Авария компрессора: "заклинивание поршня"

Существенную помощь при диагностировании и хорошим дополнением к экспериментальным методам оценки технического состояния машинного оборудования может служить компьютерное моделирование динамики и изнашивания узлов, позволяющее связать воедино изменение функциональных и динамических параметров машины с износом отдельных ее элементов и прогнозировать эти процессы на время будущей эксплуатации.

Неисправный узел, работа которого сопровождается ударом, эффективней диагностировать с помощью анализа амплитуды огибающей вибросигнала. Этот метод базируется на том, что периодическая последовательность ударных импульсов, возбуждающая в той или иной степени весь спектр собственных частот механизма, наилучшим образом - без помех, вызванных рабочим процессом,- проявляется в высокочастотной области в виде амплитудной модуляции вибрационного процесса.

Полосовая фильтрация высокочастотного сигнала с последующим преобразованием Гильберта (либо детектированием) и спектральным анализом амплитудной огибающей позволяет по частоте следования удара локализовать дефектный узел. Наибольшее применение этот метод нашел при контроле состояния подшипников качения и зубчатых передач. Его использование перспективно и для выявления некоторых дефектов поршневых компрессоров.

4.      Ремонт оборудования компрессорных установок

4.1 Организация ремонтных работ

Для предприятий, эксплуатирующих компрессорное оборудование, характерны следующие основные методы проведения ремонта:

обезличенный метод;

метод ремонта специализированной организацией;

метод ремонта заводом-изготовителем.

При решении вопроса о целесообразности ремонта следует также учитывать, что основными показателями, определяющими эффективность ремонта, являются не только его стоимость, которая характеризуется уровнем затрат на ремонт оборудования по сравнению со стоимостью нового, но и качество, которое характеризуется соотношением эксплутационных показателей отремонтированной и новой машин. Чем выше качество ремонта, тем ниже уровень и темпы наращивания эксплутационных затрат после него.

Основной причиной дефектов, возникающих в процессе эксплуатации, является потеря работоспособности составных частей компрессора при превышении предельного износа. При длительной работе любой машины даже при нормальных условиях эксплуатации и соблюдении правил технического обслуживания ее составные части изнашиваются. Изнашивание сопряженных деталей является причиной 85% отказов компрессорного оборудования. Свыше 70% затрат на ремонт поршневых компрессоров связано с износом поршней и цилиндров.

4.2 Разборка компрессора

При остановке компрессора на техосмотр или ремонт подвергать компрессор разборке необходимо только после внимательного ознакомления с конструкцией машины по чертежам и изучения инструкции по эксплуатации.

Перед полной разборкой узлов компрессора необходимо:

а) обесточить электрооборудование;

б) убедиться, что в системе нет давления, открыв вентили разгрузки и продувки компрессора;

в) закрыть вентиль подвода охлаждающей воды и слить воду из компрессора и холодильников, отвернув сливные пробки.

При частичной разборке или замене ряда вышедших из строя деталей пункт в) выполнять по мере необходимости.

Порядок разборки компрессора и его оборонных единиц легко может быть установлен по чертежам.

Порядок разборки.

1. Отсоединить трубы воздухопровода и водопровода от цилиндров.

2. Отсоединить от обратных масляных клапанов, установленных на цилиндре трубки смазки, освободив их из-под скоб крепления.

3. Отсоединить трубки подвода смазки к сальникам цилиндров.

4. Вынуть из цилиндров клапаны по одному на каждую полость сжатия. При замене клапанов следует помнить, что порядок снятия клапанов следующий:

а) ослабить нажимной болт (провернув на 2-3 оборота), предварительно отвернув крепящую его контргайку;

б) отвернуть гайки, крепящие клапанную крышку и снять крышку,

в) снять нажимной стакан. На горизонтальных цилиндрах в нижних клапанных гнездах нажимной стакан закрепляется стопором. Чтобы снять нажимной стакан, необходимо повернуть стопор;

г) снять клапан.

5. Произвести замер линейного мертвого пространства, для чего:

а) через клапанное окно, ввести в полость цилиндра на глубину 20...30 мм свинцовую пластину;

б) провернуть коленчатый вал на один оборот, вставив рукоятку в торец вала (со стороны эл. двигателя);

в) вынуть свинцовую пластину и замерить штангенциркулем толщину оттиска с точностью до десятых долей мм, величины записать.

