英格索蘭壓縮機軸瓦故障分析與檢修

2016年06月26日

軸瓦是壓縮機中最重要的零部件之一,處于壓縮機的心臟部位,因軸瓦承受很大的交變載荷,受力不均勻、沖擊力大,故容易損壞。
 
軸瓦的常見故障有燒瓦、合金脫落和裂紋、軸瓦擦傷及劇烈磨損,注意軸瓦潤滑保養、潤滑油選擇、軸瓦安裝間隙調整是減少軸瓦故障的有效方法。為保證壓縮機能長期穩定運行,正確診斷和維修軸瓦故障,是維護運行好壓縮機的重要環節之一。

某公司焦爐氣壓縮機(往復式)主油泵油壓低,輔油泵啟動后油壓依然低。停機檢修,發現連桿大頭上軸瓦巴氏合金有局部脫落,其它接觸面上有幾處裂縫;下瓦巴氏合金脫落較多,中部全部脫落,但現場操作人員未發現有異響。對于此類隱性故障,若無經驗,實難判斷。

故障分析

一燒瓦

一般在軸瓦和曲軸軸頸間因沒有潤滑油、潤滑油不足或其它原因而沒有形成潤滑油膜或潤滑油膜被破壞的情況下發生燒瓦。可能導致燒瓦的原因有下面幾種情況:

1、潤滑系統中潤滑油嚴重不足
潤滑油嚴重不足則曲軸軸頸和軸瓦摩擦表面的溫度會迅速升高,發生燒瓦。導致潤滑油嚴重不足的主要原因有: 潤滑油過濾器嚴重堵塞、油管路堵塞或嚴重漏油、油泵損壞、油管接頭破裂或沒及時添加潤滑油等。

2、曲軸軸頸和軸瓦的裝配間隙不符合要求
該間隙影響潤滑油膜的形成,間隙過小則機油不易進入軸頸和軸瓦的摩擦表面間,無法形成潤滑油膜;若間隙過大,則潤滑油膜的厚度減少,不能把摩擦表面完全隔開,發生燒瓦的可能性也就增加。同時,過大的間隙還會增大曲軸軸頸與軸瓦的振動和撞擊,導致潤滑油膜的破裂。

3、曲軸的磨修破壞了軸頸表面耐磨層和耐疲勞層
曲軸軸頸一般都經過良好的熱處理,具有高耐磨層和耐疲勞層,如果在發生燒瓦故障后將曲軸磨削修理,曲軸將會失去原有的高耐磨層和耐疲勞層,以致很快地發生燒瓦故障。

4、機油變質
如果潤滑油不純或潤滑油因使用時間過長等原因而變質,則潤滑油膜也不易形成,以致發生燒瓦故障。

二軸瓦合金脫落和裂紋

曲軸軸頸和軸瓦的摩擦表面無油膜隔離時,會較頻繁地直接接觸,其微觀凸起部分在曲軸軸頸和軸瓦相互運動作用下會產生疲勞裂紋,而機油滲入裂紋后即產生液壓作用,加速裂紋擴展,導致合金微粒較快地從軸瓦表面脫落。

摩擦表面的直接接觸又導致軸瓦溫度升高,軸瓦合金層的疲勞強度降低,進一步加速了軸瓦合金裂紋的產生和脫落。軸瓦合金脫落將導致曲軸軸頸和軸瓦配合間隙增大、機油壓力下降和出現異響。

三軸瓦擦傷

一般在軸瓦與軸頸間瞬時缺油或潤滑油膜瞬時破裂的情況下發生軸瓦擦傷,其特征為軸瓦與軸頸表面出現擦傷的斑痕。一般在反復瞬間缺油的情況下發生軸瓦的劇烈磨損。

四軸瓦合金裂紋和脫落

當空氣壓縮機使用不當時,軸瓦和軸頸的摩擦表面會較頻繁地直接接觸(指無油膜隔離時),其微觀凸起部分在相互作用下會產生疲勞裂紋,而潤滑油滲入后即產生液壓作用,加速裂紋擴展,導致金屬微粒較快地從軸瓦表面脫落。

現象和排除

空壓機在運轉中出現燒瓦、連桿大頭巴氏合金層燒傷或脫落,使軸瓦溫度升高,產生高溫燒蝕,巴氏合金熔化。

燒瓦癥狀:軸承溫度高,電流大,壓縮機內噪音大。
故障排除:換油、刮研、換軸瓦。
 
 
常見錯誤做法

錯誤1:用砂紙打磨軸瓦合金
在修配軸瓦時,因軸瓦與曲軸配合間隙和接觸面積達不到技術要求,有的維修人員便用細砂紙來打磨軸瓦合金。

殊不知這樣做是非常錯誤的,其危害性很大。因為在打磨過程中,砂紙上脫落的硬質砂粒會嵌入較軟的軸瓦合金內,使軸瓦與軸頸之間產生劇烈的磨料磨損,導致早期拉傷或剝落,影響使用壽命,甚至釀成事故。

