壓縮機原理及故障分析

壓縮機原理及故障分析第一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二螺桿式空壓機空壓機結構及原理2氣路循環(huán)及部件345油路循環(huán)及部件電路連接及安全操作螺桿式空壓機實驗與故障分析1第二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二TSA-230A螺桿空壓機主要技術參數第三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二TSA-230A螺桿式空壓機——壓縮原理TSA系列螺桿空壓機是一種雙軸回轉容積式壓縮機。以TSA-230A為例，進氣口開于機頭上部，排氣口開于下部，采用先進的單邊非對稱擺線齒形，齒數比為z1:z2=5:6，其中陰轉子的齒是凹型，陽轉子的齒為凸型。一對相互嚙合，旋向相反的高精度主（陽）、從（陰）轉子水平平行裝于機體內部，主（陽）轉子有五個形齒，從（陰）轉子有六個形齒。主轉子直徑較大，從轉子直徑較小。齒形成螺旋狀，環(huán)繞于轉子外緣，兩者齒形相互嚙合，具有非對稱的嚙合型面。凸轉子凹轉子從出氣口端觀察第四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二TSA-230A螺桿式空壓機——壓縮原理雙螺桿的一對互相嚙合的主從（陽陰）轉子，隨著一對轉子按一定傳動比的旋轉運動，轉子的基元容積，由于陰陽轉子的齒相繼侵入而不斷變化，齒峰侵入齒谷亦或齒峰脫離齒谷形成空壓機的吸氣——壓縮——排氣的過程。利用機組運轉使自身產生壓力差，在空氣被壓縮過程中，冷卻潤滑油通過壓縮機機體下部的噴嘴直接注入轉子間嚙合部分及軸承部位，并與空氣混合，帶走因壓縮而產生之熱量，達到冷卻效果，同時形成油膜，防止轉子間金屬的摩擦，油膜能自動封閉轉子之間和轉子與機殼之間的間隙。齒槽與機體內圓柱面，端壁面共同構成的工作容積稱為基元容積吸氣排氣陰轉子陽轉子第五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二TSA-230A螺桿式空壓機——壓縮原理螺桿空壓機噴油特性TSA螺桿空氣壓縮機由于噴油，使其性能大大改善。噴油使螺桿空壓機獲得下面的好處：①降溫②密封③潤滑④降噪⑤降低圓周線速度，使機器結構簡單⑥沖洗塵埃雜質的作用第六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二氣路油路油氣混合進氣閥卸荷閥空氣濾芯器壓力開關油冷卻器油冷卻器安全閥壓力維持閥壓縮機體油細分離器電機曲軸溫控閥油過濾器氣路流程圖氣路流程圖第七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二氣路循環(huán)及部件氣路系統(tǒng)流程工作原理（1）外界空氣由空氣濾清器濾去塵埃后，經由進氣閥到機頭吸氣口進入機體壓縮室，壓縮機內的一對轉子由電機帶動旋轉，潤滑油因壓力差噴入，此時油與氣混合，油氣混合物被壓縮后從排氣口到油氣筒進行一次分離。由于在較大的油氣筒中氣油混合物突然降流速，被筒內擋流板折擋后改變氣體運動方向時，與空氣混合的油分較重，凝聚成液相油被沉降在油氣筒底部，這時氣油混合的壓縮空氣僅含有少量未被分離的油。經油細分離器再次分離氣體中的含油后，純凈的壓縮空氣經壓力維持閥被送至后冷卻器，冷卻后的壓縮空氣送入使用系統(tǒng)中。第八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二氣路循環(huán)及部件氣路系統(tǒng)流程工作原理（2）如果空氣壓縮機在其殼體內空載起動，則壓力維持閥將保持閉合，從而幫助在機頭內迅速建立起壓力。這一作用的結果是在運動中迅速形成的循環(huán)。當空壓機體內壓力達到600kpa時，壓力維持閥開啟，而使通向機車管路的通道打開。當壓縮空氣系統(tǒng)中的壓力達到設定壓力，螺桿空壓機停機，壓力維持閥閉合，壓縮機體中的壓力通過泄壓閥泄放，系統(tǒng)壓力保持在安全啟動壓力范圍內。當空壓機停機時，在氣壓控制作用下，壓力從壓縮機體內自動卸除。在空壓機停機后，壓力維持閥和進氣閥關閉。