6. Снять крышки цилиндров, для чего:

а) снять гайки, крепящие крышку к цилиндру;

б) через клапанное окно вложить между поршнем и крышкой деревянный брусок;

в) провернув коленчатый вал поршнем оторвать крышку от цилиндра;

г) снять крышку.

Демонтаж поршня.

а) перекусить кусачками вязальную проволоку стопорного болта, расположенного на крейцкопфе.

б) ослабить стопорный болт закладной гайки;

в) отвернуть контргайку штока поршня;

г) освободить поршень от крейцкопфа, вращая поршень ключом;

д) вынуть поршень из цилиндра, предохраняя его от перекосов.

Демонтаж сальников.

а) отвернуть гайки крепления сальника;

б) ввернуть в крышку сальника два отжимных болта и завинчивая их, вынуть сальник из гнезда.

Демонтаж цилиндров.

а) застропить цилиндр;

б) отвернуть гайки крепления цилиндра к раме и снять цилиндр.

Демонтаж узла крейцкопфа в сборе с шатуном.

а) снять крышку шатуна;

б) вынуть крейцкопф с шатуном из рамы.

Демонтаж блока смазки

а) слить масло из лубрикатора и блока смазки в поддон, вывернув сливные пробки;

б) отвернуть накидные гайки к трубкам смазки, гайки крепления лубриктора к раме, застропить и снять лубрикатор;

в) отсоединить патрубки от блока смазки;

г) снять блок смазки.

4.3 Очистка и мойка деталей

Перед тем как приступить к дефектации деталей, в передовых ремонтных цехах (мастерских) применяют многостадийную мойку, т. е., вначале промывают неразобранные, частично разобранные сборочные единицы, а после этого отдельные детали. Перед мойкой все детали должны быть тщательно очищены от грязи, масла, нагара. Это необходимо сделать, чтобы замерить износы и обнаружить дефекты. Более эффективными моющими средствами являются синтетические моющие средства (CMC) типа Лабомид и МС на основе поверхностно-активных веществ и щелочных добавок.

Моющие средства типа МЛ-51, Лабомид-101 и Лабомид-102 (кальцинированная сода, триполифосфат натрия, жидкое стекло.

Рис. 7. Стационарная моечная ванна :

1 - трубопровод; 2 - специальный механизм; 3 - камера промывки; 4 - сопла.

4.4 Дефектация деталей

Для обеспечения безаварийной, безопасной работы оборудования компрессорной установки после разборки компрессора производят дефектацию узлов и отдельных деталей трубопроводов, определяют их состояние. При поузловой дефектации выявляют отклонения деталей узлов от заданного взаимного положения. При подетальной дефектации определяют возможность повторного использования деталей и характер требуемого ремонта. Производят сортировку деталей на следующие группы: детали, имеющие износ в пределах допуска и годные для повторного использования без ремонта; детали, имеющие износ выше допуска и непригодные к ремонту.

Состояние деталей определяют внешним осмотром, обмером, а также с помощью методов, позволяющих обнаружить скрытые дефекты (магнитная и ультразвуковая дефектоскопия и рентгеноскопия). Внешний осмотр деталей дает возможность выявить видимые пороки детален: наружные трещины, изгибы, задиры, выкрашивание или износ антифрикционного слоя, срыв резьбы, коррозию и т. д. Осмотр заканчивают обмером деталей с помощью измерительного инструмента. Отклонения геометрической формы цилиндрических деталей проявляются в нецилиндричности или некруглости (овальность, огранка), а также в отклонении профиля продольного сечения (конусообразность, бочкообразность).

Овальность и конусообразность характерны для вращающихся деталей компрессоров - шеек валов и коленчатых валов, головок шатуна, поршней и поршневых колец.

