SM6000型空压机的故障分析与维护

杜忠新 阴法亮

(莱芜钢铁集团宽厚板厂，山东 271104)

山东莱芜钢铁集团公司宽厚板厂进口的韩国三星SM6000 型空压机主要负责给宽厚板生产线提供设备用压缩空气，其工作参数为:流量(13 000～24 000)m3/h，排气压力(3.5×105～25.0×105)Pa。该类型空压机具有设计效率高、运用范围广、运行成本低、检修方便、自动化程度高等特点。

但是由于安装调试、专业操作等方面存在问题，该设备在使用过程中先后出现了喘振、排气压力低等问题。本文主要分析了造成SM6000 型空压机发生喘振、排气压力低等问题的原因，并提出了解决方案。

1 构成及压缩原理

1.1 构成

离心式压缩机是圆心式空气压缩器，其大齿轮是由主驱动装置——电机来驱动，并由两个小齿轮来增速。由组装在小齿轮上的叶轮吸入并压缩外部空气后，通过叶轮的高速气流在扩压器和卷轴恢复正压力。大/小齿轮的轴上安装有支持轴方向及半径方向荷重的轴承，同时，安装了碳精环密封件，实现了完整的无油空气。每个压缩段之间设置中间冷却器来冷却高温的空气，并在最后3 段后方设置冷却器冷却吐出的空气的温度，最终吐出配管上设有用来防止系统空气逆流的测定阀。同时，为了限制配管膨胀及收缩，设置了伸缩接头;考虑压缩器的吹风噪音，设置了消音器。

1.2 压缩原理

离心压缩机将速度能转化为压力能。高速旋转叶轮轴向吸入气体，气体通过通道被径向加速，到达叶轮末端时实现传递能量给气体，气体在经过扩压器和有规则的递增径向截面蜗壳时被减速。遵循能量守恒，通过精心设计的减速流程，气体的速度能被转化为压力能，气体然后被冷却。在下一级压缩时又重复这样的过程。基本上每一级压缩能按2.5∶1 的比率发展，通过机器的多级压缩实现最终的出口压力。在一些TurboMaster离心压缩机上可以有4 级压缩。

2 主要部件

2.1 齿轮

离心机的齿轮按照AGMA(美国齿轮制造协会)标准制造，小齿轮的精度等级为AGMA13，大齿轮的精度等级为12 级。小齿轮的轴向定位控制是由其上面的高效推力盘完成，推力盘精确定位于大齿轮的侧面;大齿轮的轴向定位完全由推力轴承完成。大、小齿轮具有高效的性能和足够的强度及长久的寿命。大齿轮的转速是电机的转速，小齿轮的转速由大/小齿轮的齿数比决定。齿轮的中心距离由径向轴承来控制，叶轮装配在小齿轮轴的末端。

2.2 轴承

离心压缩机的小齿轮轴上装有可倾瓦轴承，这种型号的轴承可在高速运转下保持高效、稳定的工作并限制油膜振荡现象。大齿轮由带四瓣锥度的止推/径向轴承定位，这种型号的轴承能可靠、稳定运行并高效传递推力。

2.3 叶轮与扩压器

主电机的电动能带动大齿轮旋转，大齿轮再带动小齿轮。小齿轮高速旋转带动叶轮吸入气体进入通道，气体在经过通道到达叶轮顶端过程中被叶轮加速，传递能量给气体，气体从叶轮排出，经过扩压器再到蜗壳，速度降低，静态压力升高。

2.4 中间冷却器和后冷却器

中间冷却器和后冷却器设置在压缩器的各阶段的后部，起到降低压缩上升空气的温度，缩小比容积，到下一个阶段进一步增加压缩效率的重要作用。当高温压缩空气通过有低温冷却水冷却的带翅片管束时，可有效的在空气和水之间进行热交换。冷却过程产生的一个结果是冷凝水从冷却空气中析出，通过冷凝除水系统从冷却器排出。这种冷却器形式(水走管内，可抽拉式布置)是安全的、容易拆卸清洗的结构，维护成本低。

3 常见故障分析及解决方法

3.1 喘振

喘振的根本原因就是进气量减少并达到压缩机允许的最小值，出口空气排不出去导致出口压力升高，致使叶轮产生旋转脱离，从而诱发压缩机喘振。根据该故障特点，主要采用以下措施有效解决了空压机喘振问题。(1)在空压机上增加放空调节阀和入口调节阀。当电机电流在某段时间内发生较大变化时，放空调节阀和入口调节阀同时打开，能有效消除喘振。当喘振消失后，关闭放空阀，入口调节阀根据系统设定的压力值进行开口度调整，使系统自动回复到设定压力。(2)增大出口管路管径。该设备自带出口管路型号为DN400 mm，其截面积为0.13 m2，管网直径较小，气体不能有效排除，出口压力增大，导致喘振发生。在符合设备工艺要求的基础上，将出口管路的型号由DN400 mm 换为DN600 mm，其截面积由0.13 m2增加为0.28 m2。在气体流量不变的情况下，气体流经管路的阻力减小为原来的1/32，这样可以大大降低排气阻力，改善压缩机的工作状态，使其安全稳定运行。(3)涡轮压缩器是在所有压缩器当中对进气管理要求最严格的。这是因为进气量大，而压缩部位却相对较小，并且由于叶轮高速旋转运行，每单位面积会积累大量的异物。异物经长时间在叶轮、扩压器、空气冷却器沉积后，会引起设备的喘振。因此，需要定期清理涡轮压缩器中的灰尘，防止喘振的发生。

3.2 积碳

润滑油会在空压机气缸内表面上形成一层油膜，另一些润滑油的分子呈悬浮状存在于气缸活塞端面、阀门、风包及分离器等部件中，在热空气的作用下氧化而形成碳化物，这种碳化物逐渐增多就成为积碳。积碳会严重影响设备的使用寿命，并且存在导致设备爆炸等安全隐患。采用以下措施防止积碳发生:(1)确保冷却效果。认真检查冷却水的水量、水质、水温，使冷却效果发挥到最佳。(2)厂区空气中的大量粉尘、煤尘等杂质随空气透过金属网进入气缸部位，当润滑油发生分解与杂质粘在气缸内壁上即形成积碳。因此需要勤清洗空气过滤器，定期清理积碳，同时保证润滑油的质量以及用量，防止积碳发生。

3.3 油箱温度过低

空压机油箱内机油有时会发生不能加热或加热温度上升速度慢的问题。该问题可能是由于机油加热器无法供应电源或机油加热器破损造成的。应确认电源是否正常输入，并及时检查各段阻抗(各相间阻抗50Ω～70Ω)，发现问题应及时更换。

3.4 排气量不足

空气压缩排气量不足主要是由于空气滤清室堵塞，转速不够(电网频率、电压不足导致转速不够)，放空阀、密封漏气，冷却水冷却达不到效果等原因导致。为防止发生空压机排气量不足，需要定期检查设备关键部位，清洗管内水垢及杂物，降低冷却水温，改善水质。

4 结语

结合生产过程中出现的实际问题，总结了SM6000 型空压机的常见故障，分析了造成故障的原因，并提出了解决方案。设备改造后，经过长时间的生产运行，故障率明显降低，保证了生产的顺利进行。

［1］方玉莹.空气压缩机振动的分析研究.农业机械学报［J］，2002(2):95－97.

［2］张法臣.空气压缩机排气量下降的原因分析与处理.冶金动力［J］，2002(2):26－28.