在進氣口中通過從空壓機螺桿組的空氣回流而使壓力接著提高，致使卸荷閥打開，過濾后潔凈的壓縮機空氣從壓縮機體內經過卸荷閥通道流到空氣濾清器卸放，在卸放過程中反吹空氣濾器。使油氣筒內壓力很快下降。第九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二氣路循環(huán)及部件氣路系統(tǒng)各組件功能①空氣濾清器空氣濾清器為一干式紙質過濾器，過濾紙細孔度約為10μm左右，過濾后的潔凈空氣進入壓縮機?？諝鉃V清器座上裝有一真空指示器，指示器顯示紅色時，清洗或更換濾清器濾芯。重新組裝后，按下指示器頂端的復位按鈕復位。第十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二氣路循環(huán)及部件氣路系統(tǒng)各組件功能②進氣閥（吸氣閥）該進氣閥專門用于間歇工作的螺桿空壓機，主要由兩部分組成：a進氣止回閥當空壓機開機時，在上下部壓力差作用下克服彈簧力閥板開啟，進氣通道打開；當空壓機停機時，在彈簧力及油氣筒壓力的作用下，閥板迅速動作關閉閥口，進氣閥通道封閉，防止從油氣筒回流至進氣閥的含油空氣排入大氣。因為停車時，轉子前后存在著壓差，壓差使氣體倒流而致轉子倒轉，對轉子齒形磨損極為嚴重。因此進氣止回閥裝在壓縮機體的吸氣口上，可最大限度地減少回流容積，使壓差迅速的到平衡。b卸荷閥停機后，在進氣口中，該閥活塞在混合油氣回流的壓力下克服彈簧力下移，使卸荷閥通道開啟，潔凈空氣經該通道并反吹空氣過濾器后卸放至大氣中，將油氣筒內的壓力在很短時間內卸至安全啟動壓力300kpa以下，保證空壓機在保證安全狀態(tài)下再次起動，有利于電機長期正常工作。第十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二氣路循環(huán)及部件氣路系統(tǒng)各組件功能③溫度開關設定值：105±5℃斷開90±5℃接通。壓縮機主機排除油氣混合物的溫度由油氣筒的溫度開關探頭監(jiān)控，其目的是防止空壓機超過它的安全溫度，在失油、油量不足、冷卻不良等情況下，均可能導致排氣溫度過高，當排氣溫度達到溫度開關設定值105±5℃時，則溫度開關斷開，切斷電源而停機。當溫度開關設定值90±5℃時，開關接通，空壓機重新啟動。±477300483用萬用表連接477、483號線，可以檢查溫度開關和壓力開關是否為通路第十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二氣路循環(huán)及部件氣路系統(tǒng)各組件功能④油氣筒油氣筒裝有油位指示的視油鏡，下方裝有泄油閥。當油氣混合氣體從排氣口進入油氣筒時，空間突然增大，筒內擋板折流改變空氣流動方向后，使油氣的流速減下及方向改變，含油氣體通過碰撞、攔截及重力作用，絕大部分油滴從空氣中分離出來，沉降在油氣筒底部，為一次油氣分離，此階段能分離出90%以上的油，剩余含油霧的壓縮空氣則通至油氣筒上部的油細分離器進行再次分離。第十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二氣路循環(huán)及部件氣路系統(tǒng)各組件功能⑤油細分離器油細分離器濾芯是用多層細密玻璃纖維制成，壓縮空氣經一次分離后所含霧狀油氣經過填充物被精細的過濾，使油再一次進行分離，壓縮空氣中霧狀油氣經過油細分離器二次分離后幾乎可被完全濾去，油顆粒大小控制在0.1μm以下，分離效果可達到排氣含油量不大于5PPM，氣體流經濾芯的流速為1~6m/s以下。油細分離器濾下的油存于底座中央的小圓凹槽內，再用一根回油管引至機體進氣口側，可避免已被過濾的潤滑油再隨空氣排出。分離后的純凈空氣經壓力維持閥送至后冷卻器。油細分離器底面圖第十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二氣路循環(huán)及部件氣路系統(tǒng)各組件功能⑥安全閥設定值：1110+40kpa當機車上的主風缸壓力開關調節(jié)不當或失靈，致使油氣筒內排氣壓力高達1110+40kpa以上時，安全閥內的空氣克服彈簧壓力頂起閥桿向外界泄壓，使壓力降至設定的安全排氣壓力以下。