SM6000型空壓機(jī)的故障分析與維護(hù)

杜忠新 陰法亮

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)寬厚板廠，山東 271104)

山東萊蕪鋼鐵集團(tuán)公司寬厚板廠進(jìn)口的韓國(guó)三星SM6000 型空壓機(jī)主要負(fù)責(zé)給寬厚板生產(chǎn)線提供設(shè)備用壓縮空氣，其工作參數(shù)為:流量(13 000～24 000)m3/h，排氣壓力(3.5×105～25.0×105)Pa。該類型空壓機(jī)具有設(shè)計(jì)效率高、運(yùn)用范圍廣、運(yùn)行成本低、檢修方便、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。

但是由于安裝調(diào)試、專業(yè)操作等方面存在問(wèn)題，該設(shè)備在使用過(guò)程中先后出現(xiàn)了喘振、排氣壓力低等問(wèn)題。本文主要分析了造成SM6000 型空壓機(jī)發(fā)生喘振、排氣壓力低等問(wèn)題的原因，并提出了解決方案。

1 構(gòu)成及壓縮原理

1.1 構(gòu)成

離心式壓縮機(jī)是圓心式空氣壓縮器，其大齒輪是由主驅(qū)動(dòng)裝置——電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，并由兩個(gè)小齒輪來(lái)增速。由組裝在小齒輪上的葉輪吸入并壓縮外部空氣后，通過(guò)葉輪的高速氣流在擴(kuò)壓器和卷軸恢復(fù)正壓力。大/小齒輪的軸上安裝有支持軸方向及半徑方向荷重的軸承，同時(shí)，安裝了碳精環(huán)密封件，實(shí)現(xiàn)了完整的無(wú)油空氣。每個(gè)壓縮段之間設(shè)置中間冷卻器來(lái)冷卻高溫的空氣，并在最后3 段后方設(shè)置冷卻器冷卻吐出的空氣的溫度，最終吐出配管上設(shè)有用來(lái)防止系統(tǒng)空氣逆流的測(cè)定閥。同時(shí)，為了限制配管膨脹及收縮，設(shè)置了伸縮接頭;考慮壓縮器的吹風(fēng)噪音，設(shè)置了消音器。

1.2 壓縮原理

離心壓縮機(jī)將速度能轉(zhuǎn)化為壓力能。高速旋轉(zhuǎn)葉輪軸向吸入氣體，氣體通過(guò)通道被徑向加速，到達(dá)葉輪末端時(shí)實(shí)現(xiàn)傳遞能量給氣體，氣體在經(jīng)過(guò)擴(kuò)壓器和有規(guī)則的遞增徑向截面蝸殼時(shí)被減速。遵循能量守恒，通過(guò)精心設(shè)計(jì)的減速流程，氣體的速度能被轉(zhuǎn)化為壓力能，氣體然后被冷卻。在下一級(jí)壓縮時(shí)又重復(fù)這樣的過(guò)程?；旧厦恳患?jí)壓縮能按2.5∶1 的比率發(fā)展，通過(guò)機(jī)器的多級(jí)壓縮實(shí)現(xiàn)最終的出口壓力。在一些TurboMaster離心壓縮機(jī)上可以有4 級(jí)壓縮。

2 主要部件

2.1 齒輪

離心機(jī)的齒輪按照AGMA(美國(guó)齒輪制造協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)制造，小齒輪的精度等級(jí)為AGMA13，大齒輪的精度等級(jí)為12 級(jí)。小齒輪的軸向定位控制是由其上面的高效推力盤完成，推力盤精確定位于大齒輪的側(cè)面;大齒輪的軸向定位完全由推力軸承完成。大、小齒輪具有高效的性能和足夠的強(qiáng)度及長(zhǎng)久的壽命。大齒輪的轉(zhuǎn)速是電機(jī)的轉(zhuǎn)速，小齒輪的轉(zhuǎn)速由大/小齒輪的齒數(shù)比決定。齒輪的中心距離由徑向軸承來(lái)控制，葉輪裝配在小齒輪軸的末端。

2.2 軸承

離心壓縮機(jī)的小齒輪軸上裝有可傾瓦軸承，這種型號(hào)的軸承可在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下保持高效、穩(wěn)定的工作并限制油膜振蕩現(xiàn)象。大齒輪由帶四瓣錐度的止推/徑向軸承定位，這種型號(hào)的軸承能可靠、穩(wěn)定運(yùn)行并高效傳遞推力。

2.3 葉輪與擴(kuò)壓器

主電機(jī)的電動(dòng)能帶動(dòng)大齒輪旋轉(zhuǎn)，大齒輪再帶動(dòng)小齒輪。小齒輪高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)葉輪吸入氣體進(jìn)入通道，氣體在經(jīng)過(guò)通道到達(dá)葉輪頂端過(guò)程中被葉輪加速，傳遞能量給氣體，氣體從葉輪排出，經(jīng)過(guò)擴(kuò)壓器再到蝸殼，速度降低，靜態(tài)壓力升高。

