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空压机安全运行技术

作为一种动力能源，空压机的应用领域越来越广泛，在整个生产制造中起着至关重要的左右。但是，空压机在运行过程中，由于冷却换热效果不好、压力不正常、排气量不足等原因，导致空压机实际运行时间较短，机器停车与启动频繁，无法达到高效安全运行的要求，直接影响生产，给企业带来不可估量的损失。因此正确识别空压机的故障，分析原因，减少故障次数，提出预防措施，确保空压机安全运行是非常必要的。

1 空压机故障类型及原因分析

1.1 排气量不足

排气量的不足主要的表现是压力达不到终点压力，从故障现象看很可能是由于以下几种原因造成：

一是入口空气过滤器的故障，当过滤器中的积垢产生堵塞，就会使排气量减少；而吸气管过长，管径较小，造成吸气阻力增大时，就直接影响了排气量。

二是空压机转速过低会使排气量下降：空气压缩机的排气量是按规定的海拔高度、吸气温度、湿度设计的，如果在超过上述标准的高原上使用时，就会造成吸气压力降低，排气量也随之降低；传送皮带打滑一会降低空压机的转速，进而影响排气量降低。

三是由于零件磨损导致空压机各配合间隙的变化而引起的：气缸、活塞、活塞环磨损严重、超差，造成相关间隙增大，泄漏量增大，严重的话就影响了排气量。

四是空压机系统严重漏气，主要是由于填料函不严密从而产生漏气使气量降低，究其原因：首先，是填料函本身制造时不合要求；其次，可能是在安装时，活塞杆与填料函中心没有对好，产生磨损、拉伤等造成的漏气。

五是空压机压力阀的故障对排气量的影响，主要是指吸、排气阀的阀座与阀片间落入金属碎片或其它杂物，造成关闭不严，形成漏气。

此外，气阀弹簧力与气体力匹配的不好也会影响排气量，弹力过强则使阀片开启迟缓，弹力太弱则阀片关闭不及时，这样不但影响了排气量，严重的话会影响到功率的增加，甚至影响气阀阀片、弹簧的使用寿命。

1.2 排气温度异常

排气温度不正常是指其高于设计值，主要是冷却系统故障导致的。从理论上进，影响排气温度增高的因素有：进气温度、压力比、以及压缩指数（对于空气压缩指数K=1.4）。实际情况影响到吸气温度高的因素如：中间冷却效率低，或者中冷器内水垢结多影响到换热，则后面级的吸气温度必然要高，排气温度也会高。气阀漏气，活塞环漏气，不仅影响到排气温度升高，而且也会使级问压力变化，只要压力比高于正常值就会使排气温度升高。此外，水冷式机器，缺水或水量不足均会使排气温度升高。

1.3 超常的振动和噪音

空压机如果某些部件出现故障时，就会发出异常的响声，通常来讲，操作人员通过听样是可以判别出异常的振动和噪声。驱动电动机运行不稳定，轴的对中状态改变都会产生异常的振动和噪声。活塞与缸盖间隙过小，直接撞击；活塞杆与活塞连接螺帽松动或脱扣，活塞端面丝堵桧，活塞向上串动碰撞气缸盖，气缸中掉入金属碎片以及气缸中积聚水份等均可在气缸内发出敲击声。排气阀片折断，阀弹簧松软或损坏，负荷调节器调得不当等等均可在阀腔内发出撞击声。

1.4 过热故障

在十字头与滑板、曲轴和轴承、填料与活塞杆等产生摩擦的位置，温度过高并超过规定的数值就称为过热。过热所带来的后果：一是加快磨擦副件的磨损。二是过热使大量的热能。

不断积聚直致烧毁磨擦面以及烧抱而造成机器发生重大事故。造成轴承过热的主要原因为：轴承与轴颈贴合不均匀或接触面积过小；轴承偏斜曲轴弯曲，润滑油粘度太小，油路堵塞，油泵有故障造成断油等；安装时没有找平，没有找好间隙，主轴与电机轴没有找正，两轴有倾斜等。

引起空压机故障的原因很多，既有设计制造上的原因，也有操作维护及管理上的原因，应通过综合分析这些故障提出一些有效的解决方案，延长空压机寿命。

2 空压机日常运行故障解决方案

2.1 优化冷却系统

温度异常是造成空压机发生故障事故的主要原因，所以如何降低系统温度，保持一个高效的冷却系统对延长空压机的寿命至关重要。可以从以下几个方面对空压机的冷却系统进行优化。

