进行了分析，并介绍了国内外一些常见的往复式压缩机状态监测与故障诊断的方法及其原理和特点，最后提出了往复式压缩机的故障诊断方法的难点和发展方向，为从事该方面研究提供借鉴。

　　正文：

　　引言

　　随着现代科学技术的迅速发展，机械设备日益朝着高度自动化的方面发展，造成机械设备逐渐复杂且零、部件之间的联系更加紧密。一旦某一部分发生故障，往往会引起整台设备的瘫痪，而且频繁的故障和较长的检修时间常常造成巨大的经济损失和人员伤亡事故的发生[1]。因此，在设备实际运行当中，如能对隐含的故障进行正确的早期预报和诊断，使压缩机在不分解的情况下就能准确判断出故障的部位[2]，借助或依靠先进的传感器技术和动态测试技术及计算机信号处理技术，分析设备中异常的部位和原因，对于减少和防止事故的发生，提高生产的经济效益，起到极大的促进作用。所以，开发出能够应用于指导实际生产的在线状态监测与故障诊断方法己成为社会化大生产的关键问题。

　　本文回顾了往复式压缩机的研究历程，对存在的问题和今后的发展方向提出了自己的观点。

　　往复式压缩机诊断方法的研究现状

　　往复式压缩机是工业上应用量大面广的一种重要通用机械，其故障诊断比较复杂，对于其故障诊断技术的研究一直以来都得到了国内外学者的广泛关注[3]。在国外，美国学者曾经利用气缸内侧的压力信号图像判断气阀故障及活塞杆的磨损。捷克学者根据对千余种不同类型的压缩机建立了常规性参数数据库，确定评定参数，以判断压缩机的工作状态等[2]。在国内，有些专家对往复式压缩机的缸盖振动信号进行过简单的分析[4]，也有人在缸盖振动信号对缸内气体压力的影响方面进行过研究[5]，文献[6]的作者曾在其研究结果的基础上开发了一套往复式压缩机的监测系统[7]，还有些学者对压缩机的常规性能参数的监测和控制方面做了大量的工作，以求改变目前压缩机操作人员用耳听、眼看、凭借经验判断故障的局面[2]。

　　然而，由于往复式压缩机结构复杂、激励源多等特点，星鉴于当前研究现状以及上述研究资料表明，计算机技术的不完完善和人工智能领域的专家系统和神经网络技术的初步使用。使得故障诊断技术至今尚无一套像旋转机械那样成熟的、得到人们普遍认可和广泛应用的诊断系统，以供选择并获得往复式压缩机工作状态的有效特征参数。仅仅采取先凭经验或设想去确定和试凑特征参数，然后再进行实验验证的方法是不充分的[8]，且不能找出最优特征参数，离实际应用还存在一定距离，这同往复式压缩机在工业中的重要地位是不相称的[9]。
往复式压缩机的常见故障及机理

　　根据文献[10-11]，压缩机故障特征可将机械故障分成两类，一类是带有流体性质的，属于机器热力性能故障，其主要表征是排气量不足，压力、温差异常。产生的原因主要是气阀，活塞环，填料函，冷却水路，吸气滤清器等部位发生故障，可采用参数法进行诊断；另一类是带有机械性质的，属于机器动力性能故障，主要表征是机器工作时异常的响声、振动和过热，产生的原因主要是运动部件配合间隙的变化、结构的裂纹等，它可采振动法来进行诊断。据统计，往复压缩机有60%以上故障发生在气阀上，而活塞杆断裂事故占重大事故的25%左右[12]，因此，能够及时发现气阀故障及诊断出活塞杆的裂纹存在对于压缩机的安全运行无疑是十分重要的。

　　往复式压缩状态监测、故障诊断方法及原理和技术特点

　　往复式压缩机作为复杂的机械设备，其状态监测和故障诊断的技术手段和方法很多，通常采用的是在线间接诊断方法，即通过二次诊断信息来间接判断其中关键零部件的状态变化[2]。常见的方法有：直观检测、热力性能参数监测、振动噪声监测、润滑油液分析、专家系统和神经网络等。

　　直观检测

　　压缩机操作人员仅用耳听、眼看、凭借经验判断设备的故障。随着机械设备朝着高度自动化的方向发展，该方法己无法满足目前往复式压缩机故障诊断的要求。
热力性能参数监测　人工神经网络是一种大规模的分布式并列处理系统，具有组织性和自学习性，能从故障中学习，具有联想记忆、模式匹配等功能，将它应用到故障诊断系统可较好地解决当前专家系统面临的问题，但它也存在如下不足：诊断推理不清楚，诊断解释机制不强，复杂系统的模型难以建立等[2]。

　　往复式压缩机故障诊断应注意的问题

　　近年来往复式压缩机的故障诊断技术不断发展，推陈出新，在实际运用中也积累了不少成功的经验，但往复式压缩机的在线状态监测及故障诊断仍是目前研究的热点和难点，对往复式压缩机进行故障诊断要注意以下一些问题：

　　（1）小波分析、人工智能理论等多种分析技术相结合，应注重非定常信号的处理。
　　（2）故障监测准确率不高，间接采集获到的信号都带有一定程度的不确定性，常常会出现误诊。
　　（3）应加深识别理论的研究与定量关系的研究。如：气阀的故障诊断，对阀片的前期裂纹存在的预测，不同的裂纹的类型、长度及方向在频谱图上的表现特征仍需深入研究[19]。
　　（4）一些典型故障如活塞杆、曲轴、连轩断裂预测或存在裂纹诊断等仍不能诊断。
　　（5）系统诊断方法单一，专家系统知识库急需充实，计算机辅助实验的开发工作急需加强。
　　（6）高可靠性、专用新型集成化，价格适中、特别是长寿命的可预埋于往复式压缩机内的传感器与监测仪的研制。
　　（7）系统数学模型建立困难较大，并且通过振动分析获得往复式压缩机故障诊断与特征参数之间的对应关系非常复杂，这些问题都是亟待解决的。

