杜忠新 陰法亮

(萊蕪鋼鐵集團寬厚板廠，山東 271104)

山東萊蕪鋼鐵集團公司寬厚板廠進口的韓國三星SM6000 型空壓機主要負責給寬厚板生產(chǎn)線提供設備用壓縮空氣，其工作參數(shù)為:流量(13 000～24 000)m3/h，排氣壓力(3.5×105～25.0×105)Pa。該類型空壓機具有設計效率高、運用范圍廣、運行成本低、檢修方便、自動化程度高等特點。

但是由于安裝調(diào)試、專業(yè)操作等方面存在問題，該設備在使用過程中先后出現(xiàn)了喘振、排氣壓力低等問題。本文主要分析了造成SM6000 型空壓機發(fā)生喘振、排氣壓力低等問題的原因，并提出了解決方案。

1 構(gòu)成及壓縮原理

1.1 構(gòu)成

離心式壓縮機是圓心式空氣壓縮器，其大齒輪是由主驅(qū)動裝置——電機來驅(qū)動，并由兩個小齒輪來增速。由組裝在小齒輪上的葉輪吸入并壓縮外部空氣后，通過葉輪的高速氣流在擴壓器和卷軸恢復正壓力。大/小齒輪的軸上安裝有支持軸方向及半徑方向荷重的軸承，同時，安裝了碳精環(huán)密封件，實現(xiàn)了完整的無油空氣。每個壓縮段之間設置中間冷卻器來冷卻高溫的空氣，并在最后3 段后方設置冷卻器冷卻吐出的空氣的溫度，最終吐出配管上設有用來防止系統(tǒng)空氣逆流的測定閥。同時，為了限制配管膨脹及收縮，設置了伸縮接頭;考慮壓縮器的吹風噪音，設置了消音器。

1.2 壓縮原理

離心壓縮機將速度能轉(zhuǎn)化為壓力能。高速旋轉(zhuǎn)葉輪軸向吸入氣體，氣體通過通道被徑向加速，到達葉輪末端時實現(xiàn)傳遞能量給氣體，氣體在經(jīng)過擴壓器和有規(guī)則的遞增徑向截面蝸殼時被減速。遵循能量守恒，通過精心設計的減速流程，氣體的速度能被轉(zhuǎn)化為壓力能，氣體然后被冷卻。在下一級壓縮時又重復這樣的過程。基本上每一級壓縮能按2.5∶1 的比率發(fā)展，通過機器的多級壓縮實現(xiàn)最終的出口壓力。在一些TurboMaster離心壓縮機上可以有4 級壓縮。

2 主要部件

2.1 齒輪

離心機的齒輪按照AGMA(美國齒輪制造協(xié)會)標準制造，小齒輪的精度等級為AGMA13，大齒輪的精度等級為12 級。小齒輪的軸向定位控制是由其上面的高效推力盤完成，推力盤精確定位于大齒輪的側(cè)面;大齒輪的軸向定位完全由推力軸承完成。大、小齒輪具有高效的性能和足夠的強度及長久的壽命。大齒輪的轉(zhuǎn)速是電機的轉(zhuǎn)速，小齒輪的轉(zhuǎn)速由大/小齒輪的齒數(shù)比決定。齒輪的中心距離由徑向軸承來控制，葉輪裝配在小齒輪軸的末端。

2.2 軸承

離心壓縮機的小齒輪軸上裝有可傾瓦軸承，這種型號的軸承可在高速運轉(zhuǎn)下保持高效、穩(wěn)定的工作并限制油膜振蕩現(xiàn)象。大齒輪由帶四瓣錐度的止推/徑向軸承定位，這種型號的軸承能可靠、穩(wěn)定運行并高效傳遞推力。

2.3 葉輪與擴壓器

主電機的電動能帶動大齒輪旋轉(zhuǎn)，大齒輪再帶動小齒輪。小齒輪高速旋轉(zhuǎn)帶動葉輪吸入氣體進入通道，氣體在經(jīng)過通道到達葉輪頂端過程中被葉輪加速，傳遞能量給氣體，氣體從葉輪排出，經(jīng)過擴壓器再到蝸殼，速度降低，靜態(tài)壓力升高。

2.4 中間冷卻器和后冷卻器

中間冷卻器和后冷卻器設置在壓縮器的各階段的后部，起到降低壓縮上升空氣的溫度，縮小比容積，到下一個階段進一步增加壓縮效率的重要作用。當高溫壓縮空氣通過有低溫冷卻水冷卻的帶翅片管束時，可有效的在空氣和水之間進行熱交換。冷卻過程產(chǎn)生的一個結(jié)果是冷凝水從冷卻空氣中析出，通過冷凝除水系統(tǒng)從冷卻器排出。這種冷卻器形式(水走管內(nèi)，可抽拉式布置)是安全的、容易拆卸清洗的結(jié)構(gòu)，維護成本低。