安全閥解剖第十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二氣路循環(huán)及部件氣路系統(tǒng)各組件功能⑦壓力維持閥設定值：開啟壓力600±50kpa安裝于油氣筒上方的油細分離器出口處，其主要功能為：a.啟動時在短時間內建立起潤滑油的循環(huán)壓力，確保機器的潤滑。b.壓力超過600kpa之后開啟，可降低流過油細分離器的空氣流速，除確保油細分離器效果之外，還可保護油細分離器，避免因壓差太大而受損。c.逆止功能。當停機后油氣筒內壓力下降時，防止主風缸內壓縮空氣倒流。壓力維持閥閥板與閥口第十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二氣路循環(huán)及部件氣路系統(tǒng)各組件功能⑧壓力開關設定值：400kpa電路斷開300kpa電路接通壓力開關由進氣閥閥座內壓力控制，壓縮機停機后，油氣筒內壓力立即傳至進氣閥閥座內，當壓力超過400kpa時，壓力開關斷開。隨著油氣筒內壓力被進氣卸荷閥快速卸放，進氣閥閥座內壓力隨之降低，當壓力降至300kpa時，壓力開關回復接通，此時壓縮機才能再次啟動，保證了電機在低負荷下安全啟動。壓縮機運行時，進氣閥腔內壓力低于大氣壓力，壓力開關處于接通狀態(tài)。壓力開關常閉觸頭第十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二氣路循環(huán)及部件氣路系統(tǒng)各組件功能⑨后冷卻器空氣冷卻器采用輕便高效的板翅式冷卻器，通過離心風扇抽入冷卻空氣吹過冷卻器的散熱翅片，與壓縮機排出的壓縮空氣進行熱交換后冷卻，經冷卻后將溫度適宜的壓縮空氣送至機車干燥器進入主（儲）風缸。后冷卻器油冷卻器第十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二氣路油路油氣混合進氣閥卸荷閥空氣濾芯器壓力開關油冷卻器油冷卻器安全閥壓力維持閥壓縮機體油細分離器電機曲軸溫控閥油過濾器油路流程圖需要冷卻的高溫油不需冷卻的低溫油油路流程圖第十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二油路循環(huán)及部件油路系統(tǒng)流程工作原理潤滑油系統(tǒng)由油細分離器、溫控閥、油冷卻器和油過濾器等組成。潤滑油是利用壓差原理進行循環(huán)，無油泵。由于油氣筒內存在壓力，潤滑油從筒內流出，經過溫控閥分成二路，當溫度低于下限（76℃）時，主通路逐漸打開，部分油到油冷卻器冷卻，油溫高于上限（85℃）以上時，全部經過油冷卻器冷卻后進入油過濾器，過濾后的油再分成二路，一路由機體下部噴入壓縮機，冷卻壓縮空氣、潤滑螺桿；另一路通道主機兩端，潤滑軸承組；而后匯集于壓縮室，隨壓縮空氣一起進入油氣筒。第二十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二油路循環(huán)及部件油路各組件功能①油冷卻器冷卻器分為前后兩部分，前部為油冷卻器，后部為空氣冷卻器，均采用風冷方式。油冷卻器采用板翅式鋁合金結構，其冷卻方式與空氣冷卻器相同。用同一冷卻風扇進行冷卻，其功能是降低潤滑油的溫度，保證機組的運轉潤滑可靠穩(wěn)定。油經分離后集存于油氣筒底部，油溫接近排氣溫度，如此高溫的油必須進入油冷卻器冷卻后才能再次循環(huán)使用，這就是設置油冷卻器的目的。螺桿空氣壓縮機不但對油溫有一定的要求，而且對油的粘度也有要求。油的粘度偏高，增加功率損失，粘度偏低時，密封效果變差，因此，必須控制噴油的溫度，粘度適中。第二十一頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二油路循環(huán)及部件油路各組件功能②油過濾器過濾精度：顆粒大小10μm油過濾器是一種紙質的過濾器，其功能是除去油中雜質如金屬微粒，保護軸承及轉子，減少轉子磨損，延長機器使用壽命。是否更換油過濾器可由其壓差指示器來判斷，如果壓差指示紅色，表示油過濾器阻塞，必須更換。更換濾芯后指示器自動復位。若不及時更換，則可導致進油量不足。排氣高溫跳機。同時因油量不足會影響到軸承壽命。變?yōu)榧t色更換油過濾器，并復位真空指示器專用拆卸工具第二十二頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二油路循環(huán)及部件油路各組件功能③溫控閥設定值：76℃以上冷卻通道開啟，至85℃以上全開油冷卻器前裝一溫控閥，其功能是維持排氣溫度在壓力露點溫度以上，避免空氣中的水汽在油氣筒內凝結而導致潤滑油乳化。