Рекомендаций по восстановлению работоспособности коленчатого вала воздушного компрессора

Коленчатый вал воздушного компрессора является одним из наиболее ответственных элементов компрессора. Он состоит из рамовых и шатунных шеек, щек, соединительных фланцев. Рамовые шейки, щеки и шатунная шейка образуют колено или кривошип вала. Коленчатый вал - одна из наиболее напряженных деталей. Стоимость коленчатого вала составляет около 15% стоимости компрессора. К коленчатым валам предъявляют требования обеспечения необходимой прочности, жесткости и износоустойчивости.

Аварии и неполадки компрессорного оборудования.

Аварии и неполадки компрессорного оборудования приносят значительный ущерб производству, выражающийся в длительных неплановых остановках, нарушениях режима технологического процесса, угрозе безопасности обслуживающего персонала и повышении себестоимости выпускаемого продукта. Статистические данные обследований аварий и неполадок компрессорного оборудования на промышленных предприятиях указывают на необходимость проведения профилактических мероприятий по их предотвращению [17].

Анализ показывает, что аварии и неполадки в работе происходят вследствие конструктивных недостатков отдельных деталей и узлов, ошибок, допущенных при изготовлении компрессорного оборудования и несоблюдения требований инструкций и норм эксплуатации.

В процентном отношении общее количество аварий и неполадок компрессорных машин на одном из химических комбинатов распределялось следующим образом: 6% аварий произошло из-за конструктивных недостатков; 54% аварий произошло из-за низкого качества деталей (причем на вновь изготовляемые детали пришлось 46%, а на ремонтируемые - 8%); 40% аварий из-за нарушения инструкций и норм эксплуатации.

Предупреждение неполадок в компрессорах.

Все аварии и неполадки следует тщательно изучать для выявления причин и разработки рекомендаций по их предупреждению.

Ниже приводятся описания и анализ причин некоторых аварий и неполадок поршневых компрессоров [23]:

1. Нарушение нормального распределения давления по ступеням, которое является следствием пропуска газа всасывающими и нагнетательными клапанами, а также поршневыми кольцами приводит к снижению производительности компрессора.

2. Дефекты в изготовлении, монтаже, а также несоблюдение норм эксплуатации и погрешности при ремонте влияют на герметичность клапанов и поршневых колец.

3. Недостаточная смазка цилиндров и сальников ухудшает уплотнение и также приводит к снижению производительности машины.

Наиболее частые неполадки и причины их возникновения.

В практике эксплуатации имеют место неполадки и аварии компрессоров, происходящие вследствие попадания в полости цилиндров твердых тел, воды, излишнего количества масла, нарушения линейного мертвого пространства, которые обычно приводят к стукам или резким ударам.

Стуки в компрессорных машинах могут обусловливаться и рядом других причин и являются тревожными сигналами при эксплуатации [32]. Например:

· Выработка цилиндра и цилиндровой втулки;

· Износ поршня и поршневых колец;

· Заедание и загрязнение цилиндра, поршня и поршневых колец;

· Перекос поршня в цилиндре и криволинейность штока;

· Несоосность оси рамы, цилиндра и механизма движения;

· Ослабление крепления клапанов в гнездах цилиндра и поломка клапанных пластин;

· Ослабление соединения штока с крейцкопфом и ползуном;

· Ослабление затяжки подшипников кривошипной и крейцкопфной головок шатуна;

· Выработка пальца крейцкопфа;

· Наличие недопустимых зазоров между крейцкопфом и направляющими рамы;

· Износ и ослабление затяжки коренных и выносных подшипников;

· Выработка коренных и шатунных шеек вала;

· Ослабление шарнирных соединений деталей механизма движения;

· Отставание промежуточных и концевых ползунов от направляющих параллелей;

· Ослабление или неправильное крепление маховика на валу и другие неполадки, которые обычно сопровождаются стуком при эксплуатации компрессора.

При появлении стуков компрессор необходимо остановить, выявить причины и ликвидировать дефекты их обуславливающие.

Нагрев подшипников компрессора является часто причиной неполадок в машине. Основными причинами нагрева подшипников с принудительной циркуляционной смазкой являются [32]:

· неправильно выбранный сорт масла;

· засорение маслопроводов и фильтров;

· неточная подгонка вкладышей подшипника к шейкам вала;

· перекос или искривление оси вала и чрезмерная затяжка подшипников.

При значительном нагреве подшипника рекомендуется замена отработанной смазки на смазку с необходимой вязкостью, увеличение давления масла в системе, регулировка зазоров между цапфами и вкладышами с установкой прокладок. При непрерывной работе компрессора необходима его остановка не реже одного раза в месяц для смазки радиально-упорных подшипников или через каждые 750 часов при сменной работе. Смазку подавать шприцем в объеме 3-4 см³ на масленку.

