零件清潔度對離心壓縮機失效的影響分析

羅夢珠

摘要：零件清潔度是引起出離心壓縮機失效重要因素之一。本文通過結(jié)合零件清潔度不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致離心壓縮機失效模式，論述零件清潔度控制的重要性與控制方法。為提升離心壓縮機制造質(zhì)量，減少生產(chǎn)過程中的浪費，提出控制零件清潔度的方法與建議。

Abstract： The parts cleanliness is one of the important factors that cause the failure of centrifugal compressor. Based on the failure mode of centrifugal compressor caused by the unqualified parts cleanliness， this paper discusses the importance of parts cleanliness control and control method. In order to improve the manufacturing quality of centrifugal compressor and reduce the waste in the production process， the methods and suggestions for controlling the cleanliness of parts are put forward.

關(guān)鍵詞：零件清潔度;離心壓縮機;失效模式

Key words： parts cleanliness;centrifugal compressor;failure model

中圖分類號：TH45? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）23-0071-02

0? 引言

離心壓縮機作為空調(diào)系統(tǒng)的核心部件，就像飛機的發(fā)動機，屬于精密設(shè)備，壓縮機零件加工精度高，裝配間隙小，零件清潔度的優(yōu)良直接影響壓縮機的使用性能，好的零件清潔度是保證產(chǎn)品性能的基本要求，管理好零件清潔度體現(xiàn)企業(yè)制造流程的水平?？照{(diào)機組的產(chǎn)品問題一般都會傳導(dǎo)到壓縮機，最終使壓縮機出現(xiàn)質(zhì)量問題、企業(yè)三包成本上升、客戶滿意度降低、公司業(yè)績下降。因此管理好零件清潔度，也是保證公司運營良好的前提條件之一。

1? 離心壓縮機簡介

離心壓縮機屬于透平式壓縮機的一種，主要通過電機驅(qū)動葉輪，葉輪帶動冷媒進(jìn)行工作，本質(zhì)是由離心力做功。根據(jù)壓縮機的結(jié)構(gòu)形式可分為單軸與多軸兩類。單軸式離心壓縮機為葉輪直接安裝在電機轉(zhuǎn)子上，多軸式離心壓縮機為電機轉(zhuǎn)子安裝齒輪，再傳導(dǎo)到其它軸上的葉輪。本文只針對單軸離心壓縮機進(jìn)行討論，我司作為三級單軸離心壓縮機的引領(lǐng)者，一直以高質(zhì)、綠色、環(huán)保，可持續(xù)發(fā)展的理念引領(lǐng)離心壓縮機的發(fā)展方向。

1.1 離心壓縮機主要結(jié)構(gòu)

壓縮機主要包括：渦殼、電機殼體、級間罩殼、吸氣室殼體等。壓縮機電機轉(zhuǎn)子由滾動軸承與滑動軸承支撐，電機定子安裝在電機殼體上套入電機轉(zhuǎn)子，氣動部件安裝在電機轉(zhuǎn)子另一端。氣動部件主要包括：葉輪、導(dǎo)流板、擴壓器等。除以上結(jié)構(gòu)通常離心壓縮機還有氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、運行保護系統(tǒng)等。根據(jù)葉輪的數(shù)量可以判定壓縮機的級數(shù)，一個葉輪為一級壓縮離心機，二個葉輪為二級壓縮離心機，依此類推。

1.2 零件清潔度要求

壓縮機清潔度是指壓縮機單個零件清潔度之和，離心壓縮機有很多的零件，每個零件在離心壓縮機的功能不一樣，因此相對應(yīng)的清潔度要求也不一樣。一般通過零件表面固體殘留物或雜質(zhì)的重量進(jìn)行判斷，具體要求如下：

①壓縮機零件總裝前要進(jìn)行清洗，清潔度檢查合格才能進(jìn)行裝配。②離心壓縮機主要的零件部件為鑄件殼體，對于壓縮機鑄件殼體要求每平方英尺不得超過0.01克固體殘留物，固體殘留物最大直徑不超過5微米，表面無銹、無塵、無油，無機加工毛刺鐵屑、無明顯可見鑄件缺陷、無清洗液殘留等。③氣動部件，葉輪、導(dǎo)流板等鋁質(zhì)零件要求零件表面無塵、無毛刺鋁屑、無磨屑、無清洗殘留等。④電機定、轉(zhuǎn)子無油、無塵、無毛刺鐵屑，表面光亮等。