通过改善压缩机机房的通风条件，降低空压机温度。机械设备的工作环境，对机械设备使用有较大的影响，降低设备的温度，可以减轻对设备带来的不利影响。随着机组使用年限的增加，机组发热量也日益上升，原有的从进风道进气来满足产气和冷却机组的方式已不适用。如杭州卷烟厂通过将机组左右两扇边门改造成下进风的百叶形式，将环境温度的空气从设备下部吸入，再从上部的排风扇排出，有效降低机组温度。该公司原有机组冷却排气直接排入排风通道，然后从屋顶排出，但由于机组排风风扇功率小。

通道内空气换气率不高，从而使得通道内温度升高，影响机组冷却。通过在排风通道口加装排风扇，增加通道内空气流速，增加通道内空气换气次数，从而使得机组冷却效果提升。

避免冷却系统结垢。冷却系统结垢是空压机温度异常产生故障的主要原因，其使冷却水不能有效地与气缸壁进行换热，导致气缸运行温度升高而引发事故。了解决这一问题，国内外许多学者进行了大量的研究工作，并取得了一些研究成果。主要通过加强冷却水水质的监控和管理，对冷却水进行改造和定期对空压机进行清洗等方法来避免冷却系统结垢，其中对空压机清洗除垢法包括是机械除垢法和化学除垢法等，因为气缸水套的结构比较复杂，机械除垢法很难清除干净，所以，目前的除垢方法以化学除垢法为主。

2.2 设备的维护保养

空压机的基本保养包括：空气滤芯的更换、保养；机油滤芯的更换、空压机油的更换；油气分离芯的更换和保养；联轴器的安装与保养；冷却器的保养与维护等。

（1）空气滤芯的维护与保养。空气滤清器的作用是过滤掉吸入空气中含有的尘埃污物，将过滤后的干净空气送入压缩腔压缩。空气滤芯好每星期保养一次，拧开压盖螺母，取出空滤芯，用0.2～0.4MPa的压缩空气，从空滤芯内腔向外吹除在空滤芯外表面的尘埃颗粒，用干净的抹布将空滤壳内壁上的赃物擦干净。回装空滤芯，注意空滤芯前端部的密封圈要与空滤壳内端面贴合严密。空滤芯新机磨合期运行500h后应更换，正常情况3000h更换一次。清洁或更换空滤芯时，部件是必须一一合对，严防异物落入进气阀。

（2）机油滤芯的更换、空压机油的更换。正常情况下建议每1500～2000h更换新滤芯，换机油时好同时更换油滤芯。空压机油对空压机的性能具有决定性的影响，新机磨合期500h后进行油品更换，以后一般每运行3000h更换新油。换油时好同时更换油过滤器。无论是机油滤芯还是空压机油，在环境恶劣的场所使用缩短更换周期。

（3）油气分离芯的更换和保养。每一年或在监控器发出需维护信号时，要更换分离芯。分离芯只能更换，不能清洁之后再用。

（4）联轴器的安装与保养。联轴器关系着设备的精密程度，对其装配误差的要求比较高，分别经过轴向偏差校准，然后在电机下垫片调整轴向偏差，水平间隙和角度偏差校准等一系列校准调整后才能装上螺栓和锁紧垫片。

2.3 规范操作

规范的操作可以提高空压机的运行效率，减少故障发生的次数，减缓设备零件的疲劳，延长空压机的使用寿命。规范的操作应该包括以下方面。

空压机开机前请先确认管路阀门处于正常位置，空压机面板显示正常，然后按启动按钮启动。关机时请按停机按钮停机，空压机会自动卸载停机。非紧急状况请勿按红色紧急停机按钮停机。

空压机每运行500h，必须对空压机内部的电气接线重新进行检查、紧固。每天记录空压机的主要参数，以备发生故障后为分析处理提供依据。请每天检查油位，保证冷却剂足够并观察内部管路是否有渗漏。

