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螺杆式压缩机转子故障与检测

发布时间:2019/01/04 点击量:

 

空压机主机

 
         双螺杆压缩机以其便于制造、结构简单、成本低、效率高等优点,广泛用于空气动力、工业制冷、中央空调和工艺流程等场合,而被称为“通用机械”。
 
   常用的螺杆式空气压缩机无论其功率大小,其工作原理均为配套的阴阳转子被动旋转,产生压缩空气,经油气分离器冷却过滤后进入储气罐中储存,作为洁净的压缩空气使用。空气压缩机的主要机构是阴阳转子,阴阳转子出现故障,将严重影响螺杆式空气压缩机正常使用。
 
  一、空压机转子部件
 
  转子部件由主动转子(阳转子)、从动转子(阴转子)、主轴承、止推轴承、轴承压盖、平衡活塞以及平衡活塞套等零件组成。
 
  a.转子的作用
 
  阴、阳转子是螺杆压缩机中最核心的零件。转子的加工精度、形位公差要求都很高,精加工后还必须做试验方可使用。主动转子通过联轴器与电机直联,并带动从动转子旋转。
 
  螺杆空压机转子分阳转子和阴转子。从图1可知阳转子和阴转子都有螺旋的突齿,在密封壳内平行地相互啮合。这两个转子在壳的两端由轴承支承,这样,它们相互之间可以不接触地转动。在两转子之间、转子与壳体之间,保持有很小的间隙。在轴承和转子室之间,分别配备有油罩和轴密封装置,用来防止轴承润滑油进入到压缩室内或压缩气体泄出到外面。为了保持转子的相关位置处在精确的点上,在轴端上配备有精密加工的同步齿轮。在转子与壳体之间,保持有一间隙,为压缩室提供润滑油,防止金属摩擦损坏。
 
  b.转子结构
 
  螺杆压缩机其独特的转子外形和其呈大的螺旋角度,是螺杆压缩机的重要特点。在转子外形上存在许多变化,现介绍的转子外形是不对称型,如图2a所示,都有两个突状面,阳转子和阴转子有相同的外径,但突齿的数目分别是4和6。就阳转子来说,齿轮的节圆在突齿的根部,而对阴转子来说,齿轮的节圆在突齿的梢部,结果是阳转子的转速是阴转子的1.5倍。
 
  c.转子的旋转
 
  如图2b所示,假设阳转子和阴转子互相啮合,就阳转子而言,互不啮合的齿间间隙近似于分别对称地对着转子的中心线,所以,来自气体压力的力近似于直接对着中心。
 
  在两个螺杆啮合的密封点两侧出现压差,而由于气压的作用产生稳定的力,这个稳定的力在与旋转方向相反的方向上起作用。如果阴转子在另一面,一相互啮合的点处于突齿的裂口处,所有的气压都近似于直接对着转子中心。
 
  所以,对于阴转子来讲,来自气压的稳定转力是很小的,阴转子像一个旋转的密封,来自于气体压缩的转力几乎完全作用在阳转子上。也可以说,作用在阴转子上的转力仅相当于轴承的损失和转子的旋转损失。因此,当阳转子是一驱动轴时,同步齿轮仪用于阳转子和阴转子的定位,通过同步齿轮从阳转子传递动力至阴转子,同步齿轮只在很轻的荷载下工作。
 
  d.啮合
 
  在进气端,两个转子结束相互啮合时,齿间间隙扩大,在壳内周边提供了宽的入口孔。吸入气体到突齿间隙内。图3a中所示的这个入口孔对齿闸间隙是打开的,直到充入气体为止。在排放侧和周边,内齿间隙由壳内壁来密封。
 
  抽吸结束后,抽吸侧也由壳内壁来封闭,抽吸的气体都被密封了。
 
  e.转子的旋转角度
 
  如果起点是从相互啮合的起点开始,齿间间隙内容量的改变可以通过转子的旋转角度来表示,如图3b所示。
 
  f.容量和压力的改变
 
  当齿间间隙的压力达到理想的排放压力时,如果排放孔被这样定形,就使得齿间间隙开始重叠这个孔。然后排放过程开始,齿间间隙内的所有气体被强制压出到排放侧。这样,在图3b中表示的是实际的压力一旋转角度曲线。只有当气体被强制从齿间间隙压出到排放侧时,由排放孔的大小来确定的压力是呈几何学的。所以,排放孔的大小,可用于确定特殊的运行压力。
 