　　由于上面分析可见，往复式压缩机故障诊断方法仍是个难点问题。所以，我们应该利用己有的旋转机械的故障诊断方法去研究往复式压缩机的故障。

　　通过仪表监测压缩机的油温、水温、排气量、排气压力、冷却水量等，为查找有关部件的故障提供有用的信息。由于该方法对故障点缺乏准确性及预测性。目前主要用于监测工艺参数及压缩机的运行状态[1]。

　　振动噪声监测

　　振动监测诊断往复式压缩机故障在实验室己取得了许多研究成果。利用机器表面振动信号诊断活塞、气缸磨损，气阀漏气和主轴承状态；在气缸头安装振动传感器，通过分析振动信号诊断缸内故障；利用振动信号诊断往复式压缩机主轴承故障；利用润滑油管路内的压力波信号诊断往复式压缩机轴承故障等[1]。但由于背景噪声干扰大、往复式机械工况的变化导致其信号的非平稳性、缺少性能可靠的传感器等原因，该方法在实时监测往复式压缩机工况尚未全面推广。

　　油液监测

　　润滑油油液分析分为两大类[13][14]：一类是油液本身物理化学性能的分析，润滑油的粘度、酸度、水分、燃点、闪点等；另一类是油液中摩擦副磨损信息的分析，包括光谱分析、铁谱分析、颗粒计数等。该方法的实施过程包括取样、样品制备、获得监测数据、形成诊断结论等步骤[3]。

　　润滑油中磨粒监测技术则可分为在线和离线两大类。离线监测技术主要有油液光谱分析、铁谱分析及利用扫描电子显微镜和能谱仪分析铁谱谱片等；在线监测技术主要有颗粒计数器、在线式铁谱仪等，已经投入使用的主要有光学型磨损颗粒计数器[15]，电磁型磨颗粒计数器[16]，尚未投入实际使用但己在研究的有X射线磨损颗粒在线监测仪[17]，超声磨损颗粒监测仪等[18]。

　　人工智能诊断往复式压缩机故障

　　人工智能领域的专家系统和神经网络技术己广泛应用于往复式压缩机故障诊断。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，用以解决复杂的、难度较大的系统故障诊断问题[19]。它的优点是推理预测简单、解释机制强、易于建造、使用方便；其缺点是在诊断复杂装备时，存在知识获取的瓶颈和自学习、专家知识是否准确和可靠及推理机制过于简单等问题。

　
　　结论

　　鉴于上面的分析，笔者认为，今后往复式压缩机故障诊断方法的发展趋势是利用小波分析、人工智能理论、计算机辅助设计等方法开发出往复式压缩机多源信息融合的实时在线故障诊断监测系统。另外，网络化是本世纪故障诊断技术的发展方向，利用网络将多个故障诊断系统联系起来，实现资源共享，可提高诊断的质量和精度，也是本世纪往复式压缩机故障诊断技术的一个创新之处。

　　参考文献
　　[1] 仰德标，明廷锋，柴油机故障诊断研究综述，武汉：武汉造船，2000，（2）。
　　[2] 袁晓宇，往复式压缩机组智能故障诊断专家系统[D]，郑州大学硕士学位论文，2001。5。
　　[3] 刘卫华，往复压缩机热力参数故障诊断法研究[D]，西安交通大学博士学位论文，2000。2。
　　[4] 陈敬佑，杨 峰，膜式压缩机振动状态测试分析，压缩机技术，1993。（1）。
　　[5] Gaopin Lin,Dangqing wu,etal,Indentification of Compressor Cylinder Pressure By Using Cylinder-Head Vibration Signals。ICTCC。1993。
　　[6] Shanxiang xu,Qiang Jiang,Expert Knowledge-Based Online Fault Diagnostic System for Reciprocating Compressor,ICTCC,1993。

关键字：离心式压缩机　故障诊断　压缩机　
　　摘要：介绍了离心式压缩机旋转失速的故障机理和故障特征，根据分析和测试结果对某离心式压缩机旋转失速的故障进行了诊断和分析

　　关键词：离心式压缩机；旋转失速；故障机理；诊断

　　中图分类号： TH113.1 文献标识码：A

Principle and Diagnose for Rotating Stall of a Centrifugal Compressor Chong yaqi Cheng xiangrong

(Eastchina University of Science and Technology,shanghai,200237,china)

Abstract:Introducing the principle and Characteristic for Rotating Stall for a Centrifugal Compressor,Using the Result ,the Diagnose and Analysis for Rotating Stall of a Compressor are Carried out.

