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煤矿螺杆式空压机常见故障分析及应对措施
2019-05-17
空压机可以为多种气动设备提供压缩空气,是煤矿生产中重要的设备之一。以故障 树分析理论为基础,结合螺杆式空压机常见故障影响因素,建立了由 4个逻辑或门和 17个底事件 组成的故障树模型,并进行了数据分析,同时,提出了提高煤矿空压机可靠性的维护与保养方法,为 现场的故障诊断和设备维护提供了指导依据
Serial No. 600 April. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 600期 2019 年 4 月第 4 期 煤矿螺杆式空压机常见故障分析及应对措施 武月枝 大同煤炭职业技术学院) ( ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 空压机可以为多种气动设备提供压缩空气,是煤矿生产中重要的设备之一。 以故障 树分析理论为基础,结合螺杆式空压机常见故障影响因素,建立了由 4 个逻辑或门和 17 个底事件 组成的故障树模型,并进行了数据分析,同时,提出了提高煤矿空压机可靠性的维护与保养方法,为 现场的故障诊断和设备维护提供了指导依据。 关键词ꢀ 煤矿ꢀ 螺杆式空压机ꢀ 故障ꢀ FTA DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 04. 049 ꢀ ꢀ 空压机为装岩机、凿岩机等气动设备和压风系 设计,实现低噪运行。 [ 1] 统提供压缩空气 ,具有安全、高效、节能、低碳等 优点,是煤矿生产中不可缺少的设备之一。 但是,由 于煤矿井下作业环境恶劣,空压机运行中会遇到各 (2)节能运行,维护方便。 螺杆式空压机的强 制输气功能能够实现变转速、变排气压力下内压和 排气量恒定。 相对其他类型空压机,螺杆式空压机 易损元件较少,通常只有 3 个。 [ 2] 种故障 。 因此,分析空压机故障对提高其可靠性 ( 3)自动化程度高。 主电机、风扇电机、异常高 具有非常重要的意义。 温都具有安全保护装置,实现故障自动停车,同时不 同类型螺杆空压机都有恒温调节设置。 设备整体控 制通过 PLC 实现人机对话、状态提醒、异常报警等 功能。 1 ꢀ 空压机运行机理 空压机机理是通过不同的吸气、压缩和排气连 [ 3] 续运作产生压缩空气 。 螺杆式空压机通过空气 滤芯、螺杆机头、油缸、油气分离器、油过滤器、空气 冷却器、油冷却器以及各类不同类别的控制阀门构 3 ꢀ 常见故障影响因素分析 [ 4] (1)进气温度。 空压机进入空气压缩过程,受 成 。 螺杆式空压机相对其他类别的空压机,其特 到环境温度影响会很大,随温度升高而减少排气量, 通常 3℃会导致设备功能损耗约 1% ,夏季严重时会 受温度影响而频繁停车或报警。 点是通过相互咬合的主副转子间的动力传动来驱 动,电机产生的动能由主转子传递给副转子,该机构 由于旋转的体积变化而产生压缩空气。 螺杆式空压 机运作过程是空气通过空压机进气口空气过滤器去 除杂质后,进入压缩机主机,并与冷却润滑油混合后 进行压缩,被压缩的混合物进行油气分离,冷却润滑 油返回机头重新进入循环,而分离出的压缩气体由 排气口供给其他设备运转。 ( 2)机头效率。 机头是螺杆式空压机主要部件 之一,是设备直接进行空气压缩的部件,除去设备本 身安装间隙问题,大部分情况机头主、副转子间可能 会产生相互磨损,导致间隙过大,从而引起进行空气 体积变化的效率降低。 而效率降低会进一步造成排 气的压力和温度升高。 2 ꢀ 空压机运行特点 ( 3)空压机温度。 空压机本身各部分温度应维 ( 1)运行稳定,噪音小。 螺杆式空压机相较于 持在一个恒定状态才能保证设备的正常效能,而设 备温度易发生异常的部分主要有 4 类:机油、轴承、 电机、排气温度。 而温度异常一般会影响设备正常 运转,即使不会直接造成故障停车,也会加大设备损 耗,减少设备本身及其构配件的寿命。 活塞式和离心式空压机结构设计更加紧凑,在低质 量和小体积的同时能够将控制开关、压缩机、电机以 及各类仪表配件等集成一体,同时由于螺杆原理,保 证运转过程中动力平衡无剧烈振动,同时具有隔音 ( 4)冷却器状态。 螺杆式空压机的冷却分为水 ꢀ ꢀ 武月枝(1970—),女,工程师,037000 山西省大同市矿区安居 冷型和风冷型,风冷型螺杆式空压机冷却受到环境 温度影响很大,而水冷型会受到冷却水温度的影响, 街。 