Авария компрессора: "заклинивание поршня"

Федеральное агентство по образованию

Российской Федерации

Брянский Государственный Технический Университет

Кафедра "Промышленная теплоэнергетика"

Реферат – отчет по дисциплине

"Эксплуатация теплоэнергетических установок и систем"

Авария компрессора: "заклинивание поршня"

Студент группы 03-ПТЭ

Лагутин А.Н.

Преподаватель

доц., к.т.н. Казаков В.С.

Брянск 2007

Содержание

Введение

1. Устройство и работа компрессорной установки

2. Различные виды неисправностей компрессора

2.1 Причины заклинивания компрессора

3. Современные методы диагностики компрессорного оборудования

4. Ремонт оборудования компрессорных установок

4.1 Организация ремонтных работ

4.2 Разборка компрессора

4.3 Очистка и мойка деталей

4.4 Дефектация деталей

4.5 Ремонт основных узлов и деталей

4.6 Общая сборка поршневых компрессоров

5. Пуско-наладочные испытания

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

С начала 90-х годов в России почти не проводилось обновления основных фондов предприятий. Это привело к тому, что большая часть (60-80%) технологического оборудования промышленных производств выработало нормативный ресурс, и его дальнейшая эксплуатация уже приводит к созданию аварийных ситуаций.

Аварии компрессорных установок обычно происходят в результате низкого качества их монтажа, ремонта, неправильной эксплуатации оборудования установки, нарушения обслуживающим персоналом заводских инструкций, а также правил техники безопасности.

Причинами аварий могут быть:

длительная вибрация оборудования вследствие пульсации давлений сжимаемого воздуха, а также знакопеременных динамических сил при возвратно-поступательном движении поршней цилиндров. Вибрация установок и нагнетательных трубопроводов вызывает преждевременный износ труб, разрушение теплоизоляции трубопроводов, нарушает жесткость крепления трубопроводов к опорам, расшатывает узлы крепления вспомогательного оборудования компрессорной установки, снижает точность показаний контрольно-измерительных приборов. Происходит неравномерная осадка грунта как под фундаментом оборудования компрессорной установки, так и под опорами трубопроводов, в результате чего возникают дополнительные напряжения в фундаментах и стенах здания компрессорной станции и происходит их разрушение;

недостаточное охлаждение сжимаемого воздуха в промежуточных холодильниках во второй и последующих ступенях компрессора, в результате возможно самовоспламенение паров масла, резкое повышение давления и взрыв;

взрывы, если эксплуатация компрессорной установки ведется неудовлетворительно (отсутствуют или неисправны термометры для замера температуры воздуха и воды, неисправны сальники штоки компрессора, клапаны); при неисправных сальниках штока в компрессорах может образоваться, такая смесь, которая при наличии источника воспламенения (самовозгорание нагара, искра статического электричества и др.) приведет к взрыву большой разрушительной силы. Взрыв может произойти также из-за поломки клапанных пластинок: температура сжатого воздуха может повыситься настолько, что произойдет воспламенение смеси и разрушение компрессора либо нагнетательного воздухопровода.

При повышении температуры сжатого воздуха до 120—170 °С вода и масло, находящиеся в сжатом воздухе в парообразном состоянии, уносятся в промежуточные и концевые холодильники и влагомаслоотделители, а затем в воздухосборник и в сеть. Это приводит к скоплению паров масла в воздухосборнике и образованию пожароопасной, а иногда и взрывоопасной смеси, к уносу большого количества масел, уменьшению сечения трубопроводов вследствие отложения на них нагара и конденсации влаги, скапливающейся на некоторых участках трубопроводов и создающей опасность гидравлического удара, к подаче потребителям сжатого воздуха, содержащего большое количество масла и влаги. В компрессорной установке смазочное масло под воздействием повышенной температуры воздуха (до 170 °С) окисляется и на стенках воздухопроводов образуются отложения в виде масляных нагаров. При окислении повышается температура отложений, а повышение температуры воздуха на каждые 10°С ускоряет процесс окисления 2—3 раза и увеличивает толщину слоя отложений, что способствует их воспламенению. Наиболее взрывоопасным является воздухосборник. Взрыв в воздухосборнике в большинстве случаев происходит вследствие образования в нем и воздухопроводах взрывоопасной концентрации паров масла при одновременном нарушении режима работы компрессоров, подающих сжатый воздух повышенной температуры. Взрыв в воздухосборнике может произойти при отсутствии перед ним влагомаслоотделителя, при отсутствии на воздухосборнике предохранительных клапанов и средств автоматического выпуска взрывной смеси, а также конденсата воды и масла.