Keywords: centrifugal compressor; rotating stall; principle; disgnose

　　引 言

　　旋转失速是离心式压缩机运行过程中的一种常见故障。主要是当操作点远离它的设计工况时，气流在流道内产生分离团，造成气流压缩产生不稳定流动，引起机器流通道和管道内的气流压力脉动，造成机器零件或管道的疲劳损坏，或者进而发展为喘振，对机器造成严重的危害。本文将系统的阐述旋转失速的机理和特征，并在此基础上，对一例旋转机械故障进行了诊断。

　　1、旋转失速的产生机理

　　旋转失速的机理首先由H.Emmons在1955年提出的。它的形成过程是当离心式或轴流式压缩机的操作工况发生变动时，如果流过压缩机的气量减小到一定程度后，进入叶轮扩压器流道的气流方向发生变化，气流向着叶片的凸面（称为工作面）冲击，在叶片的凹面附近形成很多气流旋涡，旋涡逐渐增多使流道有效流通面积逐渐减小。当然，进入压缩机的气流在各个流道中的分配不是很均匀，气流旋涡的多少也有差别。如果某一流道中（如图1中的流道2）气流旋涡较多，则通过这个流道的气流就要减少，多余的气流将转向其他流道，再折向前面的流道（流道1）。因为进入的气体冲在叶片的凹面上，把原来凹面上的气流冲掉了许多，因此这个流道的气流就畅通了一些。折向后面流道（流道3）的气流因为冲在叶片的凸面上，使叶片凹面处的气流产生更多的旋涡，堵塞了流道的有效流通面积，迫使该流道中的气流又折向邻近的流道。如此连续发展下去，由旋涡组成的气流堵塞团（称为失速团或失速区）将沿着叶轮旋转的相反方向轮流在各个流道内出现。由于失速区在反向的传播速度小于叶轮的旋转速度，因此从叶轮外某一固定点看去，失速区还是沿着叶轮的旋转方向转动，这就是旋转失速产生的机理。
5、结论

　　旋转失速是压缩机运行过程中的常见故障之一，只有掌握了其产生机理和故障特征，加以正确的诊断分析，并采取相应的措施，才能避免其进一步发展为喘振，以保证机组的正常平稳运行。

　　参考文献

　　1、陈克兴，设备状态监测与故障诊断技术，北京：科学技术出版社，1991

　　2、张正栓，旋转机械振动监测与故障诊断，北京：机械工业出版社，1991

　　3、项春等，离心式压缩机旋转失速的故障机理研究，振动、测试与诊断[J]，2002.3，54～60

　　4、盛兆顺，设备状态监测与故障诊断技术及应用，北京：化学工业出版社，2002

　　5、陈大禧、朱铁光，大型回转机械诊断现场实用技术，北京：机械工业出版社，2002

　　2、旋转失速的基本特征

　　（1）旋转失速形成的过程有渐进型和突变型两种。

　　渐进型失速是随着压缩机气量减小，气流堵塞区所占据的面积逐渐扩大。具体表现为：增压比随流量减少逐渐下降，等转速线上没有间断点；分离区数目随空气流量减少而逐渐下降，且分离区向叶高方向逐步扩展；分离区的移动速度不随分离区数目的增加而变化。

　　突变型失速是在气量减小到一定程度后，由于失速区迅速扩大，占据较大的面积，因此它易引起较强的气体压力脉动，对压缩机的性能和振动影响较大。具体表现为：分离区数目一般不会太多，只有一个或两个；失速时增压系数急剧下降，在等速线上有间断点；特征线明显分为左上和右下，并出现迟滞现象。

　　（2）旋转失速过程还有滞后效应。即随着气量减小，压缩机开始进去旋转失速范围，排出压力突然下降一个台阶。但是重新增大流量后，压缩机性能曲线并不按原来的路线变化，而是具有一段流量滞后过程，即当流量上升至原来失速起始点时，压缩机并不能立刻恢复到原来的压力，需要继续增大流量才能使压力有所上升。

　　3、旋转失速机理和特征研究动态

　　失速区的形成是一个相当复杂的流体动力过程。其中，旋转失速区的传播速度和失速频率是两个比较重要的问题，因为它在诊断压缩机的振动是否由旋转失速引起具有重要的意义。国内外的科研机构除进行了大量的理论研究外，还在实验室进行了大量的实际测试。

　　4、诊断实例

　　某厂一台压缩机因生产过程工艺条件改变，气体流量由正常生产时的29.6 降至28 时，机组发生异常振动，呈危险报警状态，其工作转速为13825 。
 

关键字：双螺杆空压机　螺杆空压机　故障处理　
　　喷气织机配套设备之一的空压机的使用也越来越广泛。喷气织机对压缩空气的要求较高，必须无油。目前国内拥有喷气织机的棉纺织企业所使用的空压机主要为阿特拉斯水冷式螺杆压缩机和英格索兰公司的叶片压缩机。本文介绍了两例双螺杆空压机的故障处理。

　　(一)移动式双螺杆空压机跳停处理

　　英格索兰VHP600型和VHP700型都是移动式单级双螺杆空压机，所不同的是前者由柴油机驱动，后者由电动机驱动，两者都一度出现跳停故障。VHP700空压机能够正常开停，工作期间也能正常供风，但有时突然跳停。首先检查柴油机，没有发现明显问题。再检查空压机温度自动保护和压力自动调节系统，温控部分正常。经拆检压力调节阀和减荷阀，发现减荷阀内部用于承受压力调节压差的橡胶薄膜损坏，膜上有一小孔。由于橡胶膜损坏，在供风压力变换时，空压机进风口大小不能够及时调整，机组负荷与柴油机功率不匹配，引起柴油机过载保护跳停，更换减荷阀内橡胶薄膜后，故障排除。

　　VHP600空压机的结构与VHP700相似。开机后立即跳停，偶尔能正常开机，工作一段时间后仍跳停。检查润滑油温度和排气压力不高，将温度保护开关暂时短路，跳停现象消失。这表明是温度高引起的跳停，但是感觉不到润滑油散热器散出的热量。排查润滑油路，温度保护开关和温控阀正常，更换了油过滤器滤芯，清洗了散热片，故障依旧。对止回阀进行解体检查，发现同样是承受润滑油前后压差的橡胶薄膜损坏，更换后故障排除。

