WP270型空氣壓縮機(jī)常見(jiàn)故障淺析

李懷元+單劍+江峰

摘 要：空氣壓縮機(jī)是一種以制造壓縮空氣的機(jī)械，通常稱為空壓機(jī)。它能將一定容量的空氣，壓縮其體積，升高其壓力，可用來(lái)做功或充填容器。該船所用的空壓機(jī)為WP60、WP270型單作用兩級(jí)空氣壓縮機(jī)，其作用主要是：氣動(dòng)控制系統(tǒng)、柴油機(jī)動(dòng)力裝置的啟動(dòng)、充填壓力水柜、清潔雜用；氣笛、氣動(dòng)工具等?？諌簷C(jī)發(fā)生故障后，將影響船舶動(dòng)力的控制系統(tǒng)，威脅船舶的航行安全。該文著重對(duì)空壓機(jī)的常見(jiàn)故障進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：空氣壓縮機(jī) 常見(jiàn)故障 拉缸 結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TD44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）03（c）-0031-02

1 WP270型空氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)

WP270型空壓機(jī)采用活塞式，它的基本組成包括：活塞、連桿、曲軸、汽缸、組合閥、齒輪泵、空氣過(guò)濾器、油水分離器等部分。

2 空壓機(jī)的工作原理

單作用兩級(jí)空氣壓縮機(jī)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)彈性連軸器直接帶動(dòng)，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，級(jí)差式活塞由裝在曲軸上的連桿帶動(dòng)在氣缸中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，將空氣從大氣壓國(guó)壓縮到終了壓力30個(gè)大氣壓；當(dāng)活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣在濕式過(guò)濾器中過(guò)濾，由一級(jí)組合閥吸氣進(jìn)入一級(jí)氣缸，當(dāng)活塞由下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，一級(jí)氣缸的氣體被壓縮到一定的壓力，經(jīng)一級(jí)組合閥排氣部分排到水冷氣缸頭，接收空間通過(guò)聯(lián)接在氣缸內(nèi)的冷卻管冷卻后，進(jìn)入箱上的油水分離器，然后經(jīng)二級(jí)組合閥的吸氣部分進(jìn)入二級(jí)氣缸，被壓縮到額定壓力后，經(jīng)二級(jí)組合閥排氣部分排出，排出的氣體經(jīng)二級(jí)分離器進(jìn)行分離后被送入氣瓶。

3 空壓機(jī)在使用過(guò)程中常見(jiàn)故障分析

3.1 拉缸

拉缸是空壓機(jī)活塞組件與氣缸配合工作表面相互劇烈地作用（干磨擦），在工作表面上產(chǎn)生的拉毛、劃痕、擦傷或咬死的損傷現(xiàn)象。拉缸是在有潤(rùn)滑條件下產(chǎn)生的程度不同的粘著磨損。拉缸輕時(shí)使氣缸、活塞組件受損，嚴(yán)重時(shí)造成惡性機(jī)損事故。在07-26任務(wù)后期中空壓機(jī)曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)類似的機(jī)損事故。

3.1.1 拉缸的主要癥狀

（1） 空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲音異常（金屬的干磨擦聲音）。

（2）空壓機(jī)轉(zhuǎn)速下降乃到自動(dòng)停車——因?yàn)闅飧變?nèi)的磨擦功增大。

（3） 曲軸箱嚴(yán)重冒煙。

（4） 一、二級(jí)排氣壓力顯著下降。

（5）冷卻水溫度和氣缸溫度升高。

（6）吊缸蓋檢查，可以發(fā)現(xiàn)氣缸、活塞環(huán)、活塞工作表面有縱向的拉痕、氣缸、活塞裙異常磨損。

3.1.2 拉缸的原因及處理方法

（1）潤(rùn)滑效果不良。

空壓機(jī)拉缸事故的根本原因是氣缸與活塞工作表面間的油膜變薄或遭到破壞所致，當(dāng)油膜變薄或局部破壞失去油膜時(shí)，使氣缸和活塞環(huán)配合表面的金屬直接接觸，發(fā)生粘著磨損，進(jìn)一步的發(fā)展和惡化即形成嚴(yán)重的拉缸事故。

氣缸潤(rùn)滑油不足或供油中斷，使活塞與氣缸過(guò)熱膨脹失去原有正常的間隙，主要的原因有：注油量過(guò)?。蛔⒂凸苈范氯?；注油接頭漏油；油泵故障；潤(rùn)滑油品質(zhì)不佳；另外，氣缸冷卻不足也是導(dǎo)致潤(rùn)滑效果不好的一個(gè)原因。