剛剛開機時，油溫低，此時溫控閥會自動開啟通往機體的油路，潤滑油不經過冷卻器而直接進入機體，若油溫升高到76℃以上，溫控閥逐漸打開通往油冷卻器的通路，溫度升至85℃以上時，直接通往機體的通路關閉，潤滑油全部經過油冷卻器，冷卻降溫后再進入機體循環(huán)。溫控閥內部結構圖第二十三頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二電路連接及安全操作電路連接電路連接圖將壓力開關與溫度開關串聯后再接入機車電氣系統(tǒng)的控制回路中。壓力開關溫度開關電機吸合線圈計時器第二十四頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二電路連接及安全操作電路連接螺桿式空壓機安裝于機車上的連接圖。477號線483號線300號線第二十五頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二電路連接及安全操作安全操作①檢查各零部件的聯接是否有因裝卸運輸，安裝等工序造成的有關部件松動、漏油、漏氣等現象出現。如管路接頭、電路和連線接頭，各處聯接螺栓，兩端聯軸器緊定螺釘和壓蓋緊定螺釘等。②按要求接好輸氣管、電源線及地線（接地保護）。③檢查油氣筒視油鏡的油位線，停機時油位略高于油位表；工作時油位應處于油位表上下刻線之間為正常。④若空壓機庫停時間超過6個月才運用，開機前應拆下進氣閥橡膠導管，從進氣口加入500g同一牌號潤滑油后，點動電機后停機，確認無誤后再啟機。⑤首次啟動時檢查電機旋向是否正確，應與電機旋向標志一樣。⑥空壓機在運行中，有時會因電源停電，保護裝置起作用（如溫度過高，有相應的溫度開關起作用）空壓機會突然停機，此時應首先切斷電源開關，然后檢查、排除故障。⑦維修和排除故障時，除先切斷電源外，還應排空系統(tǒng)內的壓力空氣（使其相對壓力為0）后，才能進行維護和修理（停機后10分鐘空壓機內的壓力可自行排空。）第二十六頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二螺桿式空壓機實驗與故障分析空壓機實驗空壓機實驗時，開啟總電源、工作電源，轉換開關至螺桿式，分為打風實驗、卸荷實驗、泄漏實驗、溫度試驗四部分。螺桿式與NPT5型空壓機兩用試驗臺第二十七頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二螺桿式空壓機實驗與故障分析空壓機實驗①打風實驗：啟動空壓機，在1500~2000轉/分計時，80~100秒內將400L的實驗風缸充風至900kpa。②卸荷實驗：當空壓機停機時計時，空壓機內的壓力降至300kpa以下，空氣濾芯器從有排風聲到無聲為止，不應超過16秒。③泄漏實驗：檢查空壓機是否有漏油現象，如各管系接頭、油細分離器、油過濾器、油冷卻器、進氣閥、油位表、油封等等。④溫度試驗：空壓機打風時，用溫槍（溫度測試器）測量溫控閥的溫度不能超過87℃。第二十八頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二螺桿式空壓機實驗與故障分析空壓機故障分析①彈性體損壞a.在啟動空壓機時會發(fā)出“咯咯”的異音（只有在啟動的瞬間有異音）。b.在空壓機蝸殼內會有細小紅色的碎渣。彈性體空壓機蝸殼縫隙處可以觀察到紅色的碎渣第二十九頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二空壓機故障分析②進氣閥故障a.空壓機停機時，進氣閥上的卸荷閥將油氣筒內的壓力在16秒內排放至300kpa以下空氣濾芯器無排風聲，但故障時，時間延長空氣濾芯器繼續(xù)排風。b.進氣閥閥口關不嚴雖然不影響打風，但停機時，會從閥口噴出油氣混合氣體，使進氣閥到空氣濾芯器的管路有油流出成液滴狀（有時也會有少量潤滑油以能夠滴下為標準）。螺桿式空壓機實驗與故障分析空氣濾芯器進氣口油液狀油滴出第三十頁，共三十四頁，編輯于2023年，星期二螺桿式空壓機實驗與故障分析空壓機故障分析③空壓機漏風漏油現象a.漏風現象只有在空壓機