螺桿式空壓機(jī)常見故障原因分析與應(yīng)對措施

羅貴敏

摘? ?要： 中車貴陽車輛有限公司各類型13臺螺桿式空壓機(jī)故障頻發(fā)，影響企業(yè)正常生產(chǎn)運(yùn)行。對2014-2019年空壓機(jī)運(yùn)行過程中的常見故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，表明常見故障引發(fā)原因主要包括：主機(jī)排氣溫度高、壓力/溫度傳感器故障、進(jìn)氣系統(tǒng)故障、高壓油管爆裂漏油、冷卻器穿孔漏油、其他各接頭處漏油、冷卻風(fēng)扇電機(jī)過載等。2016年起，公司動力車間成立維修隊(duì)伍，將常見故障歸類為自停、加載失敗和內(nèi)部漏油，及時(shí)采取相應(yīng)的解決措施。改進(jìn)后，空壓機(jī)故障次數(shù)從2014年的34次減少到2019年的6次。同時(shí)，總結(jié)了提高螺桿式空壓機(jī)運(yùn)行可靠性的維護(hù)保養(yǎng)方法，為提升員工隊(duì)伍的技能、企業(yè)正常生產(chǎn)運(yùn)行提供了保障。

關(guān)鍵詞： 螺桿式空壓機(jī);故障原因分析;傳感器;動力車間;維護(hù)保養(yǎng)

引言

空壓機(jī)，全稱空氣壓縮機(jī)，是一種通過壓縮氣體提高氣體壓力的機(jī)械，能夠生產(chǎn)出一定壓力的壓縮空氣。壓縮空氣應(yīng)用很廣，一般作為一種動力源，用于驅(qū)動氣缸、氣動馬達(dá)、射流元件，或進(jìn)行噴砂清理、噴漆等，是很多企業(yè)不可缺少的設(shè)備。

中車貴陽車輛有限公司（以下簡稱“我公司”）共有13臺螺桿式空壓機(jī)，其中英格索蘭雙螺桿兩級壓縮空壓機(jī)和中電振華單螺桿壓縮機(jī)最多，具體為：英格索蘭M200-2S型5臺、中電振華OGFD-40/8.5型6臺、柳州富達(dá)LU250-8.5A型2臺。自2010年空壓機(jī)安裝投運(yùn)以來，故障頻發(fā)，一直委托設(shè)備廠家負(fù)責(zé)維護(hù)保養(yǎng)，但我公司與市區(qū)之間交通十分不便利，一旦設(shè)備發(fā)生故障，廠家人員不能及時(shí)前來維修，經(jīng)常影響企業(yè)正常生產(chǎn)。

文獻(xiàn)[1-3]均針對各自企業(yè)的情況，對空壓機(jī)常見問題故障進(jìn)行了分析，并提出了應(yīng)對措施，但每家企業(yè)空壓機(jī)廠家不同、使用環(huán)境不同、發(fā)生的故障也不盡相同，而且少有文獻(xiàn)對空壓機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)展開論述。據(jù)此，我公司決定由動力車間成立維修隊(duì)伍，自行對空壓機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)和維修，以提升員工隊(duì)伍的維修技能。

本文首先介紹我公司使用的螺桿式空壓機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理;其次針對空壓機(jī)常見故障，分析原因并提出應(yīng)對解決措施;最后，提出提高空壓機(jī)運(yùn)行可靠性的維護(hù)保養(yǎng)手段。

1? 螺桿式空壓機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

所有螺桿式空壓機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理大同小異，一般由螺桿主機(jī)、電機(jī)、潤滑系統(tǒng)、油氣分離器、冷卻器、水分離器、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)及電氣控制箱等組成，只是主機(jī)結(jié)構(gòu)各自不同。單螺桿式空壓機(jī)在市場上比較少見，目前大多為雙螺桿式空壓機(jī)。雙螺桿式空壓機(jī)主機(jī)內(nèi)部平行安置著一對相互嚙合的螺旋形轉(zhuǎn)子，這對陰陽轉(zhuǎn)子相互嚙合，與機(jī)殼形成壓縮腔。單螺桿式空壓機(jī)主機(jī)內(nèi)部有一個(gè)螺桿（轉(zhuǎn)子）與兩個(gè)星輪相互嚙合，轉(zhuǎn)子、星輪及機(jī)殼共同形成壓縮腔=。