Мелкие трещины деталей выявляют с использованием проникающих веществ. Этот метод заключается в следующем: на поверхность детали, очищенной ацетоном или бензином, наносят кистью или пульверизатором 3-4 слоя проникающего раствора, подкрашенного анилиновым красителем (15 г красителя "Судан Ш" на 1 л раствора). Мелкие детали погружают в красящий раствор, который под действием капиллярных сил проникает в дефектное место детали. Затем деталь промывают 5%-ным раствором кальцинированной соды и вытирают насухо. На очищенную поверхность детали кистью или пульверизатором наносят тонкий слой белого абсорбирующего покрытия, имеющего следующий состав: 0,6 л воды, 0,4 л этилового спирта, 300-350 г каолина или мела. Затем жидкость, выделяющаяся из пор дефектов, окрашивает абсорбирующее покрытие в красный цвет в зоне дефекта. Этот метод дефектации деталей дает возможность обнаружить поверхностные дефекты размером до 0,01 мм, однако глубину трещин методом цветной дефектоскопии определить нельзя. Состояние деталей проверяют невооруженным глазом или с помощью лупы 5-7-кратного увеличения. Цветную дефектоскопию применяют для проверки состояния деталей, изготовленных из углеродистых, а также коррозионно-стойких сталей, у которых образование мелких трещин от коррозионного растрескивания происходит около сварных швов.

Кроме цветной дефектоскопии, для определения состояния деталей применяют люминесцентную дефектоскопию, используя люминесцентный дефектоскоп или кварцевые приборы типа ЛЮМ-1, ЛЮМ-2. С помощью этих приборов облучают проверяемые детали ультрафиолетовым излучением. Под действием УФ-лучей выявляются поверхностные дефекты деталей глубиной не менее 0,02 мм. Необходимо соблюдать следующую последовательность операций: очистка поверхности детали; нанесение на поверхность детали люминесцентного состава; осмотр детали при ультрафиолетовом излучении.

Рекомендуется применять следующий люминесцентный состав: 55-75 % керосина; 15-20 % вазелинового масла; 10- 20 % бензина или бензола; 2-3 г/л эмульгатора ОП-7; 0,2 г/л дефектоля зелено-золотистого. Этот способ дефектоскопии позволяет обнаружить поверхностные дефекты деталей, изготовленных из магнитных и немагнитных материалов.

Проверку деталей с применением магнитной и ультразвуковой дефектоскопии, а также рентгеноскопии используют в тех случаях, когда при внешнем осмотре деталей возникают подозрения о наличии скрытого порока или когда проверка предусмотрена правилами ремонта, в частности при дефектации аппаратов, подлежащих проверке по правилам Госгортехнадзора.

Магнитная порошковая дефектоскопия основана на резком изменении параметроз магнитного поля рассеяния в зоне дефекта. В качестве индикатора используют ферромагнитные частицы. Силовые линии в намагниченной детали огибают дефект как препятствие, имеющее малую магнитную проницаемость. Для выявления, дефекта детали необходимо перпендикулярное расположение дефекта в направлении магнитного поля. Деталь необходимо проверять в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Магнитный порошок, применяемый при дефектации, приготовляют из сухого мелкоразмолотого железного сурика или из чистой железной окалины, которая измельчается в шаровой мельнице и просеивается. Мельчайшие частицы железного порошка, нанесенные на деталь пылевидным слоем (сухой метод) либо в виде водной или масляной суспензии (мокрый метод), концентрируются над трещиной и этим ее обнаруживают. Для получения 1 л водяной суспензии разводят 15-20 г олеинового, ядрового или хозяйственного мыла в небольшом количестве теплой воды, затем добавляют 50-60 г магнитного порошка и полученную смесь тщательно растирают в ступе. После этого доливают горячую воду до 1 л. Для проведения контроля применяют специальные магнитные дефектоскопы.

Наибольшее применение в ремонтной практике получили ультразвуковые дефектоскопы, которые позволяют определять. дефекты сварных швов любого вида (стыковых, нахлесточных, угловых, тавровых) благодаря использованию прямого, отраженного или двукратно отраженного луча; выявлять внутренние дефекты (раковины, расслоения); измерять толщину стенок аппаратов и трубопроводов при одностороннем доступе к ним. Для контроля толщины стенок аппаратов, находящихся в рабочем состоянии, осуществляют настройку дефектоскопа по образцу с параллельными поверхностями из аналогичного металла той же толщины. Ультразвуковые дефектоскопы позволяют определять размеры дефекта и глубину его залегания.