正確的做法是:用刀具鉸削,或用刮刀刮削,以求得合適的配合間隙及符合要求的接觸面積。


錯誤2:用彩粉或粉筆著色檢查軸瓦的接觸印痕
在修配軸瓦和曲軸時,有的維修人員使用彩粉或粉筆著色,以檢查其接觸部位的印痕和面積,這樣做也是錯誤的。

因為彩粉、粉筆中同樣含有硬質顆粒,其產生的后果與磨料磨損極其相似。另外,用粉筆著色很難涂勻,結果會產生錯覺,造成錯誤的操作。同時,在檢查中還會使軸頸、軸瓦表面受到損傷。

正確的做法是:用紅丹等油質顏料來檢查印痕。


錯誤3:在軸承背面加墊調整配合間隙
當曲軸軸頸與軸瓦磨損過大,配合間隙超限時,有的維修人員喜歡采用在軸瓦背面加墊的方法(即在軸瓦與瓦座之間墊錫紙或薄銅皮等)來調整配合間隙,這種修理方法是錯誤的。

因為這種做法會破壞連桿軸承的圓度、圓柱度及與曲軸的同軸度,將加劇曲軸頸磨損。

正確的做法是:必須換合格的配件,以免造成事故。


錯誤4:單片更換連桿大頭部軸瓦
在維修曲軸軸承中可發現,一般情況是上片軸瓦磨損較小,下片軸瓦磨損較大。于是有的維修人員就只更換下片磨損較重的軸瓦,而仍用原來的上片軸瓦。

這樣做會使曲軸軸承的圓度及圓柱度誤差增大,破壞與曲軸的同軸度,增加曲軸的旋轉阻力;并加劇曲軸軸頸和軸承軸瓦的磨損。

正確的做法是:需要更換曲軸軸瓦時,不能只換上軸瓦或下軸瓦,必須成對更換。

錯誤5:在連桿大頭部軸承蓋單邊隨意加厚墊片
在維修連桿大頭部軸承時,有的維修人員為了調整軸承配合間隙,采取在連桿大頭部軸承蓋單邊任意加厚調整墊片的方法,這也是一種破壞軸承圓度、圓柱度及軸承與曲軸軸頸同軸度的錯誤做法。

這樣做的結果,將加劇曲軸軸頸和軸承的磨損,甚至造成事故。

正確的做法是:當軸承配合間隙過小時,可在軸承蓋兩邊同時加上同等厚度或相同數量的墊片;反之,可在軸承蓋兩邊同時減去相同厚度或相同數量的墊片,直到符合要求為止。


錯誤6:用修刮法校配成品軸瓦
維修時,一般采用直接選配的成品軸瓦,但有的維修人員為了達到軸承接觸面積的要求,便用刮刀刮削軸瓦的合金層,這種做法是不可取的。

因為成品軸瓦的尺寸精度、形狀公差,表面粗糙度等都由專業生產廠家嚴格控制,刮削后會使這些參數遭到破壞。此外,成品軸瓦的合金層較薄,一般為 0.1~0.3mm,采用修刮法來進行校配會破壞合金層,影響維修質量,縮短使用壽命。

正確的做法是:測量并確定曲軸主軸頸和連桿軸頸的修理級別,然后選配相應修理級別的主軸瓦和連桿軸瓦。

錯誤7:軸承螺栓寧緊勿松
在緊固連桿軸承螺栓時,有的維修人員擔心螺栓松動,習慣地將軸承螺栓擰得緊一些,認為還是寧緊勿松好。

殊不知軸承螺栓擰緊度是否正確,對曲軸軸承的使用壽命影響很大,如擰緊力過小,軸承的使用壽命會降低,嚴重時還會造成機械事故;如擰緊力過大,會使軸承與軸頸配合間隙過小,甚至產生事故。

正確的做法是:使用力矩扳手分次、交叉、對稱地按規定力矩擰緊。分次是指擰緊螺栓時,力矩不是一次加到標準要求,而是通過分幾次遞增的方法,最后達到標準值。

小結

壓縮機的安全、良好運行,除在出現故障時及時、妥善解決之外,在日常的設備運營過程中也要多加注意。須知,健康在于預防,而不是治病!

因此,為保證壓縮機軸瓦安全,壓縮機終端用戶就要做到:

1、選擇合適牌號的潤滑油;
2、潤滑油系統應定期維護;
3、空氣壓縮機啟動前,應檢查潤滑油量,不足時應按標準添加;
4、保證軸瓦和軸頸間油膜的建立;
5、嚴格滿足軸頸與軸瓦間的接觸面積,接觸面積著色應達到 70%以上;
6、應經常檢查軸頸與軸瓦間的配合間隙,必要時予以調整修復;
7、在空氣壓縮機使用管理中,應注意油壓和水壓的變化;
8、加強壓縮機的運行管理和保養管理。

來源:長沙博誠機械設備有限公司
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