螺桿式空壓機(jī)的整個(gè)工作過程分為：吸氣過程、封閉及輸送過程、壓縮及噴油過程、排氣過程，其中吸氣、壓縮和排氣三個(gè)過程最為關(guān)鍵。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環(huán)。

雙螺桿兩級空壓機(jī)的工作原理來源于螺桿式空壓機(jī)的壓縮過程產(chǎn)生的兩根螺桿的嚙合。空氣首先通過進(jìn)氣空濾器進(jìn)入第一級壓縮，將空氣壓縮到級間壓力;然后，在通往第二級壓縮的途中，空氣要經(jīng)過一個(gè)冷卻油幕，大量與冷卻油接觸，大大降低第二級的進(jìn)氣溫度;再然后，壓縮空氣進(jìn)入第二級壓縮，被壓縮到最終排氣壓力;最后，壓縮空氣通過排氣法蘭排出，進(jìn)入分離器，冷卻油與空氣分離。冷卻油冷卻后，回到空壓機(jī)出口?？諝獗慌懦龇蛛x器后進(jìn)入后冷卻器，被冷卻到最終排氣溫度。冷凝水在水分離器中被分離出來，通過排放閥排出。優(yōu)質(zhì)空氣以適當(dāng)?shù)呐艢鈮毫ε懦鰴C(jī)組[5]，排出機(jī)組的壓縮空氣進(jìn)入儲氣罐，通過管網(wǎng)被分配到各用戶。

2? 螺桿式空壓機(jī)常見故障統(tǒng)計(jì)

我公司螺桿式空壓機(jī)自2010年改造投產(chǎn)以來，發(fā)生故障較多，特別是第5年和第6年（2014年和2015年），故障頻發(fā)。2014-2019年螺桿式空壓機(jī)主要故障次數(shù)如表1所示。由表1可知，2014-2019年，我公司螺桿式空壓機(jī)主要故障有主機(jī)排氣溫度高、壓力/溫度傳感器故障、進(jìn)氣系統(tǒng)故障、高壓油管爆裂漏油、冷卻器穿孔漏油、其他各接頭處漏油、冷卻風(fēng)扇電機(jī)過載等。2015年之前，設(shè)備廠家對設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)，其中2014年和2015年故障次數(shù)明顯較多。2016年開始，設(shè)備由我公司動力車間進(jìn)行自主保全和維護(hù)保養(yǎng)，故障次數(shù)明顯減少，螺桿式空壓機(jī)主要故障次數(shù)直方圖如圖1所示。

3? 常見故障原因分析及應(yīng)對措施

3.1? 空壓機(jī)自停

3.1.1? 主機(jī)排氣溫度高

主機(jī)排氣溫度高的主要原因是溫控閥磨損和冷卻器外表積灰較多。

（1）溫控閥磨損。一種情況是密封面磨損。溫控閥的密封面是靠閥芯表面和O型密封圈來密封的，為了避免冷熱油互竄，溫控閥閥芯材質(zhì)為黃銅，閥體材質(zhì)為鑄鐵，在閥芯往復(fù)動作過程中，閥芯表面磨損，導(dǎo)致密封不嚴(yán)，冷熱油互竄，導(dǎo)致主機(jī)排氣溫度高。另一種情況是溫控閥閥芯受熱元件失效。溫控閥閥芯工作原理是受熱元件受熱膨脹，推動閥芯動作，受熱元件失效造成閥芯不動作，導(dǎo)致主機(jī)排氣溫度高。溫控閥示意圖如圖2所示。