Взрыв во влагомаслоотделителе при воздухосборнике компрессорной установки, не имеющей концевого холодильника, может произойти, когда горячий воздух после последней ступени компрессора направляется непосредственно во влагомаслоотделитель или воздухосборник, унося с собой смесь паров масла и воздуха опасной концентрации, которая при выходе из последней ступени компрессора может достичь температуры воспламенения.

При плохой продувке вспомогательного оборудования и трубопроводов компрессорных установок в них собирается масло, что может привести к взрыву. Взрыву обычно предшествует горение масла в трубопроводе, которое иногда можно обнаружить по струйке дыма, просачивающегося через неплотности фланцевых соединений, или определить по запаху гари.

Для предупреждения взрывов воздухосборников и воздухопроводов необходимо следить за тем, чтобы манометры и предохранительные клапаны находились в исправном состоянии. Не реже двух раз в год требуется тщательная очистка через люки воздухосборников, а также прочистка и промывка содовым раствором трубопроводов между компрессорами и воздухосборниками.

Во избежание попадания в воздухопроводную магистраль масла и воды в соответствующих местах воздухопровода должны быть установлены влагомаслоотделители. Работающие воздухопроводы не реже раза в год должны подвергаться тщательному наружному осмотру и очистке. Результаты осмотров, а также сведения о ремонте и очистке необходимо записывать в специальных журналах.

Устройство и работа компрессорной установки

Компрессорная установка состоит из компрессора, холодильников, воздухопровода, систем охлаждения и автоматики. Компрессор представляет собой поршневую крейцкопфную машину с прямоугольным или оппозитным расположением цилиндров. Поршни цилиндров двойного действия - закрытого типа. Они представляют собой полые чугунные отливки или тонкостенные стальные сварные конструкции. В литых поршнях для удаления формовочной земли в днище предусмотрены отверстия, которые глушатся коническими пробками, завернутыми на сурике и законтренными при помощи ввертышей.

Рис. 1 Общий вид компрессора 2ВМ10-63/9

Различные виды неисправностей компрессора

Различные виды неисправностей.

Заключения исследований причин аварий компрессоров следующие:

1. 20% компрессоров, представленные неисправными, находятся в хорошем состоянии и работают правильно.

2. Электропроблемы в целом составляют 20% от всех видов дефектов.

3. Неисправность компрессоров при недостатке масла ( т.е. уровень масла составляет 50% ниже стандартного) составляют 6% от всех неисправностей.

4. Заклинивание компрессора (механический дефект) составляет около 20% от всех дефектов.

5. Внутренняя утечка (клапанный элемент или прокладка повреждены, нагнетательный трубопровод, и т.д.) составляет около 8% от всех дефектов.

6. Компрессоры, представленные с воздушным всасыванием (т.е. утечка на линии всасывания) составляют около 5% от всех неисправностей.

Баланс подведен под многочисленными неисправностями, такими как "шум", повреждения при переносе или транспортировке, и т.д. При изучении дефекты можно разделить на следующие подгруппы:

20% нет дефектов

29% электрические дефекты

6% отсутствие масла

20% заклинивание компрессора

5% проблемы на всасывании

8% внутренние утечки

12% многочисленные дефекты.

Выше представленные цифры приведены в среднем значении и могут отличаться от ряда компрессоров, моделей, областей применения.