Принцип действия ультразвукового дефектоскопа основан на отражении ультразвукового импульса от границы раздела сред. Контролируемая поверхность должна быть чисто обработана и покрыта пластичным смазочным материалом (автол, тавот и др.) для создания акустического контакта.. Ультразвуковые колебания передаются от искательной головки изделию через слой смазочного материала. Ультразвуковые дефектоскопы имеют малые габаритные размеры и малую массу. Однако они неприменимы для контроля коррозионно-стойких сталей вследствие того, что крупнозернистая структура коррозионно-стойких и легированных сталей создает помехи, из-за которых трудно определить отражение импульса от дефекта. Для контроля коррозионно-стойких сталей применяют цветную дефектоскопию, рентгено- и гамма-дефектоскопию.

При проверке аппаратов (воздухосборников, холодильников, масловлагоотделителей и др.). работающих под давлением, необходима проверка всех сварных швов.

4.5 Ремонт основных узлов и деталей

Основными узлами поршневого воздушного компрессора являются: станина (рама), коленчатый вал, шатуны, шатунные болты, крейцкопф, шток, поршень, поршневые кольца, клапаны, цилиндр.

Ремонт коленчатого вала и коренных подшипников.

Причинами поломки коленчатого вала являются неправильный монтаж, пороки металла, некачественное изготовление вала (наличие концентраторов напряжений в местах перехода, галтелях и смазочных отверстиях), несвоевременный и некачественный ремонт, недостаточное смазывание, обрыв шатунных болтов и штоков и т. д.

В результате длительной работы шейки коленчатого вала становятся овальными (конусообразными, бочкообразными), их рабочие поверхности покрываются рисками и задирами, вал прогибается, происходит смятие шпоночных пазов, повреждение резьбы и т. п.

Перед ремонтом коленчатого вала производят проверку состояния щек, шеек, галтелей с целью обнаружения задиров и забоин; биение шеек,, овальность и конусообразность; наличие поверхностных и внутренних трещин вала; положение оси вала по расхождению шеек. Проверка состояния коленчатого вала начинается с проверки с помощью щупа зазоров в соединении вала с коренными подшипниками и в соединении шатунных шеек с шатуном, а также проверки положения оси вала по расхождению щек. Эти виды контроля могут характеризовать взаимный износ сопрягаемых поверхностей коленчатого вала, коренных подшипников, шатуна.

Если у коленчатого вала овальность и конусообразность шеек больше допускаемых, биение шеек превышает допустимые значения, глубина задиров на шейках более 0,1 мм, высота образовавшихся на шейках кольцевых выступов и впадин более 0,15 мм, имеются трещины и изломы на шейках, то такой коленчатый вал подлежит ремонту.

Задиры и забоины, обнаруженные на шейках и галтелях коленчатого вала, устраняются шлифованием или проточкой с последующим шлифованием.

Трещины, обнаруженные при дефектации коленчатого вала, устраняются сваркой, а прогиб вала - правкой механическим, термическим или термомеханическим способами.

При осмотре коренных подшипников проверяют расхождение шеек коленчатого вала в двух положениях, зазор у верхнего вкладыша" для вертикальных компрессоров и у боковых вкладышей для горизонтальных компрессоров, состояние баббитовой заливки подшипников и прилегание поверхностей вкладышей к шейкам вала и к корпусам подшипников.

Боковые зазоры проверяют щупом, а верхние - оттиском свинцовой проволоки диаметром 1-1,5 мм, которую закладывают под верхний вкладыш. После этого устанавливают и натягивают верхнюю крышку подшипника, затем подшипник разбирают и толщину свинцовой проволоки измеряют с помощью штангенциркуля или микрометра.

Основной вид изнашивания подшипников скольжения - изменение размеров и формы антифрикционной заливки. При небольшом увеличении зазора между заливкой и валом возможно уменьшение этого зазора при снятии прокладок между половинками вкладышей.

Основным методом ремонта подшипников является перезаливка антифрикционного сплава с последующей расточкой, шабрением и пригонкой по шейке коленчатого вала. Заливку производят вручную или центробежным способом. Качество заливки должно быть такое, чтобы вкладыш при обстукивании молотком издавал чистый звук.

Ремонт шатунов.

Из-за некачественного ремонта, длительной эксплуатации компрессоров, неудовлетворительного технического обслуживания шатуны преждевременно выходят из строя. Происходит прогиб, скручивание стержня шатуна, появляются трещины, выработка вкладышей головки шатуна, втулки крейцкопфной головки шатуна. Прогиб шатуна устраняют правкой в холодном состоянии либо с подогревом. Параллельность осей отверстий кривошипной и крейцкопфной головки шатуна проверяют после установки в отверстие оправок и выверки параллельности оправок на специальном приспособлении.