解決措施：一是定期檢查溫控閥閥芯磨損情況，二是定期使用熱水檢查受熱元件是否失效，確保溫控閥正常工作。

（2）冷卻器外表積灰較多。螺桿式空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)機(jī)殼內(nèi)為負(fù)壓，灰塵容易被吸附在冷卻器表面，如果不及時(shí)清除，冷卻效果變差，導(dǎo)致主機(jī)排氣溫度高。

解決措施：實(shí)行定人定機(jī)，責(zé)任到人，按照要求定期吹掃冷卻器外表面的積灰，確保冷卻效果。

3.1.2? 傳感器故障

傳感器故障主要表現(xiàn)為溫度傳感器損壞和壓力傳感器損壞。傳感器內(nèi)部線路斷裂和探測元件失效，導(dǎo)致傳感器直阻異常。

解決措施：定期使用紅外線測溫儀和壓力表對傳感器測量數(shù)值進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)異常的，及時(shí)進(jìn)行更換，降低故障次數(shù)。

3.1.3? 冷卻風(fēng)扇電機(jī)過載

冷卻風(fēng)扇電機(jī)過載故障主要來自中電振華單螺桿壓縮機(jī)，主要原因是廠家對空壓機(jī)油路設(shè)計(jì)不足，在機(jī)組啟動時(shí)，潤滑油流動不順暢。

解決措施：一是對油路上的斷油閥進(jìn)行更換，新閥門的閥芯動作靈敏，不容易卡堵。二是更換進(jìn)氣閥推動氣缸，加大推動力，確?？諌簷C(jī)加載時(shí)及時(shí)打開進(jìn)氣閥，保證空壓機(jī)內(nèi)部壓力足夠。車間對該機(jī)型改造后，2017-2019年未再發(fā)生過此類故障，表明該問題得到了有效解決。

3.2? 空壓機(jī)加載失敗

空壓機(jī)加載失敗主要表現(xiàn)為進(jìn)氣系統(tǒng)故障，故障來源于進(jìn)氣閥間隙過小，造成卡堵。

解決措施：調(diào)整進(jìn)氣閥開關(guān)限位，避免閥門關(guān)閥過度造成閥門卡死打不開。

3.3? 空壓機(jī)內(nèi)部漏油

3.3.1? 高壓油管爆裂漏油

油管爆裂是油管質(zhì)量問題。當(dāng)油管爆裂時(shí)，油管鋼絲開裂，油管強(qiáng)度減弱，因無法承受壓力而破損泄漏。

解決措施：重新選擇油管廠家，更換新油管，將油管壓力由原來的2.5 MPa提高至5.0 MPa。此外，安裝前進(jìn)行嚴(yán)格的水壓試驗(yàn)，確保油管質(zhì)量。

3.3.2? 冷卻器穿孔漏油

冷卻器穿孔漏油問題主要來源于英格索蘭空壓機(jī)，穿孔原因是冷卻器質(zhì)量有問題。冷卻器結(jié)構(gòu)為翅片式，材質(zhì)為鋁材，廠家原冷卻器翅片非常薄，車間焊接高級技師對穿孔部位進(jìn)行補(bǔ)漏焊接后，使用時(shí)間不超過半年又會穿孔。

解決措施：重新選擇冷卻器廠家，更換新冷卻器，冷卻器到貨后嚴(yán)格驗(yàn)收，對配件質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)。

3.3.3? 其他各接頭位置漏油

其他各接頭位置漏油主要包括各閥門法蘭處漏油、油氣分離器蓋板漏油、冷卻器油管接頭漏油等。主要原因?yàn)槊芊鈮|片損壞、接頭松動或破損。

解決措施：按照定保規(guī)程，定期對各密封面的密封件進(jìn)行更換，對接頭進(jìn)行緊固。

3.4? 其他改進(jìn)措施

3.4.1? 空壓機(jī)余熱回收利用

空壓機(jī)余熱回收利用，主要指對冷卻油的熱量進(jìn)行回收利用。根據(jù)螺桿式空壓機(jī)冷卻油產(chǎn)生熱量這一原理，設(shè)計(jì)余熱回收系統(tǒng)。選用合適的熱交換器，高溫油經(jīng)過熱交換器與冷水進(jìn)行熱量交換，將冷水加熱，降低油溫。自行設(shè)計(jì)余熱回收控制系統(tǒng)，通過控制空壓機(jī)油溫度來控制熱交換的水流量，熱水通過管道輸送至集中浴室熱水箱，用于員工洗浴。增加余熱回收及控制系統(tǒng)后，油溫得到有效控制，空壓機(jī)冷卻效果較改造前好，大大減少了油路系統(tǒng)的故障。余熱回收利用系統(tǒng)示意圖如圖3所示，現(xiàn)場余熱回收效果圖如圖4所示。