2.1 Причины заклинивания компрессора

Этот дефект (заклинивание) составляет около 20% от всех неисправностей. В основном такой дефект проявляется у однофазных компрессоров, что составляет около 40% для некоторых типов.

Основные причины:

миграция жидкого хладагента в корпусе компрессора

отсутствие масла при специальных условиях работы

вспенивание

затопление жидким хладагентом

загрязнение системы

1) Миграция жидкого хладагента. Это наиболее частая причина либо для заклинивания, либо для механического износа. Во время стоянки компрессор находится в холодном состоянии. Масло для смазки смешано с определенным количеством хладагента в соответствии температуре и давлению, как хладагента так и масла, так что уровень масла повышается. За пределами насыщения масла хладагентом жидкий хладагент будет располагаться на дне корпуса из-за высокой плотности в сравнении со смесью хладагента и масла. При старте компрессора масляный насос будет качать не только масло, но и жидкий хладагент или смесь масло/хладагент, что будет являться не очень хорошей смазкой, и соответственно приведет либо к заклиниваю, либо к износу механических частей. В таких случаях можно определить уровень хладагента. При заклинивании компрессора катушки двигателя заклиниваются из-за жидкости, так что защита от перегрузки не может отключиться. В результате - карбонизация масла на поверхности, оставляющая отметки на корпусе или на поверхности, оставляющая отметки на корпусе или на механических частях.

Далее приводятся несколько рекомендаций, чтобы избежать эти проблемы: убедитесь, что возвращаемый газ перегревается, исключая возможность ненормального охлаждения при любых условиях, или установление сборника на всасывающей линии используйте нагреватель картера, чтобы обеспечить более теплое состояние компрессора по сравнению с другими частями системы

Рис. 2 Шатуны компрессора, сломанные в результате наличия значительного объема жидкого холодильного агента.

2) Отсутствие масла. Этот вид дефекта можно рассматривать у компрессоров с зарядкой маслом менее 50%. Из исследований множества компрессоров обнаружено, что масло можно осушить из компрессора (особенно с короткими трубопроводами) путем выпенивания за короткий период времени. Тем не менее этого времени будет достаточно, чтобы испортить компрессор до возврата масла назад.

Этот феномен можно объяснить тем, что исследуемые компрессоры имеют уровень масла более 50%, но менее чем первоначальная зарядка, что и создает проблему.

Рис 3. Последствия недостатка смазки на коленвале : износ и повреждения поверхностей

3) Вспенивание. Вспенивание было уже описано, что означает недостаток для смазки компрессора. Помимо этого смесь масло/хладагент - плохое смазывающее вещество, поэтому при исследовании компрессоров обнаруживается механический износ и иногда износ поршней.

Примечание: Вспенивание обычно обнаруживается при очень низком уровне шума работы компрессора.

Вспенивание обеспечивает звуковую защиту внутри и вокруг компрессора.

4) Затопление жидким хладагентом. При первом исследовании, очень сложно осознать взаимосвязь между заклиниванием компрессора и обратным затоплением жидким хладагентом. Жидкостное затопление - результат попытки сжать жидкость в цилиндре, когда поршень находится в конце процесса сжатия: это может случиться в обоих случаях - при избытке масла (состояния вспенивания) или жидкого хладагента.

Рис. 4 Поломка поршня вследствие возврата жидкости в компрессор.

Последствия следующие:

поломан стержень всасывающего клапана

испорчена прокладка

заклинивание из-за плохой смазки (испорченное масло)

сочетание повреждений

Примечание: Жидкий поток может так же присутствовать на стороне нагнетания (высокое давление ), как результат миграции жидкости на сторону высокого давления компрессора, вплоть до стержня клапана нагнетания. Поток жидкого хладагента приведет к немедленному увеличению нагрузки на подшипники компрессора, головку поршня, и т.д., так что смазка маслом нарушается. У высокопроизводительных компрессоров (3 фазный двигатель), соединительный стержень может сломаться из-за огромной нагрузки.