Непараллельность свидетельствует о скрученности шатуна. Скрученные шатуны подлежат замене. Вкладыши головок шатуна при значительной выработке заменяют. Кривошипная головка шатуна имеет разъем, и незначительная выработка вкладышей может компенсироваться уменьшением толщины прокладок в разъеме. При значительной выработке вкладыши заменяют. При аналогичных условиях подлежит замене и втулке крейцкопфной головки шатуна. Шатунные болты при наличии трещин, сорванной резьбы, а также при вытяжке не ремонтируются, а заменяются новыми.

Ремонт поршней.

В результате длительной эксплуатации компрессора уменьшается наружный диаметр поршней, увеличиваются ширина канавок под поршневые кольца и диаметр отверстия под поршневой палец. Основная причина преждевременного износа поршней - это перекос механизма движения. Чтобы не допустить этого, необходимо следить за зазорами, определяющими центровку поршня, и своевременно устранять даже небольшие перекосы. При увеличении зазора между поршнем и цилиндром сверх допустимого поршень подлежит замене новым поршнем, изготовленным по рабочему диаметру цилиндра. Допустимый зазор между поршнем и цилиндром зависит от диаметра цилиндра:

Диаметр цилиндра, мм . . . До 150 150-300 300-600 600-800 Зазор, мм......... 0,5 1-2 2,5 3

Чтобы определить износ наружной цилиндрической поверхности поршня, его измеряют по трем поясам микрометрической скобой с точностью до 0,01 мм.

В процессе работы поршня значительно изнашиваются по торцу канавки поршневых колец, особенно первая поршневая канавка из-за ухудшения смазывания в конце хода поршня и значительных усилий, воспринимаемых и передаваемых первым поршневым кольцом. Износ определяют измерением высоты канавок проходным или непроходным калибром или штангенциркулем с ценой деления 0,05. Торцовое биение канавок недолжно превышать 0,05 мм. Восстановить поршневые канавки поршня можно не более одного раза протачиванием их на токарно-винторезном станке под ремонтный размер поршневых колец.

Если размер канавок по высоте превышает на 20 % номинальный, то такой поршень подлежит выбраковке и замене новым.

При повышенных зазорах в сопряжении поршень - палец следует развернуть отверстие под палец большего диаметра и по нему необходимо подогнать поршневой палец. При значительном износе поршень может быть восстановлен наплавкой баббитового пояса и подгонкой его к цилиндру.

4.6 Общая сборка поршневых компрессоров

Общая сборка поршневых компрессоров проводится на специальных участках общей сборки, реже - в специальных цехах, куда поступают все комплектующие детали и сборочные единицы.

Все детали и сборочные единицы, поступающие на сборку, должны быть изготовлены в соответствии с рабочими чертежами, промыты, испытаны согласно требованиям технических условий, приняты контролерами ОТК и иметь клеймо.

Перед сборкой все сборочные единицы и детали необходимо расконсервировать, промыть в содовом растворе или керосине, протереть хлопчатобумажной салфеткой или обдуть сжатым воздухом для просушки.

Трущиеся детали и поверхности смазывают маслом ХА-23 или ХА-30 (ГОСТ 5546-66). Резиновые прокладки смазывают пластинчатой смазкой ЦИАТИМ-201 (ГОСТ 6267-74). Все паронитовые прокладки перед установкой выдерживают в сыром глицерине (ГОСТ 6823-77) не менее 2 ч.

При сборке все крепежные детали, имеющие стопорные шайбы, должны быть надежно зафиксированы от проворачивания, кроме шатунных болтов, всасывающих клапанов, которые стопорятся после испытания.

Ввиду того, что некоторые детали и узлы компрессора имеют значительную массу, например, коленчатый вал в сборе поршневого компрессора 2П имеет массу около 550 кг, а блок-картер - 830 кг, при их транспортировании на сборку и во время сборки используют подъемно-транспортные устройства. Наиболее часто для этого используют кран-балки грузоподъемностью от 2т.

Коленчатые валы в сборе транспортируют на участок общей сборки с помощью специального приспособления, состоящего из двух петельных стропов.

Транспортирование блок-картера осуществляется с помощью цепной подвески грузоподъемностью 1,4 т.

Страницы: 1, 2, 3