處理方法：松開(kāi)油管接頭，開(kāi)空車觀察有無(wú)潤(rùn)滑油溢出，每分鐘溢油3～6滴為正常；檢查油管是否堵塞，如堵塞則給予疏通，更換。

（2）磨合不良造成的拉缸。

這種事故常發(fā)生在修理后的空壓機(jī)磨合階段，空壓機(jī)修理后，不論是更換氣缸或活塞環(huán)或二者均更換時(shí)，都應(yīng)進(jìn)行必要的磨合。磨合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要求負(fù)荷、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間必須科學(xué)合理，才能順利完成磨合。低負(fù)荷下長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，表面很難達(dá)到初期的有效磨損，延誤適時(shí)投入運(yùn)轉(zhuǎn)，很不經(jīng)濟(jì)；短時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，容易造成過(guò)度磨損，產(chǎn)生漏氣和拉缸。磨合誤碼依照負(fù)荷由小到大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間合理的原則進(jìn)行。

處理方法：更換氣缸、活塞等新部件后，需開(kāi)空車1 h后逐步加壓，每次不超過(guò)5 kg，開(kāi)20～30 min，直到滿負(fù)荷；磨合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要加大氣缸的注油量，這樣有利于油膜的形成，使整個(gè)磨擦面得到充分潤(rùn)滑，改善活塞環(huán)與氣缸的密封性和清除磨擦表面的積炭污物。

（3）活塞運(yùn)動(dòng)裝置對(duì)中不良引起的拉缸。

由于安裝精度低或長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致軸承產(chǎn)生不同程度的磨損、曲軸發(fā)生彎曲變形破壞了活塞運(yùn)動(dòng)部件在氣缸中的正確位置，致使空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中活塞在氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生擺動(dòng)和敲擊氣缸，油膜被破壞導(dǎo)致拉缸事故。

活塞與氣缸之間的配合間隙反應(yīng)二者的對(duì)中情況，配合間隙過(guò)大、過(guò)小或分析不均都會(huì)導(dǎo)致拉缸。間隙過(guò)大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生壓縮空氣下竄，破壞油膜；間隙過(guò)小，金屬直接接觸甚至粘著，當(dāng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生拉缸；間隙分布不均，活塞運(yùn)動(dòng)部件在氣缸中傾斜，往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生擺動(dòng)敲缸，破壞油膜，產(chǎn)生拉缸。

處理方法：更換氣缸、活塞等新部件時(shí)應(yīng)確保安裝質(zhì)量，使其具有要求的配合間隙，運(yùn)轉(zhuǎn)中的空壓機(jī)應(yīng)加強(qiáng)維護(hù)管理，減少軸承的磨損。

（4）活塞環(huán)斷裂造成拉缸。

主要原因有以下幾點(diǎn)。

①活塞環(huán)搭口間隙過(guò)小，在運(yùn)轉(zhuǎn)中活塞環(huán)因搭口處無(wú)充分膨脹余地而對(duì)頂彎曲、折斷。

②活塞環(huán)天地間隙過(guò)小使活塞環(huán)卡死。

③氣缸結(jié)炭太多，使活塞環(huán)粘結(jié)在環(huán)槽內(nèi)失去彈性造成氣缸漏氣。

④活塞環(huán)搭口間隙太大，氣缸漏氣嚴(yán)重。

（5）氣缸冷卻不良造成拉缸。

主要原因有以下幾點(diǎn)。

①冷卻水壓力不足。

②冷卻水腔銹蝕或臟污。

③水質(zhì)太臟、水溫太高。

（6）有異物進(jìn)入氣缸導(dǎo)致拉缸。

主要的原因是空氣過(guò)濾器臟污或損壞。

3.2 壓力比不同步

壓力比不同步的主要現(xiàn)象為空壓機(jī)兩缸一級(jí)壓力表的反應(yīng)值不一致，或高或低；充氣工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；氣閥處溫度過(guò)高或偏低；水溫異常。正常情況下，一級(jí)排氣壓力應(yīng)在4～6.5 kg/cm2，不能過(guò)高或過(guò)低。壓力比不同步主要包括一級(jí)安全閥開(kāi)啟和功耗大兩種情況。