3 常見故障分析及解決方法

3.1 喘振

喘振的根本原因就是進氣量減少并達到壓縮機允許的最小值，出口空氣排不出去導致出口壓力升高，致使葉輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)脫離，從而誘發(fā)壓縮機喘振。根據(jù)該故障特點，主要采用以下措施有效解決了空壓機喘振問題。(1)在空壓機上增加放空調(diào)節(jié)閥和入口調(diào)節(jié)閥。當電機電流在某段時間內(nèi)發(fā)生較大變化時，放空調(diào)節(jié)閥和入口調(diào)節(jié)閥同時打開，能有效消除喘振。當喘振消失后，關閉放空閥，入口調(diào)節(jié)閥根據(jù)系統(tǒng)設定的壓力值進行開口度調(diào)整，使系統(tǒng)自動回復到設定壓力。(2)增大出口管路管徑。該設備自帶出口管路型號為DN400 mm，其截面積為0.13 m2，管網(wǎng)直徑較小，氣體不能有效排除，出口壓力增大，導致喘振發(fā)生。在符合設備工藝要求的基礎上，將出口管路的型號由DN400 mm 換為DN600 mm，其截面積由0.13 m2增加為0.28 m2。在氣體流量不變的情況下，氣體流經(jīng)管路的阻力減小為原來的1/32，這樣可以大大降低排氣阻力，改善壓縮機的工作狀態(tài)，使其安全穩(wěn)定運行。(3)渦輪壓縮器是在所有壓縮器當中對進氣管理要求最嚴格的。這是因為進氣量大，而壓縮部位卻相對較小，并且由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)運行，每單位面積會積累大量的異物。異物經(jīng)長時間在葉輪、擴壓器、空氣冷卻器沉積后，會引起設備的喘振。因此，需要定期清理渦輪壓縮器中的灰塵，防止喘振的發(fā)生。

3.2 積碳

潤滑油會在空壓機氣缸內(nèi)表面上形成一層油膜，另一些潤滑油的分子呈懸浮狀存在于氣缸活塞端面、閥門、風包及分離器等部件中，在熱空氣的作用下氧化而形成碳化物，這種碳化物逐漸增多就成為積碳。積碳會嚴重影響設備的使用壽命，并且存在導致設備爆炸等安全隱患。采用以下措施防止積碳發(fā)生:(1)確保冷卻效果。認真檢查冷卻水的水量、水質(zhì)、水溫，使冷卻效果發(fā)揮到最佳。(2)廠區(qū)空氣中的大量粉塵、煤塵等雜質(zhì)隨空氣透過金屬網(wǎng)進入氣缸部位，當潤滑油發(fā)生分解與雜質(zhì)粘在氣缸內(nèi)壁上即形成積碳。因此需要勤清洗空氣過濾器，定期清理積碳，同時保證潤滑油的質(zhì)量以及用量，防止積碳發(fā)生。

3.3 油箱溫度過低

空壓機油箱內(nèi)機油有時會發(fā)生不能加熱或加熱溫度上升速度慢的問題。該問題可能是由于機油加熱器無法供應電源或機油加熱器破損造成的。應確認電源是否正常輸入，并及時檢查各段阻抗(各相間阻抗50Ω～70Ω)，發(fā)現(xiàn)問題應及時更換。

3.4 排氣量不足

空氣壓縮排氣量不足主要是由于空氣濾清室堵塞，轉(zhuǎn)速不夠(電網(wǎng)頻率、電壓不足導致轉(zhuǎn)速不夠)，放空閥、密封漏氣，冷卻水冷卻達不到效果等原因?qū)е?。為防止發(fā)生空壓機排氣量不足，需要定期檢查設備關鍵部位，清洗管內(nèi)水垢及雜物，降低冷卻水溫，改善水質(zhì)。

4 結(jié)語

結(jié)合生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的實際問題，總結(jié)了SM6000 型空壓機的常見故障，分析了造成故障的原因，并提出了解決方案。設備改造后，經(jīng)過長時間的生產(chǎn)運行，故障率明顯降低，保證了生產(chǎn)的順利進行。

［1］方玉瑩.空氣壓縮機振動的分析研究.農(nóng)業(yè)機械學報［J］，2002(2):95－97.

［2］張法臣.空氣壓縮機排氣量下降的原因分析與處理.冶金動力［J］，2002(2):26－28.