往复式压缩机的维修技术及常见故障的判断

往复式压缩机的维修技术及常见故障的判断（以下简称压缩机）1概述1.1压缩机的应用范围压缩机是一种提高气体压力和输送气体的机器设备，在许多部门的生产过程中广泛应用。在石油、化工系统的生产过程中是不可缺少的设备，而且是生产过程中的关键设备，有心脏设备之说。压缩机在化工系统的生产过程中应用最早并非常广，这是它具有排气量和排气压力广，并不能替代的优点。小型压缩机每分钟只有几升的排气量，而大型的压缩机每分钟排气量可达到1000m³。低压单级压缩机的排气压力从0.3Mpa，大型压缩机排气压力可达350Mpa以上，可以满足各类企业的生产需求。1.2压缩机在我们的发展压缩机行业的发展经历了从无到有，从小到大，从仿制到完全自行设计制造的逐步发展过程。1952年在沈阳建立了第一家压缩机专业制造厂，到现在生产压缩机的专业工厂已超100家，遍布全国各地，在压缩机的设计制造方面取得了许多经验。近年在新技术、新材料应用方面及新设备的试都取得了不错的成绩。1.3压缩机的工作原理原动力→带动曲轴做圆周运动→连杆将曲轴的圆周运动转变为直线运动→十字头在中体滑到内反复做直线运动，并将动力传递给活塞组件→活塞组件在气缸内反复改变气缸的容积→在气缸内容积增大时，气缸内气体压力降低，进气阀打开，气体进入气缸→当气缸内容积减小时气缸内气体压力升高，排气阀打开，气体排出气缸，完成一个工作过程。由上可知，压缩机的工作过程实际是通过气缸内容积的变化而做功的。曲轴旋转一周时，活塞前进一次，后退一次都做功，均为工作行程，称为双功式压缩机。活塞前进做功，后退不做功，称为单功式压缩机。1.4压缩机的分类压缩机的分类根据气缸的排列，活塞的排气量，排气压力进行分类。1.4.1按气缸的排列布置分类立式压缩机：气缸竖立布置；卧式压缩机：气缸横卧布置；角式压缩机：气缸成V型、W型、L型等不同角度布置；对称平衡式压缩机：气缸横卧布置在曲轴两侧，相对两列气缸的曲轴拐错角为180°，并且惯性力基本平衡。1.4.2按气缸的排气量分类小型压缩机：排气量小于10m³/min；中型压缩机：排气量在10~100m³/min；大型压缩机：排气量大于100m³/min。1.4.3按气缸的排气压力分类低压压缩机：排气压力小于1Mpa表压一下；中压压缩机：排气压力在1~10Mpa之间；高压压缩机：排气压力在10~100Mpa之间；超高压压缩机：排气压力大于100Mpa表压以上。2压缩机的主要零部件2.1机体2.1.1机体的构成机体是曲轴箱和中体的统称，是压缩机的基本部件。根据压缩机的不同结构型式，机体可分为卧式机体、立式机体、角式机体和对称平衡式机体。机体由于制造厂家的设计能力金加工能力不一，各种型号的压缩机机体没有统一的标准而自成体系。目前绝大部分厂家都用曲轴箱与中体分开铸造。采用止口加定位销定位和螺栓连接组成机体。曲轴箱一般采用球墨铸铁铸件加工。箱内设有轴承座和供油系统。中大型压缩机在曲轴箱体上方中间还增设有加强筋板增加箱体强度。上盖一般采用铸铁件、铸铝件或工程塑料加工，并设有排气安全帽罩。目前有的厂家在曲轴箱上增色有震动报警与跳车装置。中体一般采用球墨铸铁铸件加工，滑道由上下两半45°左右圆构成。端面加工有连接止口，中体设有供油通道。2.1.2机体的作用曲轴箱用来支承曲轴的旋转与定位，供油通道送润滑油给轴承座、轴、旋转润滑与冷却。中小型曲轴箱兼作油箱。中体的作用是支承十字头作往复直线运动，并固定直线运动的方向，供油通道送润滑油给十字头，往复运动的润滑与冷却。2.1.3机体的技术要求a．曲轴箱轴承座中心线应在同一中心线上，安装滑动轴承，同轴度应≤0.03，安装滑动轴承同轴度≤0.01；b．轴承座的圆柱度、圆度应≤0.02；c．轴承孔中心线与中体连接端面平行差应≤0.02；d．轴承座孔德表面粗糙度为6.3；e．中体滑道与中心线与端面垂直度应≤0.02；f．中体滑到圆柱度、圆度应≤0.02；g．中体滑到的表面粗糙度，中体定位止口表面粗糙度为1.6，贴合面粗糙度为6.3；h．