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通過測試數據分析空壓機的故障原因

   【壓縮機網】一、引言
 
  說到空壓機的數據,首先,跟大家一起來看一下,對于空壓機而言都有哪些數據?哪些數據是可以直接測試、讀出來?哪些數據又是不能直接測試、讀出來的?對于一般的直連往復活塞式空壓機而言,其工作的條件參數有:溫度、濕度、海拔、電壓、頻率等;其工作的性能參數有:電流、功率、排氣量、能耗、比功率等。
 
  顧名思義,工作的條件參數就是要使空壓機正常工作的一些條件,主要是外部的一些。例如世界各地不同國家和地區電壓和頻率的差異,以及電壓和頻率允許的波動范圍,超出這個范圍空壓機將不能正常使用。工作的性能參數就是指空壓機在正常工作的狀態下,所會展現的一些和性能相關的數據。例如電流可以表達出空壓機的負載情況和實際運行的效率,排氣量可以表達出空壓機的壓縮空氣的能力,比功率可以表達出空壓機在做功和消耗方面一個平衡關系。
 
  這些性能參數有的可以通過監測設備直接測試讀出數據,有的則還需要進一步的計算,有的甚至還要結合上條件參數的影響。下面我們會結合幾個比較實際的案例來跟大家一起學習一下,通過異常的參數數值來診斷空壓機的問題。
 
  二、案例解析
 
  1、案例一
 
  案例一的具體現象描述如下:空壓機運行聲音不正常,呈現“上氣不接下氣”狀運行狀態,電流和功率持續增大,最終空壓機被憋死,停機。
 
通過測試數據分析空壓機的故障原因
 
  對于這種現象,需要先查看一下空壓機的運行電壓值是否正常,因為不同國家和地區的電網電壓,有時候會出現不同的波動,導致空壓機處于一種低電壓或者叫做欠電壓的狀態下工作。在這種狀態下,空壓機運行之初為了保證運行所需的足夠動力,會在電壓不足的狀態通過拉升電流來補償(通過公式P=UI可得,功率一定時,電壓變小,自然要增大電流)。但是,當電流增加超過平衡點,還未能滿足需求的時候,就會直接將空壓機憋死。所以,在國際標準中對于空壓機啟動電壓的波動范圍有明確的標準要求,一般對于電壓大于等于220V的國家和地區,低電壓啟動標準為U±15%;對于電壓大于等于100V的國家和地區,低電壓啟動標準為U±10%。通過這個要求大家也可以看出另外一個問題,電壓的基準基數大的,可以浮動的范圍就大;基準基數小的,可以浮動的范圍就小,這個應該很好理解就不多做解釋了。這個問題的具體解決措施,就是按照空壓機的使用要求,匹配上正確的電壓。
 
  如果查看空壓機運行的電壓是正常的,那么導致案例一這種參數現象的,就是空壓機電機的定、轉子在運行過程中干涉了,通常也叫做“電機擦芯”。這個問題主要是由于空壓機的裝配問題導致的,再進一步具體到哪個問題,就需要逐個排除了。例如:電機轉子的軸承不好,電機端蓋螺釘鎖固不牢,電機轉子外圓直徑過大,定子內圓直徑過小等等諸多。這個問題的具體解決措施就是更換電機組件。
 
  2、案例二
 
  案例二的具體現象描述如下:空壓機運行聲音良好,呈現“較為輕松”狀運行狀態,電流和功率穩定,但比正常運行時數值偏小,同時空壓機打氣時間偏長。
 
  對于這種現象,需要先查看一下空壓機各處連接部位是否有漏氣的現象。空壓機運行過程中漏氣,就相當于實際做功減少了,但是實際消耗卻沒變,因為氣體是被壓縮之后又漏掉的。同時,在壓縮空氣的過程中,壓力越高沖擊出氣的氣體會越多,直到達到一個平衡點為止。如果這個平衡壓力點,在停機壓力之前,那么空壓機將出現一直不能自動停機的情況;如果這個平衡壓力點在停機壓力之后,那么空壓機只是打氣時間會比較長,但最終還是能停機。常見的漏氣位置和原因有:片被空氣中的雜質阻隔,不能正常開合密封;卸荷管路被雜質阻隔,不能正常開合密封;高壓管路運行一段時間之后出現松動漏氣;其他管路件密封連接處密封不良漏氣等。由于管路的密封不良導致的漏氣,就要通過肥皂泡沫水去刷洗各個連接部位去一一排查了。但如果都沒問題,那就有可能是頭內部的問題了,有可能是片被空氣中的雜質阻隔,也有可能是閥片斷裂,更甚者是連桿或者活塞環的問題等等。這樣,解決措施就只能是拆開頭內部再進一步詳細排查了。
 