1 66 ꢀ ꢀ 武月枝:煤矿螺杆式空压机常见故障分析及应对措施ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 4 月第 4 期 温度传到介质过高,冷却效果也会不理想,设备高温 会加大部件的磨损、变形,导致润滑油变质等问题。 跳车、电机过载停车、气路及油路压力异常、电源控 制器故障、进气阀无法正常进气等。 ( 5)润滑油状态。 润滑油是螺杆式空压机的主 4ꢀ 空压机常见故障分析 要工作介质,会直接影响设备运转状态,润滑油油质 变化、有杂质、油位过高或过低都对设备运行造成严 重的影响。 而配套的过滤器、各类回路控制阀一旦 出现故障也应及时更换。 通过对各类因素分析,结合空压机的结构特征, 将空压机运行时的常见故障分为四大类:内压过高、 内压过低、油位下降、液压油异常高温,并将 4 类因 素的基本事件再次展开为传感器失效、油气分离器 芯堵塞、最小压力止回阀无法开启等 17 个基本影响 因素。 由此,构建了空压机常见故障的故障树模型, 见图 1。 螺杆式空压机受上述各类因素的影响,可能导 致的主要故障类型有设备突然停车、机头异常抱死、 冷却水缺水、排气温度异常跳车、设备启动电流过大 图 1ꢀ 空压机常见故障的故障树模型 T—空压机故障;A1 —内压过高;A2 —内压过低;A3 —油位下降;A4 —液压油异常高温;x1 —传感器失效;x2 —油气分离器堵塞;x3 —最小压力止 回阀无法开启;x4 —进气过滤器堵塞;x5 —进气口止回阀卡住;x6 —进气阀无法打开;x7 —放弃管泄露;x8 —油气分离芯击穿;x9 —节流阀堵塞; x10 —机头油封和导油管损坏;x11 —油冷却器损坏;x12 —机头止回阀故障;x13 —节流回流阀未靠壁;x14 —冷却水温过高;x15 —油冷却器结垢; x16 —油量过少;x17 —液压油变质 ꢀ ꢀ 空压机故障树模型中,各类因素之间都为逻辑 或门,通过最小割集法对模型中的各类基础事件进 T = A1 + A2 + A3 + A4 = (x1 + x2 + x3 ) + (x4 + x5 + x6 + x7 + x8 ) 行计算。 + (x9 + x10 + x11 + x12 + x13 ) + (x14 + x15 + x16 + x17 ) . (1) 对冷却水的温度和水质进行管控,避免高温和杂质 堵塞。 ꢀ ꢀ 故障树中 x1 ,x2 ,x3 ,x4 ,…,x17 基础事件互为最 小割集,即当各类因素或故障发生会导致螺杆式空 压机运转效率降低或故障停运。 (3)电流值检查。 通过对设备运转的电机输出 电流值进行监控,能有效判断设备是否出现异常。 (4)润滑油控制。 润滑油油质、油温以及油位 都是日常维护工作必不可少的一个部分,确保设备 正常运转并减少设备损耗。 故障树中各最小割集的结构重要度计算公式为 k Ik(i) = 1k r∑= 1 mr(xi ∈ Er )ꢀ (i = 1,2,…,n) ,(2) 1 1 式中, mr(xi ∈ Er ) 为割集中各基本事件的结构重 (5)关键部件更换。 空气滤芯、油气分离器以 及各类控制阀应定期检查,及时替换达到使用上限 和损坏部件。 要度系数。 各基本事件的结构重要度排序为 Iφ(1) = Iφ(2) = … = Iφ(17)。 可看出,各类基础事件对空压机故 6 ꢀ 结ꢀ 语 障从结构上影响程度是一致的。 通过对煤矿螺杆式空压机常见故障影响因素的 5 ꢀ 空压机维护与保养 矿井环境潮湿、粉尘大、温度高,为有效降低螺 分析,建立了由 4 个逻辑或门和 17 个底事件组成的 空压机常见故障的故障树模型,得出各因素对故障 影响程度一致。 由此提出控制环境温度,加强冷却 水检查、电流值检查、润滑液检查以及及时更换损坏 零部件等维护和保养手段,保证了煤矿空压机的可 靠性。 杆式空压机非正常运行和故障发生的可能性,应加 强设备的日常维护及保养。 ( 1)环境温度控制。 通常矿井环境中高温对空 压机影响最大,夏季温度可能到达 40℃,部分矿井 由于埋深或地热效应温度会更加高,将作业环境温 度控制在 30 ℃以下对设备运行十分必要。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 ( 2)冷却水检查。 水冷却是螺杆式空压机较为 [1]ꢀ 王ꢀ 玮. GA22P-10 型螺杆压缩机的维护及故障处理[J]. 压缩 机技术,2007(4):52-53. (下转第 186 页) 主要冷却方式之一,确保设备冷却回路的正常运转, 1 67
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