WP270型空气压缩机常见故障浅析

李怀元+单剑+江峰

摘 要：空气压缩机是一种以制造压缩空气的机械，通常称为空压机。它能将一定容量的空气，压缩其体积，升高其压力，可用来做功或充填容器。该船所用的空压机为WP60、WP270型单作用两级空气压缩机，其作用主要是：气动控制系统、柴油机动力装置的启动、充填压力水柜、清洁杂用；气笛、气动工具等。空压机发生故障后，将影响船舶动力的控制系统，威胁船舶的航行安全。该文着重对空压机的常见故障进行分析。

关键词：空气压缩机 常见故障 拉缸 结构

中图分类号：TD44 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（c）-0031-02

1 WP270型空气压缩机结构

WP270型空压机采用活塞式，它的基本组成包括：活塞、连杆、曲轴、汽缸、组合阀、齿轮泵、空气过滤器、油水分离器等部分。

2 空压机的工作原理

单作用两级空气压缩机由电动机经弹性连轴器直接带动，当曲轴转动时，级差式活塞由装在曲轴上的连杆带动在气缸中作往复直线运动，将空气从大气压国压缩到终了压力30个大气压；当活塞从上止点到下止点运动时，空气在湿式过滤器中过滤，由一级组合阀吸气进入一级气缸，当活塞由下止点向上止点运动时，一级气缸的气体被压缩到一定的压力，经一級组合阀排气部分排到水冷气缸头，接收空间通过联接在气缸内的冷却管冷却后，进入箱上的油水分离器，然后经二级组合阀的吸气部分进入二级气缸，被压缩到额定压力后，经二级组合阀排气部分排出，排出的气体经二级分离器进行分离后被送入气瓶。

3 空压机在使用过程中常见故障分析

3.1 拉缸

拉缸是空压机活塞组件与气缸配合工作表面相互剧烈地作用（干磨擦），在工作表面上产生的拉毛、划痕、擦伤或咬死的损伤现象。拉缸是在有润滑条件下产生的程度不同的粘着磨损。拉缸轻时使气缸、活塞组件受损，严重时造成恶性机损事故。在07-26任务后期中空压机曾经出现过类似的机损事故。

3.1.1 拉缸的主要症状

（1） 空压机运转声音异常（金属的干磨擦声音）。

（2）空压机转速下降乃到自动停车——因为气缸内的磨擦功增大。

（3） 曲轴箱严重冒烟。

（4） 一、二级排气压力显著下降。

（5）冷却水温度和气缸温度升高。

（6）吊缸盖检查，可以发现气缸、活塞环、活塞工作表面有纵向的拉痕、气缸、活塞裙异常磨损。

3.1.2 拉缸的原因及处理方法

（1）润滑效果不良。

空压机拉缸事故的根本原因是气缸与活塞工作表面间的油膜变薄或遭到破坏所致，当油膜变薄或局部破坏失去油膜时，使气缸和活塞环配合表面的金属直接接触，发生粘着磨损，进一步的发展和恶化即形成严重的拉缸事故。

气缸润滑油不足或供油中断，使活塞与气缸过热膨胀失去原有正常的间隙，主要的原因有：注油量过小；注油管路堵塞；注油接头漏油；油泵故障；润滑油品质不佳；另外，气缸冷却不足也是导致润滑效果不好的一个原因。

处理方法：松开油管接头，开空车观察有无润滑油溢出，每分钟溢油3～6滴为正常；检查油管是否堵塞，如堵塞则给予疏通，更换。

（2）磨合不良造成的拉缸。

这种事故常发生在修理后的空压机磨合阶段，空压机修理后，不论是更换气缸或活塞环或二者均更换时，都应进行必要的磨合。磨合运转时要求负荷、运转时间必须科学合理，才能顺利完成磨合。低负荷下长期运转，表面很难达到初期的有效磨损，延误适时投入运转，很不经济；短时间高负荷运转，容易造成过度磨损，产生漏气和拉缸。磨合误码依照负荷由小到大，运转时间合理的原则进行。

处理方法：更换气缸、活塞等新部件后，需开空车1 h后逐步加压，每次不超过5 kg，开20～30 min，直到满负荷；磨合运转时要加大气缸的注油量，这样有利于油膜的形成，使整个磨擦面得到充分润滑，改善活塞环与气缸的密封性和清除磨擦表面的积炭污物。

（3）活塞运动装置对中不良引起的拉缸。

由于安装精度低或长期运转导致轴承产生不同程度的磨损、曲轴发生弯曲变形破坏了活塞运动部件在气缸中的正确位置，致使空压机运转过程中活塞在气缸中往复运动时产生摆动和敲击气缸，油膜被破坏导致拉缸事故。

活塞与气缸之间的配合间隙反应二者的对中情况，配合间隙过大、过小或分析不均都会导致拉缸。间隙过大，运转时产生压缩空气下窜，破坏油膜；间隙过小，金属直接接触甚至粘着，当活塞往复运动时产生拉缸；间隙分布不均，活塞运动部件在气缸中倾斜，往复运动时产生摆动敲缸，破坏油膜，产生拉缸。

