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工业内窥镜在空压机故障监测中的应用

 

1、引言

往复式空压机在各类船舶上的应用十分广泛,由于其长期工作在强烈冲击、高温、高压、高湿等恶劣的工作条件下,因此容易发生故障和事故。其故障主要分为结构性故障和性能方面的故障。结构性故障。主要表现在零件磨损、裂纹、装配不当、动静部件间的碰磨及油、气路堵塞等;而性能方面故障,主要表现在机械性能指标达不到要求,结构性故障会反映机器的性能指标,而通过性能指标的评定,也可以反映结构性故障的存在及其严重程度。

 

2、故障检测形式及监测方式

对于往复式空压机监测和诊断,从理论上讲,用振动诊断法是有效的。但对振动敏感点的选择及判据的确定,在理论上和经验上都不太成熟,特别是当前对往复式机械的判别还缺少权威性的判断标准。另外,在实际检测中还存在其他问题,如振动频率范围宽广,给对激励源的识别带来一些困难;机体内运动零件数量多而形状复杂,在工作状态下难以接近;当运动部件出现不同故障时,对振动性号的分析识别有相当的难度;在测试某一部位时,难以排除来自其他方面的众多干扰等,在监测和诊断方法上,还须辅以其他的检测方法和手段。

针对以上特点,在空压机故障诊断中,应该使用分析式铁谱仪和“工业内窥镜”两种仪器。

铁谱分析,是一种比较成熟的机械磨损检测方法,其利用高梯度强磁场,将机器油液中所含碎屑按粒度大小有序地分离出来,通过对磨屑形态、大小、成分、浓度和粒度分布等方面,进行定性定量观测,得到有关摩擦磨损状态的重要信息。由于磨损或疲劳点蚀引起的异常振动,会使摩擦副在运行中产生的相应的异常磨粒,通过铁谱分析,可以直接捕捉到故障磨粒,从而实现故障诊断。

工业内窥镜,利用可弯曲、照明的微型探头深入到机械的内部,将可视的故障信息,传送到显示器上供诊断使用,对不能进行拆解观察的机械设备监测诊断具有重要作用。因此,应当使用工业内窥镜对可能出现问题的重点部位,进行观察监测,该方法监测的对象是空压机。又由于磨损或疲劳点蚀引起的异常振动,会使摩擦副在运行中产生的相应的异常磨粒,通过油液分析,尤其是铁谱分析,可以直接捕捉到故障磨粒。该方法的监测对象是空压机使用的润滑油,因此是间接方法。

两种方法同时使用,可大大提高监测的准确性。

 

3、用分析式铁谱仪诊断实例

20091013,抽取某船2号中压空压机的润滑油,进行间接监测。经分析铁谱分析。发现了铝质磨粒,有较多片状磨粒和少量滑动磨粒。通过以上油液分析结果,可以看出,2号中压空压机铝元素含量较高,磨损加剧,建议换油和进一步检查气缸内部情况,并继续跟踪监测。图l为铁谱图片,其中谱位为谱片的入口端,照明为透射光、反射光,放大倍数为100倍,磨粒特征为入口端全貌,且有较多铝磨粒。谱片中磨粒多数小于10 Itm,个别磨粒尺寸大于10¨肌,呈碎片状条状,表面粗糙有划痕。从此类磨粒的形成原因,可以判断该空压机存在粘着磨损。

4、用工业内窥镜诊断实例

20091014,在不对空压机进行拆检的前提下,使用“视频内窥镜”通过2#中压空压机曲柄箱对活塞和气缸套进行检查,发现该机活塞有数道较深的“拉痕”(见图2),气缸套上也存在两道“拉痕”(3)。这种情况,是由于内部相对运动的部件表面温度升高形成的粘连牵拉造成的。该照片验证了空压机存在粘着磨损这一状况。 

5、故障原因分析及处理办法

两种仪器的诊断结果,均表明该空压机存在粘着磨损,主要原因是机器中润滑油形成的油膜被击穿,使机器内部相对运动的部件表面温度升高,直至出现粘着而产生的破坏。油膜被击穿主要有两种具体原因:一是由于负载过大或速度过高,使润滑油量相对不足;二是由于润滑油的粘度达不到要求。所检测的空压机,一直按照规定运转,无过载情况。润滑油添加及时,因此不存在润滑油不足的情况。但检测的油液样本颜色相对较浅,且有气泡存在,可断定其中存在水分,结合该空压机的工作环境,发现系有海水混入该空压机,致使润滑油粘度下降,无法有效形成油膜,以至出现粘着磨损,造成空压机故障。

根据以上诊断结果,应该更换该空压机的活塞和气缸套,并且在以后的工作中,严防出现机器进水的状况,以维持正常运转,保障正常工作。

 

6、结束语

通过对空压机润滑油中携带的磨粒(或污染颗粒、腐蚀产物)进行检测与识别,可较好地获得机器的润滑和磨粒状态的信息,定性和定量地描述机器的磨损状态,并能准确定位故障部位,为状态监测、保养和维修提供可靠的技术参考依据,发挥质量监控的效力。

 

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