3 结语

作为提高气体压力和输送气体的机械，空压机不可避免的出现故障。对空压机几种故障进行系统的分析，找出故障的根本原因，通过对空压机设备设施的不断改善，严格按设备操作规程作业，制定维护计划，定期保养，并保持设备清洁，使空压机在佳工作状态下长期安全运行，以提高设备维护效率和空压机使用率，延长空压机使用寿命。

一、空压机的分类

空气压缩机（空压机）的种类很多。

1、按工作原理可分为三大类：容积型、动力型（速度型或透平型）、热力型压缩机。

2、按润滑方式可分为无油空压机和机油润滑空压机。

3、按性能可分为：低噪音、可变频、防爆等空压机。

4、按用途可分为：冰箱压缩机、空调压缩机、制冷压缩机、油田用压缩机、天然气加气站用、凿岩机用、风动工具、车辆制动用、门窗启闭用、纺织机械用、轮胎充气用、塑料机械用压缩机、矿用压缩机、船用压缩机、医用压缩机、喷砂喷漆用。

5、按型式可分为：固定式、移动式、封闭式。

二、空压机工作原理

1. 螺杆式空压机

双螺杆式单级压缩空压机是由一对相互平行齿合的阴阳转子（或称螺杆）在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽与阳转子的齿被主电机驱动而旋转。 由电动机直接驱动压缩机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。由於气缸内压力的变化，通过进气阀使空气经过空气滤清器（消声器）进入气缸，在压缩行程中，由於气缸容积的缩小，压缩空气经过排气阀的作用，经排气管，单向阀（止回阀）进入储气罐，当排气压力达到额定压力0.7MPa时由压力开关控制而自动停机。当储气罐压力降至0.5--0.6MPa时压力开关自动联接启动。

2. 旋叶式压缩机

主要部件有气缸、转子、叶片和前后端盖(或称前后轴承座)。从视图中看出，气缸内壁近似呈椭圆形，转子与气缸为同心配置(不是偏心转子)，转子上装有五片倾斜配置的铝制叶片，叶片在转子槽中可以做往复运动。转子与气缸内壁有两个接触点，将气缸容积划分为两个月牙形空间，每个月牙形空间都设有吸气孔口和排气阀，因此气缸是双作用形式。转子旋转后叶片在离心力作用下甩出，使其叶片上端部紧贴气缸内壁，使月牙形空间又被分隔成若干扇形空间，这就是旋叶式压缩机的基元容积。随着转子的旋转，每个基元容积完成吸气、压缩和排气过程，转子旋转一周，基元容积完成两次吸气、压缩和排气过程，图中转子旋转一周可以实现十次吸、排气及压缩过程

3. 往复式压缩机

往复式压缩机属于容积式压缩机,是使一定容积的气体顺序地吸入和排出封闭空间提高静压力的压缩机。

往复式压缩机都有气缸、活塞和气阀。压缩气体的工作过程可分成膨胀、吸入、压缩和排气四个过程。

例：单吸式压缩机的气缸，这种压缩机只在气缸的一段有吸入气阀和排除气阀，活塞每往复一次只吸一次气和排一次气。

（1） 膨胀：当活塞向左边移动时，缸的容积增大，压力下降，原先残留在气缸中的余气不断膨胀。

（2） 吸入：当压力降到稍小于进气管中的气体压力时，进气管中的气体便推开吸入气阀进入气缸。随着活塞向左移动，气体继续进入缸内，直到活塞移至左边的末端（又称左死点）为止。

（3） 压缩：当活塞调转方向向右移动时，缸的容积逐渐缩小，这样便开始了压缩气体的过程。由于吸入气阀有止逆作用，故缸内气体不能倒回进口管中，而出口管中气体压力又高于气缸内部的气体压力，缸内的气体也无法从排气阀跑到缸外。出口管中的气体因排出气阀有止逆作用，也不能流入缸内。因此缸内的气体数量保持一定，只因活塞继续向右移动，缩小了缸内的容气空间（容积），使气体的压力不断升高。

（4） 排出：随着活塞右移，压缩气体的压力升高到稍大于出口管中的气体压力时，缸内气体便顶开排出气阀的弹簧进入出口管中，并不断排出，直到活塞移至右边的末端（又称右死点）为止。然后，活塞又开始向左移动，重复上述动作。活塞在缸内不断的往复运动，使气缸往复循环的吸入和排出气体。活塞的每一次往复成为一个工作循环，活塞每来或回一次所经过的距离叫做冲程。