机体不得有裂纹，渗漏现象。2.2曲轴2.2.1曲轴的构成曲轴由曲轴颈、曲拐颈、止推轴颈、配重与原动力连接的靠背轮构成，有的曲轴还加工有供油通道。2.2.2曲轴的作用曲轴是压缩机的重要运动件，它将原动力输入的旋转力通过连杆、十字头转变为往复作用力。通过活塞组件将往复作用力压缩气体而做功。由于曲轴承受着方向、大小、周期性变化的气体力和惯性力，因此而产生弯曲应力和扭转应力易造成疲劳和振动。同时曲轴轴颈还受到严重的摩擦磨损。因此曲轴应具有耐磨性和抗振性的机械性能。故常用40#优质碳素钢锻造加工。目前有采用合金钢锻造加工曲轴。2.2.3曲轴的技术要求a．曲轴颈和曲拐颈的圆度和圆柱度应≤0.03，曲轴颈中心线与曲拐颈中心线平行度应≤0.03；b．曲轴颈的圆跳动应≤0.03mm；c．曲轴颈和曲拐颈的表面粗糙度应为0.4，曲轴颈上圆角过渡面的粗糙度应为1.6，其他表面粗糙度可＜12.5。2.3连杆2.3.1连杆的构成连杆由杆体、大头瓦、小头瓦等件组成。2.3.2连杆的作用连杆是压缩机的重要部件，它将曲轴的旋转运动转变为十字头的往复运动机件它将曲轴的旋转力矩转变为往复作用力传递给活塞体组件压缩气体而做功。因此连杆受拉、压交变应力的作用，所以连杆材料通常采用35#、40#、45#优质碳素钢锻造加工。大头瓦与曲轴一起作旋转运动，承受严重的摩擦，因此大头瓦的材料通常用钢壳或黄铜壳，离心浇注上巴氏合金。小头瓦与十字头销相连作往复运动，也承受严重的摩擦，因此小头瓦的材料采用锡青铜或磷青铜。连杆大头瓦盖与大头瓦体用连杆螺栓连接，因此连杆螺栓承受很大的交变载荷和几倍于活塞力的预紧力，因此量螺栓采用强度高、塑性好的材料加工。螺栓一般采用含Cr的合金钢，螺母采用35#、40#、20Cr等优质钢材加工。2.3.3连杆的技术要求a.连杆大头瓦孔德中心线与小头瓦的中心线互相平行，平行偏差在100mm长度上应≤0.02mm；b.连杆打、小头瓦窝的圆度、圆柱度应≤0.02；c.连杆大头两端面的平面度≤0.01；d.连杆螺栓定位部份与孔的配合过渡轻拍配合，俗称销子配合，表面粗糙度0.8。2.4十字头2.4.1十字头的构成十字头由十字头体、滑板、十字头销等件组成。十字头分为整体式和可拆卸式两种，整体式和滑板不可拆卸，不能调整十字头直径。而可拆式十字头与滑板可进行拆卸，用螺栓将滑板固定在十字头上，可以调整十字头直径，即调整滑道间隙。十字头销分为圆锥形、圆柱形两种，圆锥形用在大型压缩机上，圆柱形用在中、小型压缩机上。2.4.2十字头的作用十字头作往复运动，将曲轴的旋转力矩转变为往复作用力传递给活塞组件。十字头在交变载荷下工作，十字头材质一般用铸钢件和铸铁件加工，整体式滑板上浇注巴氏合金，可分式滑板一般用铝材和铜合金。十字头销传递全部活塞力，应具有韧性、耐磨、耐疲劳，均进行表面淬火处理。2.4.3十字头的技术要求a.十字头工作面的圆度、圆柱度≤0.05mmb.十字头销孔的中心线对十字头工作面中心线的垂直度，在100mm长度上应＜0.02mmc.十字头的连接断面对十字头的中心线的垂直度，在100mm长度上应＜0.015mmd.十字头滑板的接触点应≥75%e.十字头销的圆度、圆柱度≤0.02mm；表面粗糙度0.4；表面硬度≥HRC552.5活塞组件2.5.1活塞组件的构成活塞组件由活塞杆、活塞体、活塞环组件组成，它既是运动件，又是受力件2.5.2活塞组件的作用活塞组件与气缸构成压缩容积，活塞在气缸中作往复运动压缩气体。活塞体压缩气体是受压部件，应有足够的刚度，活塞作往复运动产生惯性力，要求质量越小越好，材质一般选用铸铁、铝、铝合金、铸钢、锻钢焊接。活塞环紧贴气缸内壁，密封气体，阻止缸内气体从高压侧向低压侧泄漏，活塞环在缸内反复摩擦，要求活塞环耐磨。活塞环材料目前均采用填充石墨、尼龙及自润滑材料。活塞杆受活塞的压力和拉力的交变作用力，要求活塞杆具有韧性，同时在密封压力作用下，活塞杆表面与填料不断的往复摩擦，要有活塞杆表面很硬。