空壓機(jī)的故障診斷與維修

李衛(wèi)國(guó)，張 輝，王學(xué)勇，任有文，劉 建，李 虎

（山東非金屬材料研究所，山東濟(jì)南 250033）

0 引言

壓縮空氣是工業(yè)生產(chǎn)的重要?jiǎng)恿υ粗?，在機(jī)床加工、自動(dòng)化生產(chǎn)、產(chǎn)品裝配等領(lǐng)域大量使用。空壓機(jī)是壓縮空氣的制備設(shè)備，主要由主機(jī)、油氣分離器、冷卻器、閥門等組成，其工作原理如圖1所示：空氣通過過濾器、氣閥等進(jìn)入主機(jī)，與冷卻潤(rùn)滑油混合后被壓縮，排入油氣分離筒進(jìn)行油氣分離，達(dá)到壓力值時(shí)排出，經(jīng)過冷卻后再送入壓縮空氣系統(tǒng)。

圖1 空壓機(jī)工作原理

在使用過程中空壓機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)超溫、超壓、過載、異響、油水異常等故障，導(dǎo)致空壓機(jī)停機(jī)或降低壓縮空氣質(zhì)量，影響企業(yè)正常生產(chǎn)，如何快速對(duì)空壓機(jī)故障診斷、維修對(duì)于保障企業(yè)正常運(yùn)行十分重要。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

山東非金屬材料研究所現(xiàn)有螺桿式空壓機(jī)10余臺(tái)，用于加工中心、產(chǎn)品裝配等工序提供壓縮空氣為動(dòng)力源，由于較為分散、獨(dú)立運(yùn)行、生產(chǎn)環(huán)境不一等原因，在使用過程中常出現(xiàn)超溫、超壓、過載、異響、油水異常等故障，停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，影響到正常生產(chǎn)。2020年1月—2021年1月空壓機(jī)使用中故障發(fā)生情況如表1所示。

從表1可以看出，超溫、超壓等故障發(fā)生較多，異響、油水異常等故障發(fā)生較少，但異響、油水異常等故障導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，平均停機(jī)10～15 h，其中包括產(chǎn)檢各部件、購(gòu)買備件以及更換備件的時(shí)間。因此，導(dǎo)致故障的原因、如何減少停機(jī)時(shí)間等，需進(jìn)一步分析研究。

表1 空壓機(jī)故障統(tǒng)計(jì)

2 故障診斷與維修

查閱2020年1月—2021年1月期間空壓機(jī)故障維修檔案，結(jié)合空壓機(jī)的運(yùn)行現(xiàn)狀，對(duì)超溫、超壓、過載、異響、油水異常等主要故障診斷與維修過程開展分析（表2）。

表2 空壓機(jī)主要故障診斷與維修策略

從表2可以看出：空壓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較差，造成灰塵較多，降低了散熱效果，溫度傳感器劣化較快，造成溫度采集誤差等是超溫的主要原因；氣閥動(dòng)作異常，壓力傳感器采集誤差或損壞等是超壓的主要原因；小馬拉大車，旋轉(zhuǎn)或傳動(dòng)部件缺少潤(rùn)滑等是過載的主要原因；主機(jī)松動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或傳動(dòng)部件進(jìn)入異物等是異響的主要原因；油路系統(tǒng)故障或泄漏，分離筒故障，潤(rùn)滑油乳化等是油水異常的主要原因。

這些原因有的是因?yàn)樵O(shè)備使用環(huán)境差或元件劣化造成的，有的是定期檢查、維護(hù)不到位造成的。從故障的發(fā)生情況來看，主要是維護(hù)不及時(shí)造成的，因此做好定期檢查、維護(hù)十分必要。結(jié)合本企業(yè)生產(chǎn)和空壓機(jī)使用情況，編制空壓機(jī)定期檢查維護(hù)表（表3）。

表3 空壓機(jī)定期檢查維護(hù)表

3 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

為較好地確保生產(chǎn)壓縮空氣供給，將空壓機(jī)集中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并設(shè)置預(yù)警值，當(dāng)有預(yù)警時(shí)及時(shí)開展維護(hù)，做到“預(yù)防為先，防修結(jié)合”。

利用HMI（Human Machine Interface，人機(jī)界面）、PLC、傳感器等硬件自主設(shè)計(jì)安裝了空壓機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，PLC通過傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)空壓機(jī)的溫度、壓力、濕度、電流等參數(shù)采集，并發(fā)送到HMI上集中實(shí)時(shí)顯示（圖2）。

圖2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理

空壓機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)所有空壓機(jī)溫度、壓力、濕度、電力等集中監(jiān)測(cè)，結(jié)合空壓機(jī)故障情況，對(duì)比運(yùn)行情況設(shè)置各參數(shù)預(yù)警值。例如：溫度設(shè)置在85℃左右，電流在額定電流95%左右、壓力超差5%左右等。當(dāng)系統(tǒng)給出預(yù)警時(shí)，及時(shí)開展預(yù)防性維修、專項(xiàng)保養(yǎng)等（圖3）。另外，還要做好提前采購(gòu)、儲(chǔ)備備件等工作，以縮短故障停機(jī)時(shí)間。

圖3 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)界面

該系統(tǒng)投入運(yùn)行以來（2021年2月—2021年7月），空壓機(jī)故障情況見表4。

表4 空壓機(jī)故障統(tǒng)計(jì)

對(duì)比空壓機(jī)在線加內(nèi)存系統(tǒng)運(yùn)行前后可以看出，預(yù)防性維修更有針對(duì)性，空壓機(jī)故障次數(shù)和停機(jī)時(shí)間明顯減少。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著工業(yè)自動(dòng)化、智能化的進(jìn)程越來越快，對(duì)壓縮空氣的品質(zhì)和空壓機(jī)的保障提出更高要求，利用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，全過程監(jiān)測(cè)空壓機(jī)運(yùn)行情況，全面分析，科學(xué)改進(jìn)，及時(shí)開展預(yù)防性維修，儲(chǔ)備配件，可以有效減少空壓機(jī)故障和停機(jī)時(shí)間，有力地保障企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)。