　　单级双螺杆空压机的跳停，往往是由于压力调节系统某个阀失效引起，阀的橡胶密封件、塑料膜片、弹簧等零件易出故障，往往隐蔽性较强，容易给人造成错觉。

　　(二)无油水冷式脉动螺杆空压机机械故障的预防处理

　　随着棉纺织技术改造的加快，喷气织机的使用也越来越多。喷气织机配套设备之一的空压机的使用也越来越广泛。喷气织机对压缩空气的要求较高，必须无油。目前国内拥有喷气织机的棉纺织企业所使用的空压机主要为阿特拉斯水冷式螺杆压缩机和英格索兰公司的叶片压缩机。其中阿特拉斯空压机以其操作简便、故障率低而受到棉纺织厂的关注。我厂1997年为配套喷气织机引进了5台ZR250,7.5XlO’Pa的阿特拉斯无油、水冷式脉动螺杆压缩机。在使用过程中出现过输出温度过高等故障，影响正常生产，经我们分析、查找，排除了故障，积累了一些故障处理经验，目前空压机运转情况良好。

　　2.4空压机频繁烧电机

　　空压机在使用过程中，25OkW的主电机在一段时内频繁烧毁。其主要原因如下：

　　该型号空压机最大工作压力为7.5•lO,Pa，一般工作压力为7.0•lOPa。压缩空气从空压机出来后分两路，一路为喷气织机用，工作压力为6.0•lOPa；一路为浆纱机、自动络筒机、整经机用，工作压力分别为：6.5•lOPa,7.5•lOPa，6.0•lOPa。这样为达到自动络筒机压力7.5??OPa，空正机必须一直保持在最大工作压力状态下运行。长期的超负荷运转，就造成电机过热，烧毁电机。

　　为此，将自动络筒机一路管道移出，用一台8.0MPa的国产空压机供气，解决了电机频繁烧毁的问题。

　　3、结语
　　1、阿特拉斯水冷式无油螺杆压缩机工作原理(ZR)

　　阿特拉斯压缩机有多种型号，ZR110~ZR250，主要部件有：空气过滤器，低压转子，中间冷却器，电子马达，高压转子，后冷却器，传动部件，齿轮箱，调节器控制系统，安全阀及消音外壳等。

　　2、常见故障及处理

　　2.1空气输出温度过高

　　(1)降低空气输入温度。增加空压机房的通风，在空压机房的房顶加排气罩，用来排除热气，控制室内温度不要过高，特别在炎热的夏季，空压机房的温度不要超过40℃。

　　(2)降低冷却水的输入温度，冬季水温保持在18℃，夏季水温保持在24℃。

　　(3)增加冷却水的流量，经测算，冷却水输入温度和输出温度差l5℃，冷却水流量为3.7升/秒。

　　(4)清理冷却水中的水垢或脏的沉淀物。在冷却水中加入去垢剂疏通冷却水系统。

　　2.2油温过高

　　空压机有油温保护设置，油温超过70℃时关机，造成空压机频繁关机。油温过高的原因是油冷却器失效。

　　由于油冷却器内冷却水管路较细，结垢后不易清理，造成油温降不下来。更换一个油冷却器需2800美元。经过研究摸索用如下方法清理冷却器效果较好。拆下油冷却器后，在去垢剂中浸泡一天，再用小水泵将带压力的水打入油冷却器中反复冲洗，可将水垢去除。用此方法我厂空压机没有更换过油冷却器，夏季油温也可控制在60℃以下。[设备维修]

　　2.3空气过滤器频繁失效

　　空压机开始使用时，空气过滤器只能使用一个月就失效。经分析是周围空气环境较脏。为此在空压机空气过滤器上方加上网罩(预过滤器)，延长过滤器的使用时间。

　　(1)夏季空压机房环境温度低于40℃，才可正常开机。空压机在安装时，注意机器之间的间距大于2.5米，以利于空压机房的散热与通风。

　　(2)空压机有最大工作压力和一般工作压力两个参考数据，在选择空压机时，应以一般工作压力为参考数据选择空压机。如果以最大工作压力选择空压机，易使空压机长期超负荷运转，烧毁电机。

　　(3)水冷式空压机对水质要求较高，常见故障都是与水质不好引起冷却系统结垢有关。因此，在安装空压机时一定要安装一套水软化处理装置，可大大减少空压机的故障。

键字：空压机　压缩系统　故障分析　
　　摘要：介绍了L2-5．55／40型空压机机体振动导致一级压缩系统发生故障的现象和原因，从管理、技术、维护使用诸方面提出了同类故障的预防措施。

　　正文：

　　山西铝厂检修分厂制氧站有一套邯郸制氧机厂1979年生产的KZO-50型空分设备，配套12-5．55／40型空压机(厂家代号0242)，为空分设备的正常运行连续提供符合质量要求的压缩空气，具有结构紧凑、占地面积小、动力平衡性优于其它角度式压缩机等特点。自1985年4月投产以来，运行状况一直正常，但从1998年5月开始，一级压缩系统多次发生性质类同的机械事故，使设备的运行技术状况逐步恶化。本文就事故产生的原因，造成的危害，相应采取的预防措施进行研究和分析，以供同行参考。