3.4.2? 對中電振華單螺桿壓縮機(jī)油氣分離桶內(nèi)的銅回油管道進(jìn)行改造

改造前，回油管設(shè)計(jì)不合理，造成油氣分離不徹底，一部分油隨著壓縮空氣進(jìn)入儲氣罐，導(dǎo)致壓縮空氣含油量大，壓縮空氣品質(zhì)較差，而且需要補(bǔ)充潤滑油的次數(shù)和數(shù)量增多，成本增加。改造后，壓縮空氣經(jīng)過油氣分離器桶時(shí)，油氣能較為徹底地分離，壓縮空氣品質(zhì)得到提升，同時(shí)減少了油量，成本降低。

4? 螺桿式空壓機(jī)日常維護(hù)保養(yǎng)及注意事項(xiàng)

從第3章所述的各種螺桿式空壓機(jī)故障可以看出，空壓機(jī)各個(gè)部件都有可能發(fā)生故障，不論哪個(gè)部件發(fā)生故障，都會影響設(shè)備運(yùn)行效果和使用壽命，因此，維護(hù)保養(yǎng)很重要。我公司動力車間為螺桿式空壓機(jī)建立了“兩級保養(yǎng)”制度，實(shí)行了自主維護(hù)保養(yǎng)，不再委派給設(shè)備廠家。每臺空壓機(jī)懸掛“定人定機(jī)”牌，實(shí)行專人維護(hù)保養(yǎng)。明確一級保養(yǎng)和二級保養(yǎng)的實(shí)施者、保養(yǎng)要求及保養(yǎng)周期，嚴(yán)格按照計(jì)劃、按照規(guī)范對設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，同時(shí)不斷加大培訓(xùn)，提升員工綜合能力，確保保養(yǎng)過程中能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并處理。

4.1? 零部件日常維護(hù)保養(yǎng)

螺桿式空壓機(jī)零部件日常維護(hù)保養(yǎng)內(nèi)容以我公司動力車間《空壓機(jī)定保規(guī)程》為標(biāo)準(zhǔn)。定保分為機(jī)械部分和電氣部分。

4.1.1? 機(jī)械部分

一是衛(wèi)生清掃，清洗空壓機(jī)油污和灰塵，清洗空氣冷卻器外部油污和灰塵。二是零部件檢修，檢查是否有油、氣泄漏現(xiàn)象，檢查緊固所有連接件;檢查電磁閥是否泄漏堵塞，清洗堵塞的電磁閥;檢查是否有異常的噪音及振動;檢查進(jìn)氣閥是否卡死，是否松動磨損，更換損壞部件;檢查最小壓力閥是否泄漏、是否卡死，更換損壞部件;檢查溫控閥是否泄漏、是否卡死，清洗閥件，更換損壞部件;檢查膠管和軟管是否破損;檢查各傳感器是否失靈，更換損壞部件。三是三濾和潤滑油檢查，檢查空氣過濾器，清掃灰塵，對到期的過濾器進(jìn)行更換;檢查油過濾器是否泄漏，對到期的過濾器進(jìn)行更換;檢查潤滑油油質(zhì)，排放油罐內(nèi)冷凝水。

