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.
3. 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.