Второе обстоятельство: малые части поломанного вентиля могут попасть в систему (компрессор), и будут участвовать во всех дальнейших поломках, или в заклинивании компрессора.

5) Загрязнение. В случае попадания поломанных маленьких частиц в движущиеся составляющие, мгновенным результатом будет, либо заклинивание либо значительный износ составляющих компрессора. Рекомендуем убеждаться в чистоте любых составляющих, которые будут монтироваться на систему, особое внимание - подготовке труб.

Выдержка из "Инструкции по эксплуатации поршневого компрессора". Типичные повреждения и неисправности и указания по их устранению

Признаки	Причины	Способ устранения
Другие ненатуральные шумы компрессора	а) сильный перегрев, вызывающий заклинивание поршня	а) снять и очистить поршень и зеркало цилиндра, проверить качество используемого масла

Повышенное давление на выходе или на входе может привести к созданию нагрузок на вкладыши, превышающие максимально допустимые показатели, а это, в свою очередь, может повлечь за собой выход из строя не только вкладышей, но и шатунов и коленвала.

При высоких показателях соотношения давлении в поршневых компрессорах первым объектом перегрузки становится палец, соединяющий шатун с поршнем, подверженным прогрессивному износу. Если соотношение давлений увеличивается еще больше, то давление остаточного газа, скапливающегося в мертвой зоне цилиндра, увеличивается и толкает поршень вниз на большей части его спуска. Таким образом, не только затрудняется поступление смеси в цилиндр, но и поддерживается практически постоянное давление на палеи поршня, препятствуя попаданию на него смазки и подвергая металл перегрузкам (рисунок 5). В этих условиях отверстие шатуна может принять овальную форму (рисунок 6), приводя к его ускоренному износу, а также вызывая износ пальца.

Некоторые модели компрессоров разрабатываются и изготавливаются с использованием шатунов и пальцев повышенной прочности для того, чтобы выдерживать высокое соотношение давлений. Как бы то ни было, в средне- и долгосрочном плане единственным способом предотвращения выхода из строя пальца является поддержание режима работы компрессора в предусмотренных пределах. Таким образом, конструкция компрессора, условия и продолжительность его эксплуатации являются основными факторами, определяющими способность компрессора переносить повышенное соотношение давлений.

Рис. 5 Влияние высоко соотношения давления на работу поршневого компрессора.

Рис. 6 Овализация отверстия шатуна, вызванная перегрузками.

Современные методы диагностики компрессорного оборудования

В данном реферате рассмотрены и проанализированы основные методы технического диагностирования компрессорного оборудования, которые нашли широкое применение в современной промышленности. Эти методы могут быть применены как для диагностики причин аварий компрессоров, так и для анализа состояния узлов агрегата после ремонта.

Лидирующее положение в России в области технического диагностирования энергомеханического оборудования занимают АООТ "ВНИИнефтемаш", ОАО "ВНИКТИнефтехимоборудование", ОАО "Газпром", ОАО "ГИАП", ИМАШ РАН, ОАО "ЛенНИИхиммаш", МГТУ им. Н.Э. Баумана, ЗАО "НИИтурбокомпрессор им. В.Б. Шнеппа", ОАО "НИИхиммаш", РГУНГ им. И.М. Губкина, ДАО ЦКБН и другие организации.

В практике диагностирования компрессорного оборудования известны и получили распространение различные методы определения их технического состояния.

