WP270型空氣壓縮機常見故障淺析

李懷元+單劍+江峰

摘 要：空氣壓縮機是一種以制造壓縮空氣的機械，通常稱為空壓機。它能將一定容量的空氣，壓縮其體積，升高其壓力，可用來做功或充填容器。該船所用的空壓機為WP60、WP270型單作用兩級空氣壓縮機，其作用主要是：氣動控制系統、柴油機動力裝置的啟動、充填壓力水柜、清潔雜用；氣笛、氣動工具等。空壓機發生故障后，將影響船舶動力的控制系統，威脅船舶的航行安全。該文著重對空壓機的常見故障進行分析。

關鍵詞：空氣壓縮機 常見故障 拉缸 結構

中圖分類號：TD44 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（c）-0031-02

1 WP270型空氣壓縮機結構

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

2 空壓機的工作原理

單作用兩級空氣壓縮機由電動機經彈性連軸器直接帶動，當曲軸轉動時，級差式活塞由裝在曲軸上的連桿帶動在氣缸中作往復直線運動，將空氣從大氣壓國壓縮到終了壓力30個大氣壓；當活塞從上止點到下止點運動時，空氣在濕式過濾器中過濾，由一級組合閥吸氣進入一級氣缸，當活塞由下止點向上止點運動時，一級氣缸的氣體被壓縮到一定的壓力，經一級組合閥排氣部分排到水冷氣缸頭，接收空間通過聯接在氣缸內的冷卻管冷卻后，進入箱上的油水分離器，然后經二級組合閥的吸氣部分進入二級氣缸，被壓縮到額定壓力后，經二級組合閥排氣部分排出，排出的氣體經二級分離器進行分離后被送入氣瓶。

3 空壓機在使用過程中常見故障分析

3.1 拉缸

拉缸是空壓機活塞組件與氣缸配合工作表面相互劇烈地作用（干磨擦），在工作表面上產生的拉毛、劃痕、擦傷或咬死的損傷現象。拉缸是在有潤滑條件下產生的程度不同的粘著磨損。拉缸輕時使氣缸、活塞組件受損，嚴重時造成惡性機損事故。在07-26任務后期中空壓機曾經出現過類似的機損事故。

3.1.1 拉缸的主要癥狀

（1） 空壓機運轉聲音異常（金屬的干磨擦聲音）。

（2）空壓機轉速下降乃到自動停車——因為氣缸內的磨擦功增大。

（3） 曲軸箱嚴重冒煙。

（4） 一、二級排氣壓力顯著下降。

（5）冷卻水溫度和氣缸溫度升高。

（6）吊缸蓋檢查，可以發現氣缸、活塞環、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）潤滑效果不良。

空壓機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，當油膜變薄或局部破壞失去油膜時，使氣缸和活塞環配合表面的金屬直接接觸，發生粘著磨損，進一步的發展和惡化即形成嚴重的拉缸事故。

氣缸潤滑油不足或供油中斷，使活塞與氣缸過熱膨脹失去原有正常的間隙，主要的原因有：注油量過小；注油管路堵塞；注油接頭漏油；油泵故障；潤滑油品質不佳；另外，氣缸冷卻不足也是導致潤滑效果不好的一個原因。

處理方法：松開油管接頭，開空車觀察有無潤滑油溢出，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。

這種事故常發生在修理后的空壓機磨合階段，空壓機修理后，不論是更換氣缸或活塞環或二者均更換時，都應進行必要的磨合。磨合運轉時要求負荷、運轉時間必須科學合理，才能順利完成磨合。低負荷下長期運轉，表面很難達到初期的有效磨損，延誤適時投入運轉，很不經濟；短時間高負荷運轉，容易造成過度磨損，產生漏氣和拉缸。磨合誤碼依照負荷由小到大，運轉時間合理的原則進行。

處理方法：更換氣缸、活塞等新部件后，需開空車1 h后逐步加壓，每次不超過5 kg，開20～30 min，直到滿負荷；磨合運轉時要加大氣缸的注油量，這樣有利于油膜的形成，使整個磨擦面得到充分潤滑，改善活塞環與氣缸的密封性和清除磨擦表面的積炭污物。

（3）活塞運動裝置對中不良引起的拉缸。

由于安裝精度低或長期運轉導致軸承產生不同程度的磨損、曲軸發生彎曲變形破壞了活塞運動部件在氣缸中的正確位置，致使空壓機運轉過程中活塞在氣缸中往復運動時產生擺動和敲擊氣缸，油膜被破壞導致拉缸事故。

活塞與氣缸之間的配合間隙反應二者的對中情況，配合間隙過大、過小或分析不均都會導致拉缸。間隙過大，運轉時產生壓縮空氣下竄，破壞油膜；間隙過小，金屬直接接觸甚至粘著，當活塞往復運動時產生拉缸；間隙分布不均，活塞運動部件在氣缸中傾斜，往復運動時產生擺動敲缸，破壞油膜，產生拉缸。