  因此主轴承一般采用滑动轴承,又叫主轴瓦,是用来支承转子、承担径向力的。主轴承内表面衬有一层耐磨合金,磨损较大或拉毛、拉伤时应更换。主轴承在工作中靠空压机油润滑,各油路必须通畅。更换新轴承时要采取“刮研(花)”处理。如果轴承使用伪劣产品会导致主机粘死、噪声大等情况,就必须进行空压机主机大修处理。
 
  二、阴阳转子的一般故障现象
 
  1.正常机械磨损和老化
 
  1.1转子阴阳齿道外径的磨损;
 
  1.2转子缸筒的正常磨损。
 
  2.人为的机械损坏
 
  2.1阴阳转子齿道外径的划伤;
 
  2.2 转子缸筒的划伤;
 
  2.3 转子进气、排气端盖侧面划伤;
 
  2.4 进排气端轴承的磨损及轴承端盖内圆的磨损;
 
  2.5 转子轴承位置轴径的磨损;
 
  2.6 阴阳转子轴端产生变形。
 
  3.擦伤或卡死的一般部位
 
  3.1阴、阳转子间的擦伤与卡死(咬合);
 
  3.2转子外径与机体内壁之间;
 
  3.3转子排气端面与排气轴承座之间;
 
  3.4转子吸气端的轴颈与机体的轴孔之间;
 
  3.5转子排气端的轴颈与排气轴承座的轴孔之间。
 
  三、产生原因
 
  1.空气滤芯未及时更换造成进气质量差导致转子磨损严重;
 
  2.使用压缩机油型号不合格或没按规定及时更换, 油中杂质超标导致转子、 缸筒划伤;
 
  3.运行中排气温度过低,导致油气中水分过高,长时间运行使进、排气端轴承在高速重负荷旋转中得不到有效润滑而发热损坏,导致转子串轴、变形卡死;
 
  4.由于驱动联轴齿轮啮合间隙或齿轮键连接故障,导致的转子驱动端轴头变形;
 
  5.轴承质量原因引起的异常损坏。空气压缩机出现以上几种故障,一般属人为造成。在日常检修维护工作中,只要认真按照使用维护规程操作和保养,上述故障完全是能够避免的。
 
  总之,螺杆压缩机转子的吸、排气端轴颈分别由压缩机体和排气轴承座上的轴承支撑着,如果压缩机体、排气轴承座、转子的同轴度由于机械加工或装配的原因而没有达到设计要求,那就容易导致转子间、转子与机体、转子与其它零件之间的擦伤或转子卡死。一般轴孔与转子压缩腔的同轴度要求在0.01~0.02mm以内。
 
  螺杆压缩机压缩腔中的零件间的间隙一般以丝或mm为单位,压缩腔内零件之间是动配合,如果设计的间隙值偏小,再加上制造过程的误差,则容易出现转子被擦伤或卡住的现象。转子与机体的间隙一般为0.1mm左右,转子排气端面与排气轴承座的间隙为0.05~0.1mm。
 
  压缩机在拆卸过程中,因为轴承与转子轴是紧配合,拆卸力度如果太大将会导致零件的变形,零件自身的同轴度将降低。
 
  压缩机在装配后,需要检查装配件的总体同轴度,如果同轴度超差也会导致零件间的擦伤或转子被卡死。
 
  四、转子损坏的故障危害与检测
 
  在空气压缩机正常运行中,出现声音异常、电流过载现象,就要停机进行认真检查。应着重检查空气压缩机轴承是否损坏、转子轴端部是否变形。如果能够及时检测发现转子端轴承损坏,并立即停机,就不会造成轴承发热卡死的现象,不会造成大的机械部件损坏。如果不能及时发现转子端轴承损坏,空气压缩机长时间运行,一般情况下会出现轴承内圆与转子安装轴承位置摩擦滑动,严重的会出现转子轴承位置发蓝、拉毛变细,或者出现转子端盖的轴承因内圆卡死致使轴承外圆转动,从而使端盖轴承孔变大或失圆。甚至还会出现因轴承损坏直接导致转子在大功率的作用下变形,破坏转子同轴度。
 
  阴阳转子的检测一般要看转子磨损和划伤情况,它的啮合磨损不得小于名称直径的0.5mm-0.7mm。划伤面积不得大于25cm2,深度不得大于1.5mm,转子轴端不同轴度不得大于0.010mm。
 
 


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