Органолептические методы используются для предварительной оценки технического состояния машины. В неисправной машине появляются дополнительные шумы, стуки, повышение температуры, по которым судят о характере дефекта. Визуальный осмотр труднодоступных зон промышленных установок, который является одним из видов метода, проводится с помощью эндоскопов. Они выпускаются фирмами: ДАО "Оргэнергогаз" ИТЦ "Оргтехдиагностика" (Россия), МНПО "Спектр" (Россия), IT Concepts/Интек (Россия), OLYMPUS (США), EVEREST VIT (США), Helling GmbH (Германия) и другими. Эндоскопы имеют различные конструкции: гибкие и жесткие, волоконно-оптические и линзовые, и подразделяются, в свою очередь, на фиброскопы, бороскопы, видеоэндоскопы. Для освещения контролируемого участка в них устанавливается источник света, а встроенная видеокамера позволяет отображать информацию на экран монитора. Визуальный контроль может быть дополнен стробоскопическими методами

Иногда применяются технические стетоскопы (функционирующие в звуковом диапазоне частот), которые позволяют локализовать дефектный узел машины с повышенными стуками и шумами.

Для количественной оценки технического состояния машины необходимо применение инструментальных методов диагностирования. В настоящее время определен комплекс параметров, которые характеризуют техническое состояние основных узлов и систем компрессорного оборудования.

Параметрическая диагностика (по термогазодинамическим параметрам) широко применяется при контроле состояния проточной части центробежных машин, цилиндро-поршневой группы и клапанов поршневых машин, негерметичность уплотнений и тому подобное. В качестве диагностических признаков используются параметры давления и температуры газа ступеней компрессора, его производительность, температура охлаждающей воды в холодильниках, рубашках цилиндров, ее расход, ток, потребляемый электродвигателем из сети и тому подобное . Результаты этих измерений представляются на регистрирующих устройствах центрального пульта управления цеха или на ЭВМ. В дополнение к этим параметрам могут измеряться температура подшипников, давление масла, уровень вибрации.

Эффективным методом диагностирования состояния трущихся деталей является анализ продуктов износа в смазочном масле (трибодиагностика). Одним из отечественных основоположников этого метода являются ученые РГУНГ им. И.М. Губкина. Среди всего многообразия способов определения концентрации продуктов изнашивания в отработанном масле наибольшее распространение получили спектральные методы, характеризующиеся высокой точностью и чувствительностью. Посредством анализа проб масла определяют концентрацию в нем того или иного составляющего элемента материала трибосопряжения, по величине которой оценивают осредненный износ соответствующей детали. Недостатком метода является определение суммарного износа деталей, изготовленных из одних и тех же конструкционных материалов. Следует отметить, что широкого распространения в промышленности трибодиагностика пока еще не получила.

Для контроля деградационных процессов деталей машин и элементов конструкций оборудования нашел распространение метод поверхностной активации (МПА), разработанный в МГТУ им. Н.Э. Баумана, ГНЦ РФ Физико-энергетического института (г. Обнинск) и других научно-исследовательских институтах. Он основан на измерении интенсивности излучения радионуклидной метки, установленной на контролируемом участке поверхности объекта. В результате уноса радиоактивного вещества смазочным маслом в машине или транспортируемой средой в трубопроводе, ее излучение уменьшается. По градуировочным кривым это изменение переводят в величину износа. Этот метод применяется при определении износа цилиндров, подшипников двигателей, компрессоров, коррозии трубопроводов и другого оборудования газовой и нефтехимической промышленности.

Практический опыт показал, что для контроля технического состояния узлов машинного оборудования и трубопроводов нагнетателей вибрационный метод является одним из наиболее информативных. Он основан на использовании информации, содержащейся в колебательных процессах. При этом любой дефект какого-либо узла, который подвергается механическому воздействию со стороны движущихся частей или потока пульсирующего газа, характеризуется индивидуальным "вибрационным портретом".

Однако развитие того или иного дефекта в узле машины приводит не столько к увеличению суммарного значения вибрации, сколько к возрастанию амплитуды отдельных гармоник, даже незначительного относительно общего уровня, и поэтому организация контроля поведения отдельных частотных составляющих позволяет распознавать различные неисправности и следить за ходом их развития. Технически это реализуется при разложении вибросигнала в спектр с помощью преобразования Фурье.

Статистическое накопление и анализ корреляционно-спектральных характеристик вибросигнала, проведенные применительно к оппозитным компрессорам, позволили установить их взаимосвязи с износом в узлах механизма движения.

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.

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