2? 離心壓縮機失效模式

離心壓縮機失效模式多種多樣，由于零件清潔度問題導(dǎo)致的失效通常有壓縮機泄漏、振動、卡死、滑動軸承磨損等，失效模式如圖1所示。

2.1 壓縮機泄漏

離心壓縮機裝配完成之后要進(jìn)行泵壓、檢漏工序，泵壓主要檢測鑄件強度，確認(rèn)是否存在大漏。檢漏工序分為二步，第一步先用肥皂水進(jìn)行初檢，快速檢查殼體是否存在漏點;第二步使用氦檢儀進(jìn)行單點檢漏，漏率設(shè)定值為1*10-6mbarl/s，慢速檢測壓縮機的每個密封面。除了鑄件本身砂眼，清潔度不良是導(dǎo)致壓縮機泄漏的主要原因，直接影響鑄件法蘭面的密封效果，常見存在泄漏的密封面主要包括電機殼與渦殼密封面、級間罩殼與渦殼密封面、二、三級級間罩殼密封面、級間罩殼與吸氣室密封面等，密封面清潔度問題會直接導(dǎo)致生產(chǎn)線一次通過率下降。清潔度影響壓縮機泄漏在制造生產(chǎn)線屬于易檢測、高頻次、嚴(yán)重度低的一種失效模式。

2.2 壓縮機振動

振動主要來源于電機轉(zhuǎn)子在測試時振動超差，主要原因是電機轉(zhuǎn)子動平衡量超差。離心壓縮機總裝完成之后進(jìn)入測試工序，測量電機轉(zhuǎn)子振動、動平衡、跳動等性能。如果由動平衡量不合格引起電機轉(zhuǎn)子振動問題，可以在此工序進(jìn)行配重解決。如果不是轉(zhuǎn)子動平衡問題，一般是由于葉輪、迷宮密封等零件的清潔度不合格導(dǎo)致電機轉(zhuǎn)子振動超差，清潔度原因引起電機振動超差測試報告顯示振動超差值在合格范圍的10%以內(nèi)。該類型的失效模式在生產(chǎn)線屬于難檢測、低頻次、嚴(yán)重度高的失效模式之一。

2.3 壓縮機卡死

壓縮機卡死是空調(diào)主機典型的失效模式之一，根本原因很多，經(jīng)常是由多個因素共同作用的結(jié)果。常見的失效現(xiàn)象是一級葉輪與迷宮密封環(huán)卡死或是二級葉輪與迷宮密封環(huán)卡死，與零件清潔度嚴(yán)重相關(guān)。葉輪、迷宮密封環(huán)、吸氣室組件、主機經(jīng)濟器的清潔度都有可能引起葉輪與迷宮密封環(huán)卡死，特別經(jīng)濟器里的焊渣是影響壓縮機卡死的關(guān)鍵因素。壓縮機卡死一般在主機重載試驗或客戶端調(diào)試才能檢測出，故該失效模式成本高、造成巨大的品牌負(fù)面效應(yīng)，制造企業(yè)需盡量消除壓縮機卡死的問題。

2.4 滑動軸承磨損

滑動軸承磨損失效是制冷壓縮機常見的失效模式，在客戶端隨著空調(diào)機組運行時間增加，有的客戶沒有及時保養(yǎng)，潤滑油在滑動軸承與電機轉(zhuǎn)子配合處析出的污染物會越積越多，最終導(dǎo)致滑動軸承磨損。在工廠生產(chǎn)線，整個供油系統(tǒng)的清潔度是導(dǎo)致滑動軸承磨損的根本原因，特別個別零件沒有清理干凈的鐵屑、或硬物會破壞滑動軸承表層的巴氏合金保護層，引起滑動軸承磨損。

3? 零件清潔度不良的原因

零件清潔度不良根據(jù)污染物的來源不同，通?？梢苑譃閬砹隙恕⒅圃於恕⒖蛻舳??！皝砹隙恕敝傅氖枪?yīng)商提供的物料，“制造端”指是工廠生產(chǎn)過程中的零件保存不良或裝配過程產(chǎn)生二次污染，“客戶端”指的是產(chǎn)品保護不良，整個空調(diào)運行系統(tǒng)存在清潔度不良的問題?？蛻舳饲鍧嵍扔捎诓皇苤圃炱髽I(yè)管控，故不作深入討論，后面有關(guān)客戶端清潔度改善在本文不做進(jìn)一步研究。