處理方法：更換氣缸、活塞等新部件時應確保安裝質量，使其具有要求的配合間隙，運轉中的空壓機應加強維護管理，減少軸承的磨損。

（4）活塞環斷裂造成拉缸。

主要原因有以下幾點。

①活塞環搭口間隙過小，在運轉中活塞環因搭口處無充分膨脹余地而對頂彎曲、折斷。

②活塞環天地間隙過小使活塞環卡死。

③氣缸結炭太多，使活塞環粘結在環槽內失去彈性造成氣缸漏氣。

④活塞環搭口間隙太大，氣缸漏氣嚴重。

（5）氣缸冷卻不良造成拉缸。

主要原因有以下幾點。

①冷卻水壓力不足。

②冷卻水腔銹蝕或臟污。

③水質太臟、水溫太高。

（6）有異物進入氣缸導致拉缸。

主要的原因是空氣過濾器臟污或損壞。

3.2 壓力比不同步

壓力比不同步的主要現象為空壓機兩缸一級壓力表的反應值不一致，或高或低；充氣工作時間過長；氣閥處溫度過高或偏低；水溫異常。正常情況下，一級排氣壓力應在4～6.5 kg/cm2，不能過高或過低。壓力比不同步主要包括一級安全閥開啟和功耗大兩種情況。

（1）一級安全閥開啟（一級壓力過高）。

主要原因以下幾點。

①二級進氣閥泄露，吸進二級壓縮腔內的部分空氣倒流，從而使一級壓力過高。

②一級壓縮腔和二級壓縮腔的“O”形密封環損壞，從而使壓縮空氣從二級流回一級。

③二級組合閥的密封環損壞，使壓縮空氣從二級壓縮腔流回一級壓縮腔。

排除方法：檢查二級氣閥；更換密封圈。

（2）功耗大（一級壓力過低）。

主要原因以下幾點。

①一級排氣泄露，在壓縮過程中，壓入中間冷卻器的部分在吸氣過程中回到氣缸，導致吸氣量下降。

②一級吸氣閥泄露，吸入壓縮腔部分空氣在壓縮過程中被壓出氣缸，流入大氣。

排除方法：檢查一級組合閥。

3.3 曲軸冒煙大

空壓機由于長期運轉，在加油中的曲軸箱排煙孔中會排出一些油煙，這是一種正常現象。但是如果冒煙比較嚴重，就應用時檢查，防止發生嚴重的機械故障，壓縮機出現冒煙大的主要原因有以下幾點。

①曲軸箱內的壓縮機油進水變質，或選用潤滑油不正確。

②活塞環磨損過大。

③氣缸有嚴重拉痕。

④活塞環開口重合在同一位置。

處理方法：化驗油質；排除油內水份，找出進水原因，必要時拆缸檢查。

3.4 水溫異常

水溫異常現象常為隨氣壓升高，水溫急劇上升，出水管路、氣缸蓋、缸體、水道等處發燙，嚴重時造成氣缸損毀、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；氣缸內冷卻室有泥沙、臟物淤積等。

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

3.5 壓縮機異常響聲

空壓機在運轉過程中出現異常響聲，是空壓機出現故障的最明顯標，其主要原因有以下幾點。

（1）整機基礎松動，螺釘不牢固。

（2）電動機異常。

（3）空壓機與電機連接處的“I”型橡膠塊損壞。

（4）連桿螺釘松動。

（5）軸瓦間隙磨損過大。

（6）連桿大小頭瓦間隙過大。

（7）曲軸軸向間隙不正常。

（8）活上下止點間隙不正常。

（9）氣閥碎裂。

處理方法：發現壓縮機有異常響聲，首先辨別異常響聲的位置和聲音的種類，必要時對空壓機作整機全面檢查，切不可在異常不明聲音未確定的情況下繼續開車。

3.6 電磁閥故障

在電控繼電器延時關閉后，電磁閥不能關閉；空壓機停機后仍不能排污，壓縮機工作時始終不能達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。現象常為一級壓力偏低，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 空氣進入冷卻水

空氣進入冷卻水看似簡單故障，但是不加重視，就有可能引起潤滑不良，造成重大故障。空氣進入冷卻水的主要原因是，如果通過冷卻水觀測鏡發現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：打開氣缸蓋，更換密封圈。

4 結語

空壓機在船舶上經常使用，故障發生概率大，作為管理人員首先必須清楚地了解空壓機內部構造、工作原理、控制過程等，針對可能發生的故障，要全面分析其機理，采取有效措施，解決故障恢復空壓機正常運行。同時，日常管理中崗位人員應注意檢查以下環節：空壓機各運行參數是否正常、油液放殘檢查油質情況、檢查空壓機啟停時泄放電磁閥工作狀態、傾聽空壓機運行聲音和振動情況等。

參考文獻

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