（1）一級(jí)安全閥開(kāi)啟（一級(jí)壓力過(guò)高）。

主要原因以下幾點(diǎn)。

①二級(jí)進(jìn)氣閥泄露，吸進(jìn)二級(jí)壓縮腔內(nèi)的部分空氣倒流，從而使一級(jí)壓力過(guò)高。

②一級(jí)壓縮腔和二級(jí)壓縮腔的“O”形密封環(huán)損壞，從而使壓縮空氣從二級(jí)流回一級(jí)。

③二級(jí)組合閥的密封環(huán)損壞，使壓縮空氣從二級(jí)壓縮腔流回一級(jí)壓縮腔。

排除方法：檢查二級(jí)氣閥；更換密封圈。

（2）功耗大（一級(jí)壓力過(guò)低）。

主要原因以下幾點(diǎn)。

①一級(jí)排氣泄露，在壓縮過(guò)程中，壓入中間冷卻器的部分在吸氣過(guò)程中回到氣缸，導(dǎo)致吸氣量下降。

②一級(jí)吸氣閥泄露，吸入壓縮腔部分空氣在壓縮過(guò)程中被壓出氣缸，流入大氣。

排除方法：檢查一級(jí)組合閥。

3.3 曲軸冒煙大

空壓機(jī)由于長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，在加油中的曲軸箱排煙孔中會(huì)排出一些油煙，這是一種正常現(xiàn)象。但是如果冒煙比較嚴(yán)重，就應(yīng)用時(shí)檢查，防止發(fā)生嚴(yán)重的機(jī)械故障，壓縮機(jī)出現(xiàn)冒煙大的主要原因有以下幾點(diǎn)。

①曲軸箱內(nèi)的壓縮機(jī)油進(jìn)水變質(zhì)，或選用潤(rùn)滑油不正確。

②活塞環(huán)磨損過(guò)大。

③氣缸有嚴(yán)重拉痕。

④活塞環(huán)開(kāi)口重合在同一位置。

處理方法：化驗(yàn)油質(zhì)；排除油內(nèi)水份，找出進(jìn)水原因，必要時(shí)拆缸檢查。

3.4 水溫異常

水溫異?，F(xiàn)象常為隨氣壓升高，水溫急劇上升，出水管路、氣缸蓋、缸體、水道等處發(fā)燙，嚴(yán)重時(shí)造成氣缸損毀、曲軸活塞抱死。造成水溫異常的主要原因有：水壓低、水道不暢通；氣缸內(nèi)冷卻室有泥沙、臟物淤積等。

處理方法：清除泥沙，臟物，調(diào)整冷卻水壓力（不低于1 kg高于2.5 kg）。

3.5 壓縮機(jī)異常響聲

空壓機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)異常響聲，是空壓機(jī)出現(xiàn)故障的最明顯標(biāo)，其主要原因有以下幾點(diǎn)。

（1）整機(jī)基礎(chǔ)松動(dòng)，螺釘不牢固。

（2）電動(dòng)機(jī)異常。

（3）空壓機(jī)與電機(jī)連接處的“I”型橡膠塊損壞。

（4）連桿螺釘松動(dòng)。

（5）軸瓦間隙磨損過(guò)大。

（6）連桿大小頭瓦間隙過(guò)大。

（7）曲軸軸向間隙不正常。

（8）活上下止點(diǎn)間隙不正常。

（9）氣閥碎裂。

處理方法：發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)有異常響聲，首先辨別異常響聲的位置和聲音的種類，必要時(shí)對(duì)空壓機(jī)作整機(jī)全面檢查，切不可在異常不明聲音未確定的情況下繼續(xù)開(kāi)車。

3.6 電磁閥故障

在電控繼電器延時(shí)關(guān)閉后，電磁閥不能關(guān)閉；空壓機(jī)停機(jī)后仍不能排污，壓縮機(jī)工作時(shí)始終不能達(dá)到額定使用壓力要求，以上情況為電磁閥不能正常工作所致?，F(xiàn)象常為一級(jí)壓力偏低，電磁閥排氣口有氣體泄露。

處理方法：清潔電磁閥內(nèi)腔臟物；檢查電磁閥線圈是否擊穿；繼電器工作是否正常。

3.7 空氣進(jìn)入冷卻水

空氣進(jìn)入冷卻水看似簡(jiǎn)單故障，但是不加重視，就有可能引起潤(rùn)滑不良，造成重大故障。空氣進(jìn)入冷卻水的主要原因是，如果通過(guò)冷卻水觀測(cè)鏡發(fā)現(xiàn)冷卻水中有大量氣泡存在，很可能是冷卻水管的“O”形密封圈損壞。

排除方法：打開(kāi)氣缸蓋，更換密封圈。

4 結(jié)語(yǔ)

空壓機(jī)在船舶上經(jīng)常使用，故障發(fā)生概率大，作為管理人員首先必須清楚地了解空壓機(jī)內(nèi)部構(gòu)造、工作原理、控制過(guò)程等，針對(duì)可能發(fā)生的故障，要全面分析其機(jī)理，采取有效措施，解決故障恢復(fù)空壓機(jī)正常運(yùn)行。同時(shí)，日常管理中崗位人員應(yīng)注意檢查以下環(huán)節(jié)：空壓機(jī)各運(yùn)行參數(shù)是否正常、油液放殘檢查油質(zhì)情況、檢查空壓機(jī)啟停時(shí)泄放電磁閥工作狀態(tài)、傾聽(tīng)空壓機(jī)運(yùn)行聲音和振動(dòng)情況等。

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