  上述案例一和案例二都屬于通過電壓、電流、功率等可以直接讀取的數據參數,來分析判斷空壓機問題的例子。下面再給大家介紹兩個需要通過結合各項參數進一步分析、計算的例子。
 
  3、案例三
 
  案例三的具體現象描述如下:根據空壓機的電機功率,排氣的壓力以及冷卻方式等,對應標準GB19153-2009,得出的能效指數比國家標準要求的偏低。
 
  空壓機效率不達標的現象一般分兩種情況,第一種是設計初期在進行樣機測試的時候出現,第二種是空壓機使用了一段時間之后出現的。要解決效率不達標的問題,就要降低比功率的數值,根據比功率的計算公式(比功率=輸入功率P÷容積流量Q  單位:kW/(m3/min))得出:要么保持輸入功率不變,提高容積流量;要么保持容積流量不變,降低功率消耗。但大多情況下,我們都是在保持輸入功率不變的前提下,想辦法提高容積流量,來降低比功率數值,提高能源的利用效率。下面我們就針對上述兩種效率不達標的情況,分別作出原因分析和整改措施的制定。
 
  第一種情況:在設計初期進行樣機測試的時候出現比功率數值不達標。這種情況一般表現為設計的理論排氣量和樣機的實測(在7公斤時)排氣量之間有差異。一般是由于參與壓縮氣體的零件的加工誤差、設計累計公差、裝配精度等原因所導致的。所以在設計的時候一定要預留足夠的系數,來保證實測的樣機比功率數值達標。另外,這里需要給大家介紹一下,理論排氣量的簡易計算公式,因為下面我們所制定的提升排氣量的措施,大都是基于這個公式而推導出來的。
 
通過測試數據分析空壓機的故障原因
 
  解決措施為:1)減小連桿頂面與閥板之間的余隙; 2)加大曲軸的的偏心距;3)改善電機特性,提高電機的轉速;4)保持曲軸的的偏心距不變,增大氣缸的直徑。以上幾種措施都可以有效的提高樣機的實測排氣量,其中第一種措施操作最為簡單方便。
 
  第二種情況:在空壓機批量使用過程中,出現比功率數值不達標。這種情況的原因就比較多,比較復雜了,一般常見的原因和解決措施如下表1所示。
 
通過測試數據分析空壓機的故障原因
 
 
  通過表1可以看出,“維護保養不及時”是空壓機出現比功率數值不達標的主要因素。常言道:“三分使用,七分保養”,可見后期的維護保養是非常重要的。至于其他的不良因素,只要購買的是正規廠家的空壓機,相對出現的幾率還是會低一些的。
 
  4、案例四
 
  案例四的具體現象描述如下:如表2所示的,是一臺串激往復活塞式無油機按照電阻法測試出來的溫升數據值,試驗結果是高電壓時定子線圈溫升超標,不合格。
 
通過測試數據分析空壓機的故障原因
 
  對于這個現象,我們不能只看到實驗的結果,還要仔細分析各組數據之間的差異。從數據上來看,不光試驗是不合格的,而且高低電壓之間的溫升數值相差不大。
 
  如果出現高電壓的溫升數值遠遠高于低電壓的溫升數值的現象,我們可以推斷出,這臺空壓機在高電壓工作時,運行產生的發熱量大于自身的散熱能力。再詳細的原因例如空壓機泵頭組件的出風口設計小了,不能將由于轉速升高而增加的風量順暢的排放出去。延伸一下,如果出現高電壓的溫升數值遠遠低于低電壓溫升數值的現象,我們可以推斷出,這臺空壓機的進風量少了。有可能是進風口尺寸小了,也有可能是風扇產生的風量小了,總之是吹到定轉子組件身上的冷卻風少了。再如出現高、低電壓的溫升數值基本相等,但是都超出標準限值要求的現象,我們可以推斷出,這臺串激電機的電磁方案設計有問題。雖然說,高、低電壓的溫升數值基本相等是一種較優的方案設計,但是,那是要在滿足限值前提下的。對于此類問題更詳細的解讀,請見《串激往復活塞式無油機溫升問題的分析解決》這篇論文。
 
  三、結語:
 
  通過以上幾個案例希望大家能夠學會,怎么通過直觀易得的條件參數和間接計算求得的性能參數,來分析判定出空壓機的大致問題方向。然而,通過以上的案例大家也不難看出,條件參數和性能參數是相互影響,相互變化的,有時也會同時出現。仔細、認真、謹慎的去分析所得到數據,一直是解決問題的正確方法。
 
  參考文獻
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標簽: 空壓機數據分析故障  

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