微精选

一、前言

空气压缩机是船舶动力装置系统中的一个重要设备。

船用空压机通过压缩空气为船舶主柴油机启动和换向、发电柴油机启动、控制系统及辅助设备提供动力源,其性能直接影响船舶运行效率与安全性。

然而,受复杂工况、高负荷运行及维护不当等因素影响,空压机常出现排气高温、排气量不足、排气压力异常、机械磨损等故障。

船上目前广泛使 用的是活塞式空气压缩机,活塞式空气压缩机是通过活塞在气缸内做往复运动,压缩缸内的空气气体容积的方法来提高气体压力。

船上一般配备2台或3台,排出压力为3MPa的空压机向主空气瓶供气,以供船舶主柴油机启动、换向、发电柴油机启动等需要。

控制元件等其他需要较低压力空气的气源,则由主空气瓶经减压阀减压后供气,或储存在控制空气瓶里供气。

大型船舶有的还设主空压机、辅空压机、杂用空压机,各自向主气瓶、辅气瓶和杂用空气瓶供气。

此外还设有一台小型柴油机驱动的或手动的应急空压机,可直接向辅气瓶供气,以便在应急情况下,能提供给发电柴油机的起动、救生艇的起降等应急使用。

二、船用压缩空气系统及作用

船上常用的空压机是活塞式空气压缩机,某型二级空气压缩机空气系统路线流程如图1所示。

图1 某型二级空气压缩机空气系统路线流程图 

压缩空气在船上主要用途有：

1）用于船舶主柴油机的起动与换向；

2）用于发电柴油机的起动；

3）作为气动辅机设备（如舷梯升降机和救生艇起落装置等）的气源；

4）作为控制系统气动元件的气源；

5）其他需要气源的场所,如检修工作中用来吹扫零部件、滤器等、海水压力水柜、淡水压力水柜、气笛、离心泵自吸装置等供气。

三、船用空压机结构

按工作原理空压机可分为容积式空压机和动力式空压机两大类,容积式空压机主要有活塞式和螺杆式,动力式空压机主要有离心式、轴流式和旋涡式；

按冷却方式可分为水冷、风冷式空压机；

按气缸布置形式可分为直列、V形与W形式空压机；

按额定排气压力可分为低压、中压和高压空压机[1]。

以某型采用立式、单缸、水冷、级差活塞式二级压缩的空压机为例,空压机结构主要由三部分组成：

1）机体结构：曲轴箱、气缸体、气缸盖等组成,以构成空压机的支承。

2）传动结 构：飞轮、联轴器、曲轴、连杆、活塞等组成,通过传动机构将电动机的回转运动变为活塞的往复运动。

3）辅助部分：润滑油泵,冷 却水泵,中间冷却器,后冷却器、卸载阀（放残阀）、气液分离器、安全阀、空气滤清器、管路及压力继电器、仪表、减压阀等系统组成。

辅助部分用于空压机的滑润、冷却、过滤、安全保护等作用。

该型空气压缩机通过两级压缩可将大气压缩至最高排气压力3.0MPa。

活塞直径采用上大下小结构,有两个不同直径的气缸段。

活塞顶部为一级气缸的工作空间。

活塞不同直径段过渡圆锥面以下的环形空间为二级气缸的工作空间。

当活塞从上死点向下运动时,一级缸内容积空间增大,为吸气过程,而二级缸内容积空间变小,则为压缩排气过程；

反之,当活塞从下死点向上运动时,二级缸为吸气过程,一级缸则为压缩排气过程。

四、船用空压机常见故障诊断及检修

船用空压机常见故障有排气量降低 、排气温度过高、一级排气压力过高、二级排气压力下降、冷却水温度过高、无法正常启停、异常响声等。

空压机常见故障、故障诊断及检修措施,归纳如表1。

表1 船用空压机常见故障诊断及检修措施

五、案例诊断

某轮空压机排气温度过高的故障诊断与检修。

1、故障诊断

（1）故障现象

某空压机运行10分钟左右高温停机,排气温度达115℃。