4.1.2? 電氣部分

清除電氣箱內(nèi)灰塵及雜物;清除電氣箱內(nèi)電氣元件上的灰塵及污垢;緊固所有電氣接線端子;清除主電動機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)上的灰塵及污垢;檢查機(jī)內(nèi)各種電氣插、接頭是否松動;檢查螺桿式空壓機(jī)控制器，各種指示是否均正常;檢查各電氣元件工作時(shí)的聲音、溫度等是否正常;檢查各電氣設(shè)備、元件的配件是否齊全、完好;檢查各種按鈕、開關(guān)及信號指示是否正常。

4.2? 三濾和潤滑油定期維護(hù)保養(yǎng)

三濾和潤滑油定期維護(hù)保養(yǎng)指空氣過濾器、油過濾器、油氣分離器芯、潤滑油、電機(jī)潤滑脂的定期維護(hù)保養(yǎng)和更換。

4.2.1? 空氣過濾器

空氣過濾器更換時(shí)間為2 000 h，或者報(bào)警時(shí)更換（壓差大于0.005 MPa時(shí)報(bào)警）?？諝膺^濾器在2 000 h內(nèi)發(fā)生堵塞報(bào)警時(shí)，可以拆下空氣過濾器進(jìn)行清灰處理，清灰時(shí)可以采用壓縮空氣將灰塵吹除，但壓縮空氣壓力不得高于0.3 MPa，以免損壞空氣過濾器。

4.2.2? 油過濾器

油過濾器更換時(shí)間為2 000 h，或者報(bào)警時(shí)更換（壓差大于0.14 MPa時(shí)報(bào)警）。更換油過濾器時(shí)，在油過濾器內(nèi)添加新的干凈潤滑油后再安裝。

4.2.3? 油氣分離器芯

油氣分離器芯更換時(shí)間為8 000 h，或者報(bào)警時(shí)更換（壓差大于0.1 MPa時(shí)報(bào)警）。油氣分離器芯與潤滑油同步更換。更換前必須檢查氣密性墊上是否有導(dǎo)電芯，如果沒有，必須安裝導(dǎo)電芯。

4.2.4? 潤滑油

潤滑油更換時(shí)間為8 000 h，更換前開機(jī)運(yùn)行10 min并停機(jī)10 min后將潤滑油排放。開機(jī)10 min是因?yàn)闊嵊土鲃有院茫菀着欧?停機(jī)10 min后排放是為了避免操作人員被熱油燙傷。排放潤滑油時(shí)，必須拆除低凹處管道，盡可能將潤滑油排凈。

4.2.5? 電機(jī)潤滑脂

主機(jī)電機(jī)潤滑脂添加時(shí)間為2 000 h，添加量為100 g。風(fēng)扇電機(jī)潤滑脂添加時(shí)間為1 000 h，添加量為80 g。

4.3? 維護(hù)保養(yǎng)注意事項(xiàng)

（1）保養(yǎng)空壓機(jī)時(shí)，停機(jī)后要等其完全泄壓后再斷掉電源，并關(guān)閉空壓機(jī)排氣閥門，此時(shí)才可進(jìn)行保養(yǎng)。

（2）潤滑油要采用專用螺桿式空壓機(jī)油，添加或更換時(shí)要使用同一廠家、同一牌號的潤滑油。不同廠家、不同牌號的潤滑油不能混合使用。

（3）在兩級保養(yǎng)中，應(yīng)按照保養(yǎng)時(shí)間對空壓機(jī)進(jìn)行日常點(diǎn)檢和保養(yǎng)，點(diǎn)檢和保養(yǎng)完成后，應(yīng)做好相應(yīng)記錄。

5? 結(jié)束語

本文通過對螺桿式空壓機(jī)常見故障的統(tǒng)計(jì)分析與研究，總結(jié)出減少螺桿式空壓機(jī)故障頻率的方法，并能夠根據(jù)已發(fā)生故障的周期，采取有效的預(yù)防措施進(jìn)行預(yù)防性檢修?？諌簷C(jī)故障次數(shù)明顯得到降低，從2014年的34次減少到2019年的6次。同時(shí)，提出日常維護(hù)保養(yǎng)和定期維護(hù)保養(yǎng)手段，保證了空壓機(jī)的運(yùn)行可靠性，延長了空壓機(jī)使用壽命。

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