　　1、事故情况及采取的措施

　　L2-5．55／40型空压机一级压缩系统由一级气缸和一级冷却器两大部分组成。故障现象首先发生于一级冷却器的芯子部，见表1。

　　由于没有找出故障的真正原因，最终酿成一级活塞压缩系统的机械事故。

表1 芯子部故障情况统计表

时间 二级进气温度，℃ 二级排气温度，℃ 拆检情况 采取措施
设计 实际 设计 实际
1998.5.11 35 75 145 180 挡流板进气侧 前部120mm处 纵向断裂 更换挡流板
1999.4.7 35 70 145 175 前侧挡流板纵 向断裂，挡板 肋条掉落1根 更换挡流板， 肋条焊接固定 好，消除肋条 与板的间隙
1999.4.28 35 80 145 185 前侧挡流板纵 向断裂 将普通钢板更 换为3mm厚 的不锈钢板
1999.5.29 <40 90 145 190 不锈钢挡流板 纵向断裂 重新更换为 A3普通钢板
1999.9.2 <40 100 145 195 芯子部结垢堵 塞严重，挡流 板断裂，前部 3根肋条掉落 更换芯子部
1999.10.9 <40 90 145 190 前侧挡流板纵向断裂，肋条掉落3根 更换挡流板，固定肋条

　　1999年6月9日，一级排气压力偏低，只有0．2MPa(设计压力为0．24～0．26MPa)，排气温度为155℃，拆检发现，一级缸头前侧排气活门升程限制器断裂，活门卡内螺纹全部滑丝，在另一排气活门腔内有铸铁碎渣一块，二级进气活门腔内有两块。当时，我们采取的措施为：清理碎渣，吹除气缸内异物，拆检全部一、二级活门，更换断裂的排气活门和活门卡。

　　1999年10月9日，一级气缸内有轻微的撞击声，排气压力剧降，低于0．1MPa。拆检时发现，一级排气活门升程限制器、阀座全部断裂，有的已破碎，活门腔内有铸铁碎块异物。活塞体上部吊装配重螺丝全部脱落，中间塌陷面积为1／3。缸头中间进排气已贯通，缸内有约1．5kg的铸铁块碎渣，冕形螺母和一级活塞杆顶部撞击变形。气缸曲轴连杆机构无异常。

　　采取的措施：清理缸内异物，更换活塞体、活塞杆、缸头和所有进、排气活门；清理一级排气和二级进气腔内的金属异物；认真分析事故原因；更换皮带，经常调整传动皮带松紧度；机身地脚螺母改用双螺母防松措施，消除振源。

　　2、事故原因

　　初次出现挡流板断裂的情况，我们认为是钢板的质量和肋条固定问题。采取更换挡流板、消除挡流板与肋条之间缝隙的措施，并没有收到效果；后又用不锈钢板代替A3钢板，整体更换芯子部，故障仍然出现。这充分说明故障现象与芯子部的构件质量没有直接关系。当活门升程限制器有异常断裂时，也未引起高度重视，直到发展为一级活塞、缸头撞击报废的严重后果才开始查找原因。后来，我们确定挡流板断裂与活塞故障两者之间有紧密的内在联系。

　　活塞故障发生后，对空压机运转机构进行了全面细致的检测，连杆螺栓、螺母无松动，曲轴配重固定可靠，十字头及滑道、轴瓦间隙符合规范，曲轴连杆机构的装配质量是合格的。随后检查机身的固定情况，发现机身和二级气缸支座的地脚螺栓的固定螺母均有不同程度的松动，初步判断机体的振动幅度超标是故障的直接原因。

　　活塞式压缩机在工作过程中，曲轴带动连杆做回转运动，连杆通过十字头又带动活塞在缸内做往复运动，吸人和排出的气体在缸内随活塞进行脉动运动，其脉动频率就是活塞往复运动的频率，这三种运动所产生的作用力在正常情况下形成一个平衡力系，其振动幅度完全可以控制在0．02mm以下。一定还有另外一种异常的运动所产生的应力破坏了这种动平衡，加剧了设备的振动。

　　曲轴的周围运动来源于飞轮的旋转运动，而飞轮的旋转是电动机通过皮带驱动的。皮带的传递质量直接影响空压机往复运动机构的动平衡。通过检查皮带，发现松弛严重，每一根皮带都有裂纹。据操作工反映，空压机在运行中有时突然出现一种连续性的“呼啦啦”的异常噪声，伴随皮带抖动，机身振动加剧，这时迅速给皮带打皮带油，可消除异常的噪声。

　　皮带的松驰造成机体的强迫振动总是存在的。给皮带打油，加大了皮带的摩擦力，运转的异常噪声暂时消除了，当摩擦力减弱到一定程度，机体又处在颤动之中。机体的“间歇颤动”所产生的作用力的方向是不确定的，其作用所产生的破坏形式多种多样。如果其振动能量得不到及时有效的“疏导”，这种作用力就会变成激发力，必然会突破机身内务连接部位中的“薄弱环节”得到“释放”，这种释放就是机件的破坏。

　　机件的破坏并不是机体剧烈的强迫振动一开始就形成的，而是经过一定的时效累计。不论零件在工作中产生何种变形，其强度条件都是实际工作应力小于或等于许用应力。构件中的“薄弱环节”在强迫振动产生的多变应力的长时间作用下逐渐疲劳，于是机械事故的发生是必然结果。

