船用空壓機故障分析＊

牛明田 任明宏 王玉文

（1．海軍駐426廠軍事代表室 大連 116005）（2．海軍工程大學動力工程學院 武漢 430033）

1 引言

空壓機是空氣壓縮機的簡稱，是一種壓縮并且運送空氣的機械，是將原動機的動力能轉變為氣體壓力的工作機，有“通用機械”之稱［1～4］。船用空壓機作為船舶動力系統最重要的輔助機械之一，擔負著為全船提供高壓空氣的重要職能。高壓空氣在船舶上主要用于柴油機的啟動、氣動碟閥、汽笛等，因此，船用空壓機可靠性的好壞直接影響船舶的安全運行。

2 船用空壓機的基本結構

由于船舶上的空間狹窄，安裝的設備繁多，這就要求機械設備必須結構緊湊，因此，目前船舶上廣泛使用的是活塞式空壓機?；钊娇諌簷C是利用活塞在氣缸內往復運動，周期性地改變氣缸的工作容積，以完成對空氣的吸入、壓縮和排出的一種空壓機［5～7］?；钊娇諌簷C一般由三部分組成［8］：

1）基本部分

該部分主要包括機架、機身、曲軸箱、曲軸、連桿等等，其作用是固定整個機體、傳遞動力以及連接各個零部件。

2）氣缸部分

該部分主要包括氣缸、氣閥、活塞、活塞環以及安裝在氣缸上的排量調節等部分，其作用是構成工作容積和防止氣體泄漏。

3）輔助部分

該部分主要包括冷卻器、油氣分離器、安全閥、油泵、水泵、各種控制器、傳感器、儀表以及各種管路系統，其作用是保證空壓機的正常工作。

圖1是某型船用空壓機的結構簡圖。該空壓機為立式、單列、三級、級差式、水冷高壓空氣機。整個空壓機機組由電動機通過三角皮帶傳動，然后曲軸帶動級差活塞上下運動，使空氣從一級進氣閥進入一級氣缸，經壓縮后由一級排氣閥排出，再由管路經二級進氣閥進入二級氣缸，再次被壓縮后由二級排氣閥排出，最后由管路經三級進氣閥進入三級氣缸，完成壓縮后的高壓空氣由三級排氣閥排出，經管路送入高壓空氣瓶儲存起來。

圖1 某型船用空壓機的結構簡圖

3 船用空壓機的故障特點

船舶長期處于海上航行或者錨泊狀態，惡劣的工作環境使得船用空壓機的故障表現出以下三個特點。

1）易產生金屬疲勞斷裂故障。

船舶上高溫、高濕、高振動的機艙環境，使得船用空壓機的部件比非船用空壓機更容易出現金屬疲勞斷裂現象。

2）冷卻裝置故障率高。

船用空壓機是使用海水冷卻，海水的腐蝕作用使得海水泵腐蝕嚴重，故障頻發。

3）啟動過于頻繁，自動控制系統故障頻發。

由于船舶使用高壓空氣的量比較大，空壓機頻繁啟停，導致自動控制系統故障率高。

4 船用空壓機的故障分析

在某船舶單位的調研中，獲得該單位四條船上共八臺空壓機近兩年的故障數據，每臺空壓機均已累計工作2000小時以上。從調研的數據來看，嚴重故障記錄共68次，其中進氣閥故障14次，排氣閥故障12次，自動控制系統故障10次，海水泵故障7次。由此可見，各級進排氣閥、自動控制系統和海水泵是空壓機故障率最高、可靠性最薄弱的部件?，F將空壓機的常見故障現象以及其可能故障原因和故障排除方法歸納如下。

1）空壓機排氣量降低，壓力下降。

可能的故障原因及排除方法：

（1）若進氣管或活門蓋發熱，則可能為進氣閥漏氣，需檢查氣閥氣密性，研磨或者更換閥片，同時檢查彈簧彈力和密封墊圈密封性；

（2）若排氣溫度高，則可能為排氣閥漏氣，需檢查氣閥氣密性，研磨或者更換閥片，同時檢查彈簧彈力和密封墊圈密封性；

（3）其他情況，則可能為活塞環不密封，需檢查調整或更換活塞環。

2）自動控制系統無法啟動或者無法停止。

可能的故障原因及排除方法：

（1）油壓控制器、氣壓控制器、水壓控制器失效，需檢查或更換；

（2）控制電路板失效，需檢查或更換。

3）冷卻水壓力不足報警，無法啟動或者自動停機。

可能的故障原因及排除方法：海水泵故障，需更換海水泵。

4）曲軸箱內發出異常響聲。

可能的故障原因及排除方法：

（1）連桿螺釘螺帽松動，需及時擰緊；

（2）軸瓦間隙過大，需調整軸瓦間隙以及檢查擰緊大端軸承連接螺釘或者直接更換軸瓦。

5）氣缸內發出異常響聲。

可能的故障原因及排除方法：

（1）氣缸余隙過小，需檢查調整；

（2）氣閥損壞，需檢查或更換發出響聲的氣閥；

（3）活塞內球形軸承間隙過大，需調整間隙或擰緊連接螺釘。

6）氣缸內突然發出強烈沖擊聲。

可能的故障原因及排除方法：

（1）零件損壞，需檢查并清除零件碎片，必要時更換缸套；

（2）雜物或水進入氣缸，需檢查并清除雜物并及時打開泄放閥排除油水。

7）軸承過熱。

可能的故障原因及排除方法：

（1）軸承與軸頸間的徑向間隙過小，需調整至正常間隙；

（2）油量不足，需檢查油面及時添加滑油；

（3）油溫過高，需檢查冷卻水供應系統。

5 結語

在論述船用空壓機基本功能、基本結構以及所處工作環境的基礎上，總結了船用空壓機的故障特點。根據某單位的船用空壓機的故障記錄，歸納出船用空壓機常見故障現象以及相應的故障原因和故障排除方法，為快速查明故障部位、及時排除故障打下了堅實的基礎。

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［3］劉春和，陸祖建．武器裝備可靠性評定方法［M］．北京：中國宇航出版社，2009：96-105，292-301．

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［8］朱振華．修理工不同情形下幾類可修系統的可靠性分析［D］．秦皇島：燕山大學，2011．