处理方法：更换气缸、活塞等新部件时应确保安装质量，使其具有要求的配合间隙，运转中的空压机应加强维护管理，减少轴承的磨损。

（4）活塞环断裂造成拉缸。

主要原因有以下几点。

①活塞环搭口间隙过小，在运转中活塞环因搭口处无充分膨胀余地而对顶弯曲、折断。

②活塞环天地间隙过小使活塞环卡死。

③气缸结炭太多，使活塞环粘结在环槽内失去弹性造成气缸漏气。

④活塞环搭口间隙太大，气缸漏气严重。

（5）气缸冷却不良造成拉缸。

主要原因有以下几点。

①冷却水压力不足。

②冷却水腔锈蚀或脏污。

③水质太脏、水温太高。

（6）有异物进入气缸导致拉缸。

主要的原因是空气过滤器脏污或损坏。

3.2 压力比不同步

压力比不同步的主要现象为空压机两缸一级压力表的反应值不一致，或高或低；充气工作时间过长；气阀处温度过高或偏低；水温异常。正常情况下，一级排气压力应在4～6.5 kg/cm2，不能过高或过低。压力比不同步主要包括一级安全阀开启和功耗大两种情况。

（1）一级安全阀开启（一级压力过高）。

主要原因以下几点。

①二级进气阀泄露，吸进二级压缩腔内的部分空气倒流，从而使一级压力过高。

②一级压缩腔和二級压缩腔的“O”形密封环损坏，从而使压缩空气从二级流回一级。

③二级组合阀的密封环损坏，使压缩空气从二级压缩腔流回一级压缩腔。

排除方法：检查二级气阀；更换密封圈。

（2）功耗大（一级压力过低）。

主要原因以下几点。

①一级排气泄露，在压缩过程中，压入中间冷却器的部分在吸气过程中回到气缸，导致吸气量下降。

②一级吸气阀泄露，吸入压缩腔部分空气在压缩过程中被压出气缸，流入大气。

排除方法：检查一级组合阀。

3.3 曲轴冒烟大

空压机由于长期运转，在加油中的曲轴箱排烟孔中会排出一些油烟，这是一种正常现象。但是如果冒烟比较严重，就应用时检查，防止发生严重的机械故障，压缩机出现冒烟大的主要原因有以下几点。

①曲轴箱内的压缩机油进水变质，或选用润滑油不正确。

②活塞环磨损过大。

③气缸有严重拉痕。

④活塞环开口重合在同一位置。

处理方法：化验油质；排除油内水份，找出进水原因，必要时拆缸检查。

3.4 水温异常

水温异常现象常为随气压升高，水温急剧上升，出水管路、气缸盖、缸体、水道等处发烫，严重时造成气缸损毁、曲轴活塞抱死。造成水温异常的主要原因有：水压低、水道不畅通；气缸内冷却室有泥沙、脏物淤积等。

处理方法：清除泥沙，脏物，调整冷却水压力（不低于1 kg高于2.5 kg）。

3.5 压缩机异常响声

空压机在运转过程中出现异常响声，是空压机出现故障的最明显标，其主要原因有以下几点。

（1）整机基础松动，螺钉不牢固。

（2）电动机异常。

（3）空压机与电机连接处的“I”型橡胶块损坏。

（4）连杆螺钉松动。

（5）轴瓦间隙磨损过大。

（6）连杆大小头瓦间隙过大。

（7）曲轴轴向间隙不正常。

（8）活上下止点间隙不正常。

（9）气阀碎裂。

处理方法：发现压缩机有异常响声，首先辨别异常响声的位置和声音的种类，必要时对空压机作整机全面检查，切不可在异常不明声音未确定的情况下继续开车。

3.6 电磁阀故障

在电控继电器延时关闭后，电磁阀不能关闭；空压机停机后仍不能排污，压缩机工作时始终不能达到额定使用压力要求，以上情况为电磁阀不能正常工作所致。现象常为一级压力偏低，电磁阀排气口有气体泄露。

处理方法：清洁电磁阀内腔脏物；检查电磁阀线圈是否击穿；继电器工作是否正常。

3.7 空气进入冷却水

空气进入冷却水看似简单故障，但是不加重视，就有可能引起润滑不良，造成重大故障。空气进入冷却水的主要原因是，如果通过冷却水观测镜发现冷却水中有大量气泡存在，很可能是冷却水管的“O”形密封圈损坏。

排除方法：打开气缸盖，更换密封圈。

4 结语

空压机在船舶上经常使用，故障发生概率大，作为管理人员首先必须清楚地了解空压机内部构造、工作原理、控制过程等，针对可能发生的故障，要全面分析其机理，采取有效措施，解决故障恢复空压机正常运行。同时，日常管理中岗位人员应注意检查以下环节：空压机各运行参数是否正常、油液放残检查油质情况、检查空压机启停时泄放电磁阀工作状态、倾听空压机运行声音和振动情况等。

参考文献

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