某輪風冷7T2 空壓機連桿拉斷故障分析

（交通運輸部煙臺打撈局，山東 煙臺 264000）

一、故障現象

2021年4月1日0900時，某輪二管輪在檢修一號水冷空壓機時，啟動二號空壓機為主用空壓機，發現二號風冷空壓機不打氣，中冷器壓力表沒有示數。立即停止二號空壓機，進行檢修。打開曲軸箱道門，發現低壓端連桿被拉斷。連桿瓦斷口呈現撕裂傷，連桿大端斷口呈斜切口。

圖1 被拉斷的一級壓縮連桿大端

二、活塞式7T2型空壓機工作原理

1.設備介紹

活塞式7T2型壓縮機是用于提供從300PSIG（21.2kg/c㎡）到500PSIG（35.2kg/c㎡）的空氣壓力。7T2型壓縮機為小型兩級往復式壓縮機，其壓縮比和中間冷卻器效率設計合理，高壓空氣源供應可靠。

基本工作原理如下：空氣通過進氣濾清器 和進氣閥進入第一級氣缸。在氣缸中被壓縮，并通過排氣閥排到中間冷卻器管道，第一級壓縮形成的熱量被散去。由于風扇輪的作用使冷卻空氣在中間冷卻器翅片管中通過。第二級進氣閥吸入冷卻空氣，送入第二級氣缸，并在氣缸內空氣被進一步壓縮到最終壓力。并通過后冷卻器和冷凝水分離器被強制排到外部空氣系統。

2.啟動卸載系統

此系統的目的是壓縮機停止時釋放氣缸壓 力，容許在輕載情況下進行啟動，增加驅動裝置 和皮帶的使用壽命，降低過載繼電器跳閘的可能 性。系統按以下方法進行操作。

如圖2和圖3所示，離心式卸載裝置連接在曲軸端，這樣當壓縮機在運行時，離心力作用在卸荷鐵上，并向外擺動（參見圖2）。當壓縮機停止時，卸荷鐵縮回。推力銷彈簧將柱塞和推力銷向外移動，推動導向閥，截留的空氣壓力通過曲軸箱端蓋上的管道氣缸和中間冷卻器排出，并通過進氣消聲濾清器排放到大氣中。（參見圖3）當壓縮機啟動時，離心力作用在卸荷鐵上并向外擺動，這使柱塞和推力銷向內移動，導向閥關閉。氣缸壓力泄漏到大氣的通道被關閉，壓縮機以正常方法泵出空氣（參見圖2）。

圖2 當壓縮機在操作時卸荷鐵和推力銷位置

圖3 當壓縮機停止時卸荷鐵和推力銷位置

三、故障原因分析

連桿拉斷可能有如下幾個原因。

1.潤滑油潤滑質量不好

如沒有及時不加油或使用了油品質量差的潤滑油。曲軸箱內的運動部件得不到有效潤滑，運動部件就會產生磨損，連桿軸瓦長時間偏磨，連桿產生機械疲勞，機器運轉時，一旦遭受沖擊，最終就會造成連桿斷裂的嚴重后果。

2.空壓機裝配不合格

如果空壓機在拆裝時，有部件裝配不合適，那當機器運轉時，在曲軸的推、拉、拋作用下，連桿無法正常運動，連桿就會在彎扭力作用下產生裂紋并斷裂，連桿軸瓦和連桿體分離，連桿大端損壞，連桿從曲軸上脫落。

3.活塞拉缸

如果活塞環斷裂，活塞在缸套中運動受阻，一旦拉缸，就會有連桿受力斷裂的風險。

4.機器受到外力沖擊

如果機器在運轉時，受到外力沖擊震動，那么曲軸箱內的運動部件極有可能損壞，從而造成連桿斷裂的后果。

5.曲軸箱壓力過高

如果啟動卸載系統的放空閥卡住，高壓氣體進入曲軸箱，造成曲軸箱高壓，當活塞下行吸氣時，阻力增大。活塞上行時，壓縮空氣經過中冷器，通過卡住的放空閥再次進入曲軸箱，造成曲軸箱壓力進一步加大。隨著機器運轉的進行，連桿產生彎曲形變，連桿彎曲后，抗交變負荷能力下降，在電機高速、高負荷運轉情況下，連桿最終被拉斷。

四、故障原因排查與分析

1.故障原因排查

1.1 潤滑油潤滑不好的原因被排除。因為二管輪在2021年3月20日剛換的潤滑油，且用的潤滑油是廠家指定的專用合成潤滑油XL740HT，并且換油時并未發現曲軸箱內存在金屬顆粒，而且此空壓機在這段時間一直作為備用機使用，啟動次數屈指可數，這么短的時間磨斷連桿瓦的可能性微乎其微，同時除低壓連桿被拉斷外，高壓連桿和各運動部件都保持完好，所以不存在潤滑不好的問題。

1.2 空壓機裝配不合格的原因被排除。這臺空壓機在2020年12月初進行過拆檢，拆檢時并未發現連桿瓦等運動件有磨損的問題。此后機器正常運轉四個月，所以不存在空壓機裝配不合格的問題。

1.3 活塞拉缸的原因被排除。連桿拉斷后，從缸套中取出活塞，發現缸套完好，活塞環也未出現斷裂的現象，所以不存在活塞拉缸導致連桿拉斷的問題。

1.4 機器受到外力的原因被排除。除低壓端連桿被拉斷外，空壓機外觀和各運動件都保持完好，所以不存在機器受到外力沖擊的問題。

1.5 曲軸箱高壓導致連桿拉斷被確定。拆下放空閥前的挺柱，發現挺柱與銅套之間存在卡頓的現象，并且放空閥內部也存在銹渣的痕跡。由此可見，放空閥卡住導致曲軸箱高壓，從而造成連桿拉斷的可能性最大。

2.故障分析

放空閥是啟動卸載系統的重要組成部分，7T2型空壓機就是依靠放空閥的開關來實現啟動卸載的目的。當放空閥卡住，卸荷鐵和推力銷處在圖4位置。此時空壓機正在運轉，一級壓縮的氣體進入中冷器，然后通過中冷器與放空閥的連接管到達放空閥，放空閥被卡住無法關閉，壓縮氣體就通過放空閥與曲軸箱之間的管路進入了曲軸箱，隨著機器的運轉，曲軸箱內的壓力越來越好高，當活塞下行吸氣時，阻力增大。活塞上行時，壓縮空氣經過中冷器，通過卡住的放空閥再次進入曲軸箱，造成曲軸箱壓力進一步加大。造成了一級活塞在給曲軸箱“打氣”的現象，隨著機器運轉的進行，活塞下行阻力越來越大，上行沖擊也越來越大，最終連桿產生彎曲形變，連桿彎曲后，抗交變負荷能力下降，在電機高速、高負荷運轉情況下，連桿最終被拉斷。

圖4 當壓縮機在操作時放空閥卡住的情況下卸荷鐵和推力銷的位置

結語

風冷活塞式7T2型空壓機本身具有啟動卸載系統，可實現自動卸荷的功能，但當放空閥卡住故障時，卻會造成連桿拉斷的嚴重后果。而且通過咨詢廠家技術工程師，得知7T2機型活塞式空壓機由于放空閥卡住，導致曲軸箱高壓拉斷低壓連桿的事故多有發生。提醒我們在啟動7T2型空壓機時，一定要在機旁進行觀察，一旦發現曲軸箱壓力升高，即量油孔有氣體排出，要及時斷電停機，然后拆卸檢修放空閥和挺柱，避免曲軸箱高壓連桿被拉斷事故的發生。