　　更换新的活门后，皮带的松弛没有改变，使机体产生严重的颤动，其振动所产生的应力导致活门座整体断裂成块状掉人缸内，在活塞上升至死点时受到撞击，使活塞体中部塌陷，配重螺丝松动，位置改变。配重螺丝是钢件，活塞上行时产生的冲击力又撞击缸盖，导致缸盖中间部分断裂，缸盖上的进、排气活门损坏；在活塞下行时，缸盖或活门腔内的碎金属块又落人缸内，活塞经过多次上下运动的撞击，加上气缸油的粘性作用，金属块的粒度越来越小，最后变成分散在活塞顶部和活门腔内的铸铁金属碎渣。这种撞击虽与撞缸相似，但声音比较沉闷，不注意监测是难以被发现的。
　　机身在强迫振动下产生的交变力大于地脚螺母对机身的约束力，二级气缸支座和机身的地脚螺母就会渐渐松动，而地脚螺丝的松动更加剧了机身的振动幅度。一级冷却器芯子部的挡流板是机身构件的最薄弱部分，在机身强迫振动所产生的垂直向上的应力与气流脉动形成的交变力的共同作用下发生疲劳而出现纵向断裂，固定肋条焊缝出现裂纹。在挡流板屡次发生断裂的情况下，皮带松弛的程度有增无减。一级排气活门是一级气缸的最薄弱环节，阀座和升程限制器的材质为HT20—40，属于脆性金属材料，在机身振动的影响与阀片的打击下，阀座因疲劳产生断裂。
4、 预防措施

　　 (1)首先必须在思想、技术方面高度重视传动皮带对机械装置正常运转的作用，改变只重视机械安装，轻视皮带维护的习惯，把皮带的购置、储存、安装、维护调整当作一项重要的基础工作认真做好。

　　(2)在日常的设备点检工作中，除用仪器定期测振外，还须经常注意机身和二级缸支座的地脚螺母是否松动。机体的振动大小用肉眼和手感均可准确判断，关键是能否及时发现振动的变化。利用停车间隙检查连杆螺母、曲轴配重是否振动，十字头及滑道的运行状况是否正常，以便及时采取针对性措施。

　　(3)对皮带的安装，必须达到两皮带轮的轴线保持平行、两轮槽要相互对齐、皮带长度偏差≤lOmm的技术要求，视其松紧程度及时调整张紧装置，预防皮带打滑。当皮带打滑或因机身振动发出异常声响时，应果断紧急停车排故，以消除振动对机件的影响。为保证皮带的传递质量，其使用时间不得超过一年，并要定期对皮带作维护调整。

　　(4)防止空压机机身喷出的油雾影响皮带的正常使用，皮带与油相接触将缩短其使用寿命。

　　3、事故的影响

　　一级冷却器对气体的冷却效率直接影响着空压机的产能。要充分发挥其作用必须同时具备两个条件：一是气路密封要良好，全部气体必须完全通过芯子部的末端进入油水分离器内；二是冷却水管道畅通、水量充足、换热效果好。挡流板的断裂，导致部分空气短路，而这部分空气温度、压力偏高，对来自芯子部末端的常温空气进入下一级产生阻碍作用，造成气体产量严重不足，同时导致二级排气温度升高，活门、管道内产生积炭，造成活门工作不良，对空分设备的影响见表2

表2 挡流板断裂对空分设备的影响情况分析表

项 目 设计指标 实际指标
液化时间，h ≤8 12~18
分馏塔正常工作时高压，MPa 1．8~2．5 2．2~3
分馏塔中压，MPa 0．5~0．6 0．43~0．48
分馏塔低压，MPa 0．05~0．06 0．043~0．05
氧气产量， 50~55 40~46
氧气纯度，％02 99．2~99．7 99．2~99．4
Ⅲ’温度， -142 -155
纯化器加热时间，h 2．5—3 3—3．5
运行周期，d 60 30”40

　　皮带张紧度不足导致空压机机体振幅超标，酿成一级压缩系统相关机件的损坏，将使整套空分设备停运。更换气缸盖、活塞体、活塞杆及全部活门，所需费用近万元。如果造成气缸体及机身、曲轴连杆机构的报废，经济损失会更大。不少同行的空压机无端发生十字头损坏，连杆断裂，轴瓦紧固螺栓松动，从而导致恶性机械事故，其原因极有可能与传动皮带的张紧度不足有关。

　　
　　5、结束语

　　在保证机械安装质量的情况下，通过定期对皮带的维护调整，空压机的运行一直很正常，同类机械故障再未出现，有效地保证了氧气供应，降低了运行费用，为进一步提高空压机的生产效率创造了良好条件，为预防运转机构的机械事故积累了经验，这将有利于空分设备的长期稳定运行。

　　作者简介：卫建婷(1966- )女，1989年7月毕业于太原工业大学机械系机械制造专业， 同年分配山西铝厂检修分厂 从事制氧设备的技术工作，工程师。　

关键字：空压机　空压机头　清洗空压机头　
　　作用：

　　空压机使用时间长了，内部会有油垢，积碳，沉淀物，锈迹。另外用过不同品牌机油的空压机，还会有类似沥青的黑胶物。因此有必要定期使用清洗剂，把机头，油漆桶，散热器，油管内部清洗一番。从而消除安全隐患。

