Авария компрессора: "заклинивание поршня"

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 после установки в отверстие оправок и выверки параллельности оправок на специальном приспособлении.

Непараллельность свидетельствует о скрученности шатуна. Скрученные шатуны подлежат замене. Вкладыши головок шатуна при значительной выработке заменяют. Кривошипная головка шатуна имеет разъем, и незначительная выработка вкладышей может компенсироваться уменьшением толщины прокладок в разъеме. При значительной выработке вкладыши заменяют. При аналогичных условиях подлежит замене и втулке крейцкопфной головки шатуна. Шатунные болты при наличии трещин, сорванной резьбы, а также при вытяжке не ремонтируются, а заменяются новыми.

Ремонт поршней.

В результате длительной эксплуатации компрессора уменьшается наружный диаметр поршней, увеличиваются ширина канавок под поршневые кольца и диаметр отверстия под поршневой палец. Основная причина преждевременного износа поршней -- это перекос механизма движения. Чтобы не допустить этого, необходимо следить за зазорами, определяющими центровку поршня, и своевременно устранять даже небольшие перекосы. При увеличении зазора между поршнем и цилиндром сверх допустимого поршень подлежит замене новым поршнем, изготовленным по рабочему диаметру цилиндра. Допустимый зазор между поршнем и цилиндром зависит от диаметра цилиндра:

Диаметр цилиндра, мм . . . До 150 150--300 300--600 600--800 Зазор, мм......... 0,5 1--2 2,5 3

Чтобы определить износ наружной цилиндрической поверхности поршня, его измеряют по трем поясам микрометрической скобой с точностью до 0,01 мм.

В процессе работы поршня значительно изнашиваются по торцу канавки поршневых колец, особенно первая поршневая канавка из-за ухудшения смазывания в конце хода поршня и значительных усилий, воспринимаемых и передаваемых первым поршневым кольцом. Износ определяют измерением высоты канавок проходным или непроходным калибром или штангенциркулем с ценой деления 0,05. Торцовое биение канавок недолжно превышать 0,05 мм. Восстановить поршневые канавки поршня можно не более одного раза протачиванием их на токарно-винторезном станке под ремонтный размер поршневых колец.

Если размер канавок по высоте превышает на 20 % номинальный, то такой поршень подлежит выбраковке и замене новым.

При повышенных зазорах в сопряжении поршень -- палец следует развернуть отверстие под палец большего диаметра и по нему необходимо подогнать поршневой палец. При значительном износе поршень может быть восстановлен наплавкой баббитового пояса и подгонкой его к цилиндру.

4.6 Общая сборка поршневых компрессоров

Общая сборка поршневых компрессоров проводится на специальных участках общей сборки, реже - в специальных цехах, куда поступают все комплектующие детали и сборочные единицы.

Все детали и сборочные единицы, поступающие на сборку, должны быть изготовлены в соответствии с рабочими чертежами, промыты, испытаны согласно требованиям технических условий, приняты контролерами ОТК и иметь клеймо.

Перед сборкой все сборочные единицы и детали необходимо расконсервировать, промыть в содовом растворе или керосине, протереть хлопчатобумажной салфеткой или обдуть сжатым воздухом для просушки.

Трущиеся детали и поверхности смазывают маслом ХА-23 или ХА-30 (ГОСТ 5546-66). Резиновые прокладки смазывают пластинчатой смазкой ЦИАТИМ-201 (ГОСТ 6267-74). Все паронитовые прокладки перед установкой выдерживают в сыром глицерине (ГОСТ 6823-77) не менее 2 ч.

При сборке все крепежные детали, имеющие стопорные шайбы, должны быть надежно зафиксированы от проворачивания, кроме шатунных болтов, всасывающих клапанов, которые стопорятся после испытания.

Ввиду того, что некоторые детали и узлы компрессора имеют значительную массу, например, коленчатый вал в сборе поршневого компрессора 2П имеет массу около 550 кг, а блок-картер - 830 кг, при их транспортировании на сборку и во время сборки используют подъемно-транспортные устройства. Наиболее часто для этого используют кран-балки грузоподъемностью от 2т.

Коленчатые валы в сборе транспортируют на участок общей сборки с помощью специального приспособления, состоящего из двух петельных стропов.

Транспортирование блок-картера осуществляется с помощью цепной подвески грузоподъемностью 1,4 т.

Гильзы подаются на общую сборку в таре с помощью кран-балки грузоподъемностью 3-5 т. В тару гильзы помещаются в двух специальных кассетах, устанавливаемых одна на другую. Обычно в таре транспортируют до 24 гильз.

Технические требования к монтажу компрессорных установок:

Монтаж и эксплуатацию компрессоров необходимо проводить в соответствии с руководством по эксплуатации ВП. ЗАО-РЭ завода изготовителя, а также для воздушных компрессоров в соответствии с "Правилами устройства и безопасной эксплуатации стационарных компрессорных установок, воздухопроводов и газопроводов"