2.4 中間冷卻器和后冷卻器

中間冷卻器和后冷卻器設(shè)置在壓縮器的各階段的后部，起到降低壓縮上升空氣的溫度，縮小比容積，到下一個(gè)階段進(jìn)一步增加壓縮效率的重要作用。當(dāng)高溫壓縮空氣通過(guò)有低溫冷卻水冷卻的帶翅片管束時(shí)，可有效的在空氣和水之間進(jìn)行熱交換。冷卻過(guò)程產(chǎn)生的一個(gè)結(jié)果是冷凝水從冷卻空氣中析出，通過(guò)冷凝除水系統(tǒng)從冷卻器排出。這種冷卻器形式(水走管內(nèi)，可抽拉式布置)是安全的、容易拆卸清洗的結(jié)構(gòu)，維護(hù)成本低。

3 常見故障分析及解決方法

3.1 喘振

喘振的根本原因就是進(jìn)氣量減少并達(dá)到壓縮機(jī)允許的最小值，出口空氣排不出去導(dǎo)致出口壓力升高，致使葉輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)脫離，從而誘發(fā)壓縮機(jī)喘振。根據(jù)該故障特點(diǎn)，主要采用以下措施有效解決了空壓機(jī)喘振問(wèn)題。(1)在空壓機(jī)上增加放空調(diào)節(jié)閥和入口調(diào)節(jié)閥。當(dāng)電機(jī)電流在某段時(shí)間內(nèi)發(fā)生較大變化時(shí)，放空調(diào)節(jié)閥和入口調(diào)節(jié)閥同時(shí)打開，能有效消除喘振。當(dāng)喘振消失后，關(guān)閉放空閥，入口調(diào)節(jié)閥根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的壓力值進(jìn)行開口度調(diào)整，使系統(tǒng)自動(dòng)回復(fù)到設(shè)定壓力。(2)增大出口管路管徑。該設(shè)備自帶出口管路型號(hào)為DN400 mm，其截面積為0.13 m2，管網(wǎng)直徑較小，氣體不能有效排除，出口壓力增大，導(dǎo)致喘振發(fā)生。在符合設(shè)備工藝要求的基礎(chǔ)上，將出口管路的型號(hào)由DN400 mm 換為DN600 mm，其截面積由0.13 m2增加為0.28 m2。在氣體流量不變的情況下，氣體流經(jīng)管路的阻力減小為原來(lái)的1/32，這樣可以大大降低排氣阻力，改善壓縮機(jī)的工作狀態(tài)，使其安全穩(wěn)定運(yùn)行。(3)渦輪壓縮器是在所有壓縮器當(dāng)中對(duì)進(jìn)氣管理要求最嚴(yán)格的。這是因?yàn)檫M(jìn)氣量大，而壓縮部位卻相對(duì)較小，并且由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，每單位面積會(huì)積累大量的異物。異物經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間在葉輪、擴(kuò)壓器、空氣冷卻器沉積后，會(huì)引起設(shè)備的喘振。因此，需要定期清理渦輪壓縮器中的灰塵，防止喘振的發(fā)生。

3.2 積碳

潤(rùn)滑油會(huì)在空壓機(jī)氣缸內(nèi)表面上形成一層油膜，另一些潤(rùn)滑油的分子呈懸浮狀存在于氣缸活塞端面、閥門、風(fēng)包及分離器等部件中，在熱空氣的作用下氧化而形成碳化物，這種碳化物逐漸增多就成為積碳。積碳會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的使用壽命，并且存在導(dǎo)致設(shè)備爆炸等安全隱患。采用以下措施防止積碳發(fā)生:(1)確保冷卻效果。認(rèn)真檢查冷卻水的水量、水質(zhì)、水溫，使冷卻效果發(fā)揮到最佳。(2)廠區(qū)空氣中的大量粉塵、煤塵等雜質(zhì)隨空氣透過(guò)金屬網(wǎng)進(jìn)入氣缸部位，當(dāng)潤(rùn)滑油發(fā)生分解與雜質(zhì)粘在氣缸內(nèi)壁上即形成積碳。因此需要勤清洗空氣過(guò)濾器，定期清理積碳，同時(shí)保證潤(rùn)滑油的質(zhì)量以及用量，防止積碳發(fā)生。

3.3 油箱溫度過(guò)低

空壓機(jī)油箱內(nèi)機(jī)油有時(shí)會(huì)發(fā)生不能加熱或加熱溫度上升速度慢的問(wèn)題。該問(wèn)題可能是由于機(jī)油加熱器無(wú)法供應(yīng)電源或機(jī)油加熱器破損造成的。應(yīng)確認(rèn)電源是否正常輸入，并及時(shí)檢查各段阻抗(各相間阻抗50Ω～70Ω)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)更換。

3.4 排氣量不足

空氣壓縮排氣量不足主要是由于空氣濾清室堵塞，轉(zhuǎn)速不夠(電網(wǎng)頻率、電壓不足導(dǎo)致轉(zhuǎn)速不夠)，放空閥、密封漏氣，冷卻水冷卻達(dá)不到效果等原因?qū)е?。為防止發(fā)生空壓機(jī)排氣量不足，需要定期檢查設(shè)備關(guān)鍵部位，清洗管內(nèi)水垢及雜物，降低冷卻水溫，改善水質(zhì)。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題，總結(jié)了SM6000 型空壓機(jī)的常見故障，分析了造成故障的原因，并提出了解決方案。設(shè)備改造后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)運(yùn)行，故障率明顯降低，保證了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

［1］方玉瑩.空氣壓縮機(jī)振動(dòng)的分析研究.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)［J］，2002(2):95－97.

［2］張法臣.空氣壓縮機(jī)排氣量下降的原因分析與處理.冶金動(dòng)力［J］，2002(2):26－28.