　　方法：

　　先把空压机运转几分钟，机油达到常温；关闭空压机，等内部压力泻完，打开加油盖，倒进清洗剂，拧紧加油盖；打开空压机运转30分钟；放掉旧机油，然后加进新机油。

　　 清洗后的空压机温度至少下降10度左右

螺杆空压机配件在变频恒压控制系统中，变频器会根据管网瞬时用气量的变化自动调节空压站中螺杆空压机配件的转速和运转台数，使管网压力始终保持恒定的设定压力，从而达到了螺杆空压机配件的节能降耗和提高供气质量的目的，同时实现了螺杆空压机配件控制过程的自动化，并且对螺杆空压机配件进行了超压、过载、过流、欠压等自动报警保护。 
   通常空压站由多台螺杆空压机配件组成，每台螺杆空压机配件都由一台电机拖动，独立进行控制。螺杆空压机配件在实际工作中，空压站按最大工作负荷设计的，所以在用气量少时，启动一台或二台螺杆空压机配件机组，用气量大时，启动多台并联运行，在螺杆空压机配件系统予设管网压力值,螺杆空压机配件系统将自动根据予设的压力值的下限与上限进行自动的加载和卸载，用来满足用气量。螺杆空压机配件空压站这种控制方式，带来许多问题，现有螺杆空压机配件空压站控制通常使用以下三种办法来调节排气量：螺杆空压机配件将压缩空气放空，会造成很大的能量浪费，压缩空气将放入大气中。停止电机调节压力仅在小容量上的螺杆空压机配件中使用，电机的频繁启、停消耗大量能量，也缩短螺杆空压机配件的使用寿命。关闭吸气阀调节压力多数螺杆空压机配件关闭吸气阀使电机空转来调节压力，但螺杆空压机配件在空转中还是带动压缩机运动，此时能耗约占螺杆空压机配件满载运行30%~50%。电机起动时所消耗的能量螺杆空压机配件是大转动惯量负载，电机空载起动时所需的功率大致相当于满载运行所消耗2~3倍，螺杆空压机配件在频繁起动控制排气量时，对电网冲击大，能耗明显，使用变频器后，可实现平滑的软启动与软停车，减少对电网冲击，延长螺杆空压机配件设备使用寿命。螺杆空压机配件变频恒压控制方式通过PID自动调节输气量与设定量的差值，使压力恒定，螺杆空压机配件系统压力通过压力变送器将管网压力转变成电信号传送到PID单元与设定值比较，并根据差值的大小按既定控制模式进行运算，使螺杆空压机配件变频器输出相应的转速来控制压缩机的电机，使实际压力与设定压力相等来达到恒压目的，实现供气的连续调节，保证管网压力稳定。
  螺杆空压机配件是用来提高气体压力和输送气体的机械，属于将原动机的动力能转变为气体压力能的工作机。螺杆空压机配件的种类多、用途广，目前，除了活塞式压缩机，其他各类螺杆空压机配件机型，如离心式、双螺杆空压机配件、滚动转子式和涡旋式等均被有效地开发和利用，为用户在螺杆空压机配件机型的选择上提供了更多的可能性。随着经济的高速发展，我国的螺杆空压机配件设计制造技术也有了长足进步，在螺杆空压机配件某些方面的技术水平也已经达到国际先进水平。目前国内离心螺杆空压机配件在高技术和特殊产品等方面还不能满足国内的需要。另外螺杆空压机配件在技术水平、质量、成套性等方面与国外还有差距。随着我国石化生产规模的不断扩大，离心螺杆空压机配件在大型化方面将面临新的课题，国内在设计制造这些大型气体压缩机上还没有成熟的经验。离心式压缩机需要向大容量发展，以满足我国石化生产规模不断扩大的要求，同时随着新技术的发展、新型气体密封、磁力轴承和无润滑联轴器的出现，透平螺杆空压机配件的发展趋势主要表现为：不断开发高压和小流量产品；进一步研究三元流动理论，将其应用到叶轮和叶片扩压器等元件的设计中，以期达到高效机组；低噪声化，采用噪声防护以改善操作环境。

空压机配件清洗方法：清洗零件是空压机配件维护保养工作中一项重要内容。清洗的办法和质量将直接影响机器的性能和使用寿命。

A.除油垢

a.用煤油，除油。零件刷洗应有次序，先洗主要零件，后洗次要零件；先洗较干净的，后洗较脏的。零件清洗是不要搁叠在一起以免碰伤。零件清洗以后一定用洁净压缩空气吹干或用棉布擦干，千万不能将刚清洗过的零件直接装机使用，否则空压机配件会爆燃。

b.          碱洗。常用浓度10%的氢氧化钠溶液，加空压机配件热到70～90oC进行清洗，使油溶于水，再用热水或冷水冲洗干净即可。铝合金件可用含0.15%碳酸钠和0.05%重铬酸钾溶液，或0.4%的碳酸纳和0.15硅酸钠溶液清洗。清洗后零件用压缩空气吹干或棉布擦干。