Нормальная эксплуатация механизма движения возможна только при надежной работе циркуляционной системы смазки, которая в основном контролируется по давлению масла. Падение давления масла в системе может произойти вследствие: отказа работы шестеренчатого насоса, неисправности перепускного клапана, малого уровня масла в маслобаке, утечек масла в системе, засорения масляного фильтра и приемного» клапана насоса или чрезмерного нагрева масла.

На работу сальников влияют точность изготовления и пригонки, износ уплотняющих элементов, выработка и перекос штока, недостаточная смазка и несоблюдение монтажных зазоров и условий эксплуатации.

Опасность разрушения чугунных маховиков возможна при окружных скоростях более 30 м/сек, наличии дефектов в отливках (раковины, трещины и т. п.), монтажных погрешностях (перекосах, недостаточной точности балансировки и т. п.), а также вследствие разрушения крепления от усталости металла, возникновении гидравлического удара или резкого заклинивания поршня в цилиндре.

Учитывая, что в период пуска компрессорной установки и обкатки вхолостую имеет место наибольшее число аварий и неполадок, обслуживающий персонал должен обратить особое внимание на точность соблюдения инструкции эксплуатации. Пуску компрессора должен предшествовать предупреждающий сигнал. Посторонние лица из машинного зала удаляются. Перед пуском компрессорной установки необходимо провести все подготовительные работы в соответствии с требованиями эксплуатации. Кроме указанных мероприятий, необходимо соблюдать требования по безопасности обслуживания электрической части компрессорной установки, а также выполнять инструкции пожарной безопасности.

Износы и повреждения коленчатых валов. В результате изнашивания уменьшаются диаметры рамовых и мотылевых шеек коленчатых валов, они приобретают эллиптическую, бочкообразную или конусную форму; на шейках валов образуются наработки. К повреждениям коленчатых валов относят царапины, задиры на шейках, изгиб, ослабление посадки шеек в щеках у составных валов, деформацию отверстий во фланцах соединений у валов, состоящих из секций, трещины в щеках и шейках, поломку.

Поломка коленчатого вала - одна из самых тяжелых аварий компрессора. Причинами усталостных разрушений могут быть: недостаточный запас прочности вала, особенно в местах концентрации напряжений (в районе галтелей, по краям смазочных отверстий); технологические пороки, низкие механические свойства материала, неоднородная структура, микротрещины, образовавшиеся при термической обработке, неметаллические включения; случайные повреждения появившиеся на поверхности вала в процессе его обработки или эксплуатации (всевозможные риски, царапины, борозды и надзоры, являющиеся сильными концентраторами напряжений) [54].

Усталостные трещины на коленчатом валу зарождаются с его поверхности, поэтому одним из эффективных мероприятий, направленных на уменьшение напряжения и увеличения долговечности коленчатого вала, является наплавка под флюсом, рассмотренная в данном курсовом проекте.

Примеры и анализ аварий.

Авария произошла из-за конструктивных недостатков, допущенных при проектировании компрессорной машины. В цехе получения кислорода через 7 ч. после пуска был аварийно остановлен воздушный трехступенчатый компрессор производительностью 1380 м³/ч, давлением нагнетания 50 кг/см². Причиной остановки явилось выплавление выносного и одного коренного подшипников коленчатого вала. Выплавление подшипников произошло из-за недостатка масла в маслобаке, хотя давление в системе смазки по показанию манометра оставалось нормальным. Стабильность показания манометра объясняется подсосом воздуха в масляную систему. Уровень масла в маслобаке не проверялся из-за отсутствия масломера.

На азотном пятиступенчатом компрессоре производительностью 1200 м³/ч давлением нагнетания 700 кг/см² произошло выплавление коренного подшипника. Авария произошла вследствие того, что при подготовке к пуску компрессора при повышении давления в системе смазки был плохо закрыт вентиль подачи масла из воронки во всасывающий маслопровод. После того, как масло из воронки вытекло, произошло подсасывание воздуха. В результате этого насос перестал подавать масло в систему смазки ходовой части компрессора, подшипники стали истираться.

Ремонт и замена деталей компрессоров.

Основой процесса ремонта компрессора является определение неисправности. Эта составляющая ремонта, зачастую составляет наибольшую его часть по времени, так как для выявления неисправности, необходимо иметь представление обо всех агрегатах компрессора и процессах в них происходящих. После определения неисправности производится замена изношенных деталей и восстановление работоспособности [32].