检查了冷却水泵工作情况、控制冷却水通往中央冷却器进行热交换的气动温控阀是否失灵、温控阀结垢是否严重等,检查结果无发现异常。

（2）故障诊断

1）检查冷 却水系统：

检查冷 却水流量、水质及热交换器冷却水腔是否结垢严重。

检查发现冷却器内水垢堵塞严重,散热效率降低,导致排气温度升高。

2）拆卸检查气阀阀片：

检查一、二级组合阀的阀片和气阀弹簧有无污垢、结炭和损坏情况、检验阀门密封性等。

检查发现气阀阀片磨损,气阀弹簧弹性失效,造成密封不良,导致高压气体回流,排气温度升高。

2、故障检修

1）热交换器冷却水腔采用化学清洗剂浸泡后,用高压冲洗并投加阻垢剂。

2）拆卸空压机检查,小心拆卸气阀组件,将 每个阀的阀片 和弹簧在柴油中充分浸泡后清洗,在清洗时应注意不要损坏阀片,避免进一步破坏了阀座和阀片的密封性能。

清洗时用软布清洗,不能用刮、铲等方法清除。

清洗后,进行气阀密封面的研磨。

气阀研磨要以“8”字形的推磨轨迹进行研磨,为了防止研磨面偏斜,用力要均匀,而且在研磨过程中,要周期性地将气阀阀片旋转90°或180°进行研磨,直到阀片平整光滑为止。

研磨先粗磨,后精磨。粗磨可采用180～280号研磨膏,精磨时用400～600号研磨膏。

阀片经研磨修复后,并更换了弹性失效的气阀弹簧,然后进行气阀组件的安装,安装后其阀片升程应符合说明书要求,并进行气阀的密封性检验。

气阀是空压机易损件之一,其密封性能影响空压机运行工作的可靠性,气阀密封不良将会造成空压机排气温度上升、缸套温度升高、排气量下降等故障。

气阀检修安装后要进行密封性检验,通常用煤油进行检漏,将煤油滴在气阀孔道中,允许有少量渗漏,滴漏量每分钟不超过20滴,则说明气阀密封性良好,否则,要重新进行研磨,直到密封性达到合格要求。

气阀检修安装时,还应该要注意吸、排气阀阀片及气阀弹簧不能互换安装；

阀片在导向槽内滑动是否有卡阻现象；

安装气阀前,紫铜垫片要进行退火处理；

吸气阀、排气阀组件装入阀座后,气阀的定位螺栓应安装到位并锁紧等。

3、检修结果

修复后空压机缸体温度、排气温度降至正常值,排气压力、排气量、充气效率等其他运行参数也恢复正常。

六、日常维护与管理策略

1）每2000小时定期清洗冷却器与空气滤清器。

冷却水腔清洁检查,定期进行除垢,每周两次对冷却水质进行化验处理,冷却水可采用造水机的蒸馏水,以避免冷却水腔严重结垢。

2）油液管理：

按说明书要求更换润滑油,或每4000小时更换润滑油,日常要经常检查监测润滑油酸碱度与含水量,油质如有异常,立即查明原因并及时更换润滑油。

3）电气控制元件检查：

每月测试气动温控元件、滑油压力控制元件、空压机自动启停的压力继电器等保护装置灵敏度及校验正常工作的参数范围,接线端子是否紧固等。

4）定期拆解空压机,检查气阀阀片,进行除碳,研磨阀片等,检查紧固螺丝等,保证气阀处于良好工作状态。

5）定期拆解空压机,检查更换活塞环或活塞头等部件,更换后要进行磨合空车运转30分钟以上。

6）人员培训与管理：

制定空压机启停流程操作规程,避免频繁启停导致的机械应力。

在机舱日常管理过程中,要定期组织轮机管理人员参加应急演练,不断提升轮机员应急处理

的能力。

七、结论

船用空压机的故障多来源于日常管理不规范、维护不及时与系统设计缺陷。

通过科学诊断、规范检修及预防性维护,可显著提升设备可靠性。

未来,随着智能化技术的应用,船舶设备自动化程度将越来越高,实时监测与预测性维护将成为行业趋势,为船舶安全航行提供更强保障。

原创作者系：

福建船政交通职业学院    郑振杰