來料端清潔度不合格主要指是離心壓縮機殼體，殼體供應(yīng)商為了及時滿足供貨，會提前做殼體庫存，庫存周期通常大于1個月。為了防止殼體生銹，供應(yīng)商會在殼體機加工表面涂大量的防銹油，到貨殼體表面殘油有時多達(dá)500ml。其次，每個供應(yīng)商的零件包裝方式不一樣，零件清潔度控制能力也不相同。對于一些特殊按訂單供貨的零件，如果清潔度不合格，直接影響產(chǎn)品的交付。

制造端清潔度控制過程主要包括倉庫存放、零件清洗與裝配二次污染。倉庫存放不良包括零件生銹、表面飛塵積存、零件磕碰損壞等。零件清洗指的是零件清洗之后不合格，主要原因有清洗劑沒有及時更換，清洗液溫度低，防銹油過多等。二次污染指清洗之后的零件在周轉(zhuǎn)過程中導(dǎo)致零件表面清潔不合格，例如：送料車的揚塵、吊裝碰撞、拆包裝等，特別是零件在周轉(zhuǎn)過程中的相互碰撞產(chǎn)生毛刺或損傷難于被發(fā)現(xiàn)，但是卻有可能導(dǎo)致壓縮機失效。

4? 零件清潔度改善措施

針對零件清潔度的改善，不能有先入為主的輕視心態(tài)，零件清潔度問題不是某個零件清潔度而是來料端與制造工序的全流程清潔度改善問題。應(yīng)從人、機、料、法、環(huán)多個維度制定改善措施與實施計劃。

人-加強執(zhí)行人員清潔度要求培訓(xùn)，培養(yǎng)全員零件清潔度意識，使每個參與人員都能理解清潔度的重要性，把零件清潔度作為質(zhì)量關(guān)鍵控制點進(jìn)行管控。

機-根據(jù)清洗機的清洗能力，首先驗證清洗液溫度、濃度與更換頻次的最佳清洗方案，關(guān)于清洗液溫度、濃度更新到點檢計劃表，每天開機清洗前進(jìn)行檢測。其次設(shè)備部門制定清洗機一二級保養(yǎng)計劃，納入設(shè)備全保養(yǎng)（TPM）計劃。最后針對清洗液中產(chǎn)生的防銹油增加過濾工序，保證清洗液在使用過程防銹油含量在要求范圍之內(nèi)。

料-供應(yīng)商來料減少防銹油使用，改用水性防銹劑，清潔度要求增加到質(zhì)量控制計劃，同時對零件清潔度質(zhì)量進(jìn)行抽檢。制造端更新物料架與送料小車，對所有物料進(jìn)行防磕碰、防塵保護。

法-對于裝配過程，重點關(guān)注吊裝零件磕碰，制定吊裝可視化操作規(guī)定。裝配前增加清洗工序，使用高濃度酒精與無紡布進(jìn)行清洗，確保零件清潔滿足要求。使用工序失效模式工具全工序管理零件清潔度，制定零件清潔度操作標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程，質(zhì)量部門對零件清潔度進(jìn)行抽檢。

環(huán)-設(shè)施部門要保證壓縮機車間裝配環(huán)境，控制溫度與濕度，使裝配車間的環(huán)境在要求范圍之內(nèi)。

5? 結(jié)論

在離心壓縮機制造領(lǐng)域，零件清潔度是導(dǎo)致壓縮機失效的重要因素。有的失效在短期內(nèi)可能不會表現(xiàn)出來，但是隨著主機的運行時間的增加最終會成為質(zhì)量問題。失效發(fā)生在制造端，影響產(chǎn)品一次通過率、生產(chǎn)效率、制造成本;在客戶端影響企業(yè)三包成本、產(chǎn)品質(zhì)量形象、品牌信譽。零件清潔度控制相對于空調(diào)主機整個系統(tǒng)是制造流程中的微小一步，但是它影響每個工序的質(zhì)量。零件清潔度控制已經(jīng)成為主流企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)工序，同時也被國內(nèi)企業(yè)所模仿。本文通過對零件清潔度與離心壓縮機失效的關(guān)系，論述零件清潔度的重要性，希望能給相關(guān)從業(yè)者一些啟示。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓闖.發(fā)動機清潔度測定與分析[J].內(nèi)燃機與配件，2014（12）.

[2]葉才華.發(fā)動機清潔度影響因素分析及其管控措施[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（24）.

[3]祁大同.離心壓縮機原理[M].機械工業(yè)出版社，2017，12.