清除钢铁零件油垢的洗涤剂配方

单位：克

配方物质

 
配方一

 
配方二

苛性钠（烧碱）

 
2.3

 
5

碳酸钠（纯碱）

 
6.5

 
---

软肥皂

 
6

 
---

水

 
1000

 
95

B.清除积碳

a.机械法。对于较厚较集中的积碳，可用软刮刀刮除。

b.化学法。将零件浸入苛性钠等溶液中，是零件上的油脂溶解乳化，积碳变软，容易刮除。将零件取出，清除积碳后，要用压缩空气吹干。

清洗零件积碳所用的洗涤剂的化学配方如下：

清洗钢铁零件积碳的化学配方

每100L水加入L数

配方物质

 
配方一

 
配方二

苛性钠

 
2.5

 
16

碳酸钠

 
3.3

 
---

磷酸钠

 
---

 
3

硅酸钠

 
0.15

 
5

肥皂

 
0.85

 
1.0

重铬酸钠

 
---

 
---

注：洗涤剂温度在80oC左右，零件要在洗涤空压机配件剂中浸放2～3h。

21世纪，离心压缩机配件、往复压缩机配件、螺杆压缩机配件是化工工艺流程与气体动力领域所用压缩机配件的三大主流。 离心压缩机配件占主导地位 推动离心压缩机配件发展的动力：工业企业的大型化。30万吨合成氨、50万吨尿素、30万吨聚乙烯这样的大型化工企业在世纪运行中显示了巨大的经济性，大型的空分装置需求量也日益增加，在这类大型企业中，往复压缩机配件已无法胜任。目前最大的合成氨用往复压缩机配件单台年产量为5万吨，其体积硕大无比，占地面积也相当可观，因此要求用离心压缩机配件取而代之。 清洁气体的要求。离心压缩机配件所压缩的气体不会被润滑油污染，同时中间冷却器的传热性能得到改善，且可省去油分离装置。 可靠性要求。正确设计与制造的离心压缩机配件可靠性很高，一般都只需单台运行，而往复压缩机配件目前还不能做到不用备机，因为在一般的运行过程中，气阀、活塞与填料的更换是难以完成的。 可用工业汽轮机直接驱动，使能量利用更趋完善。 离心压缩机配件实用化的因素： 三元流理论等流场计算的实用化。应用三元流理论可正确设计离心压缩机配件的叶轮流场与蜗壳流道，大幅度提高了离心压缩机配件的性能，近年来，计算机的飞速发展及各种成熟软件的编制使这种计算变得很方便。 物性数据的完善。对被压缩气体性质的掌握、各种实际气体热力学过程研究的完善加深了压缩机配件设计和研究人员对气体压缩过程能量变换的认识，提高了计算的正确性和准确性。 五轴数控铣床等精密加工设备的应用。完善的设计而无加工手段也枉然，自20世纪60年代发展起来的数控加工设备能够很好地满足空间精密加工的要求，这对离心压缩机配件及其它具有复杂加工表面的机器的发展起了举足轻重的推动作用。 工艺流程的改进。在高压范围内离心压缩机配件的应用还有相当困难，为适应离心压缩机配件的工作特点，各种需要高压的工艺逐渐通过改进而在低压下完成。例如，在合成氨工艺中使用往复压缩机配件的合成压力为32MPa，而使用离心压缩机配件的合成压力则为15MPa。 离心压缩机配件流量与压力: 根据气体性质，目前高压离心压缩机配件压力达15～25MPa，有个别文献报导在油田中应用已达70MPa。最小的空气动力用离心压缩机配件10m3/min。 往复压缩机配件仍为工艺流程中的重要设备 往复压缩机配件存在必要性：往复压缩机配件在经历了19世纪末至20世纪中叶的辉煌后，在一些领域中已逐渐为离心压缩机配件所取代，但有三个因素使它显得仍很有生命力。 类型规格繁多。从气量和压力两方面来看，往复压缩机配件的型式是非常多的，具有极其宽广的应用范围，一些产品只能中、小规模生产而又需要较高的压力，它只能由往复压缩机配件来完成。 低密度气体压缩的需要。氢气、甲烷等密度小的气体用离心压缩机配件压缩相对较困难，而往复压缩机配件则不存在这方面的限制。 往复压缩机配件本身的不断完善。经过百余年的努力，往复压缩机配件的研究与制造已相当完善，如气缸内工作过程与气阀的数学模拟，管路系统的压力脉动与管道振动的数学模拟，零部件结构强度的有限元分析，制造中普遍应用加工中心保证高的零部件形位及尺寸精度等。往复压缩机配件的可靠性与寿命有了很大提高，一些工艺系统中已可做到单机运行而不用备机；即使是问题最多的气阀，其可靠性也大大提高，对于清洁气体，低压级已可达8000小时以上，中、高压级也可达4000～6000小时。就热效率而言，往复压缩机配件在众多机种中处于领先地位。 新材料的应用。材料科学的发展也为往复压缩机配件提供了方便，现在气缸无油润滑在15MPa以下已较容易实现，用PEEK（聚醚醚酮）材料制造的气阀流量系数和流通面积有很大提高，由此降低了压缩机配件的功率消耗，同时，非金属阀片的撞击噪声也低于金属阀片。 因此，现代往复压缩机配件已不再是令人烦恼的机械产品。 螺杆压缩机配件 螺杆压缩机配件取得进展的基础：工作腔内喷油技术的应用。采用工作腔内喷油技术，可对压缩过程进行内冷却，单级压力比可达8～10，而且排气温度较低（不超过150℃）；并且阳、阴螺杆可以进行自啮合驱使，结构大为简化;同时，喷入工作腔的润滑油所起的密封作用使对螺杆的加工精度要求也相应降低。 对螺杆型线的深入研究。针对严重影响螺杆压缩机配件性能的密封线泄漏问题，现在已制造出了一些先进的型线，使螺杆压缩机配件纵向接触线长度、泄漏三角形与压缩终了封闭容积处于最优情况，由此使压缩过程的泄漏大大降低。 精密螺杆专用铣床与磨床的研制成功。这些生产设备的出现使螺杆型线的加工不仅精度大为提高，而且生产效率也大大提高。 噪声的降低。气罩式降噪的实现使原本噪声比往复压缩机配件大的螺杆压缩机配件反倒变成了低噪声压缩机配件，因此，在3～100m3/min的动力用空气压缩机配件、驱动功率在7～250kW的空调与制冷压缩机配件、相应范围的其它气体压缩机配件中，螺杆式占据了主导地位。但螺杆压缩机配件的压力一般低于4MPa或压力比在10以下，也即它的工作范围不会有离心式与往复式那么广泛。 20世纪50年代以后，螺杆压缩机配件得到了飞速发展，以至现在和可以预见的将来它将在很大范围内取代往复压缩机配件。