活塞杆材料正常选用40#，45#优质碳钢表面镀铬或选用铬合金钢表面淬火，提高硬度和耐磨性。2.5.3活塞组件技术要求a.活塞杆的圆度和圆锥度≤0.02mm；活塞杆表面粗糙度0.4；活塞杆硬度≥HRC55；活塞杆弯曲≤0.05mm（组装后）b.活塞的外圆同活塞杆装配孔的同轴度≤0.05mm；活塞环槽端面应垂直于活塞中心线，垂直偏差在100mm长度内≤0.02mm，活塞应用工作压力为1.5倍的水压试验，30分钟内不泄露。c.活塞环应具有弹力，不应有任何划痕d.金属活塞环应检查活塞环与气缸的贴合，用灯光检查时，弧长整个圆周上漏光不得多于2处，最大不超过25°弧长，总长不超过45°，且离开口不小于30°角。2.6气缸2.6.1气缸的构成气缸是集内缸、水夹套、气阀室、气体通道为一体的密闭组合体，气缸的结构多样，从冷却方式看，有水冷、气冷；从压缩气体的作用方式看，有单作用式、双作用式、级差式气缸；从缸盖与缸体是否分开，有开式、闭式。2.6.1气缸的作用气缸的内缸与活塞配合，使气缸经过吸气，压缩，排气过程，压缩气体而做功2.6.2气缸的技术要求a.气缸的内缸为工作表面，又称铣面，粗糙度应在0.4～0.8之间。b.气缸的圆度、圆柱度≤0.05mmc.气缸中心线与连杆端面的垂直度≤0.02mm，气缸中心线与连杆中心线的同轴度≤0.03mmd.气缸上各连接螺栓全长内垂直偏差应≤0.50mme.气缸应定期进行工作压力1.5倍的水压试验，气缸水夹套应进行6kg的水压试验，稳压30分钟，不允许有渗漏。f.气缸套与气缸采用过盈配合，过盈量严格照设计要求进行，岗套内外加工圆的同轴度≤0.02mm2.7气阀2.7.1气阀的构成气阀由阀座、阀片、弹簧、升程限制器等组成，气阀分进气阀和排气阀，进气阀有手动阀、气动阀，液压电子调节阀，用来卸荷与调节进气量。气阀的形式有很多，有环状阀、网状阀、组合阀等，各个制造厂家生产的气阀结构均大同小异，但使用效果相差很大，所以应选用结构合理，材料正确的气阀。2.7.2气阀的作用气阀是气缸内气体的输入和排出部件，气阀利用气缸内外的气体压力差来自动关闭和打开，使气体不断地进入和排出气缸。气阀是在冲击载荷和交变作用力条件下工作，所以要求气阀的材料具有耐冲击，又有足够的强度和刚度。一般低压工作的气阀采用铸铁制造，但是铸件要经时效处理，高压工作的气阀采用35#、45#优质碳钢和40Cr刚制造，腐蚀介质的气阀采用黄铜和不锈钢1Cr18Ni9Ti。气阀常采用1Cr13、2Cr13、3Cr13等。阀片经淬火、回火处理，HRC在40～56之间，目前很多厂家采用工程塑料来生产阀片。2.7.3气阀的技术要求a.阀片应研磨，表面粗糙度0.4；阀片的两平面研磨后的平行度偏差应在阀片的厚度公差内，把阀片放在平板上，整个表面应与平板贴合。b.阀片的内、外圆应同轴，同轴度应≤0.25mmc.阀片密封面对阀片孔中心线的垂直度在100mm长度上应≤0.02mmd.升程限制器、阀座的相对面，对装螺栓孔的中心线的垂直度在100mm的长度中应≤0.05mme.弹簧长度应符合规定，长度差≤1mm；弹簧的轴线与端面垂直，垂直度偏差在100mm上应≤2mm2.8填料2.8.1填料密封的构成填料有多种结构形式，目前常采用的有三瓣斜口，三瓣搭口平填料；活塞环式密封圈平填料（金属）；锥面自紧式密封填料（金属），中低压常用平填料，高压采用锥面自紧式密封填料。2.8.2填料的作用填料是密封活塞杆与气缸之间的间隙，阻止气体从活塞杆上向外泄露的部件2.8.3填料技术要求a.平填料两端面应平行，平行度偏差在100mm长度上应≤0.02mm；金属填料应进行研刮，接触度≥75%；石墨填料不需，两平面与孔中心线垂直度偏差在100mm长度上不超过0.01mmb.按设计要求调整轴向间隙c.斜口自紧式填料应进行研刮，接触度≥75%d.填料表面粗糙度0.83.压缩机的拆卸要求与方法在压缩机的检修过程中，拆卸是一个关键环节，它直接影响压缩机的检修质量