江西某铜矿厂同时使用两台4LA-37/2型Ⅰ级压缩空压机, 出现了一台电机烧坏的事故, 经查看, 空压机主机运转正常;配套电控无问题, 但开机后经查看电机电流达到240A (配套电机110k W, 额定电流222A) , 同时电机发热。
其空压机工作原理是:空压机由电动机带动, 当启动装置开启时, 电动机通过皮带轮直接带动空压机曲轴转动, 通过曲轴, 连杆和十字头, 使曲轴的旋转运动变成活塞在气缸内作往复直线运动。气体经两只Ⅰ级气缸吸气压缩排气, 再经冷却器冷却后进入储气罐。这样, 活塞重复往复运动, 不断地把压缩空气最后输入储气罐中, 以供使用。
1 从两方面分析该次事故的发生
1.1 从设计方面分析:首先确定理论计算, 电机的功率是否符合要求
已知数据:一级压缩P进=0.1MPa (绝压) ;P排=0.3MPa (绝压) ;排气流量Q=37m3/min;一级气缸直径D=φ420mm;活塞杆直径d=φ45mm;行程S=240mm;压缩机转速n=380r/min。
那么工作容积V= (D2-d2) ×πS/2=0.06612m3。根据《容积式压缩机技术手册》查得:取相对余隙系数d=0.12;膨胀系数m=1.2;容积系数λV=1-α (ξ1/m-1) =0.82;一级压缩比ξ=P排/P进=3;取压力系数λP=0.98;取温度系数λT=0.96;取泄露系数λL=0.97;实际排气量Q=2×n×λV×λP×λT×λL×V=2×380×0.82×0.98×0.96×0.97×0.06612=37.6m3/min。取进气相对压力损失δs=0.05;取排气相对压力损失δd=0.08;总压力损失δo=δs+δd=0.13;进气压力Ps=1-0.05=0.95MPa;则指示功率Ni=2×n/60×Ps×λV×V×k/ (k-1) ×{ξ (1+δo) (k-1) /k-1}=2×380/60×0.95×105×0.82×0.06612×1.4/ (1.4-1) ×{3× (1+0.13) (1.4-1) /1.4-1}=95308W=95.31k W。取绝热指数K=1.4;取机械效率ηm=0.92;取传动效率η△=0.95;轴功率NZ=Ni/ηm=103.6k W;电机输出功率N=NZ/η△=109.1k W。
也就是经理论计算该机的轴功率为103.6k W, 电机功率为109.1k W, 配套电机选定为110k W。但是没有考虑到为了预防超负荷运行的可能性而需要增加5%~10%的功率裕度。这样可能出现的问题是:当空压机在运行时, 实际使用的排气压力一旦超过额定压力0.2MPa时, 就会发生超负荷现象, 电机电流超过额定电流值, 电动机就会发热, 若长期使用就会发生电机烧毁的事故。
1.2 从用户方面分析
1) 在现场, 发现该机主机上没有带压力表, 只在储气罐上装有一只压力表, 这样没有在空压机上安装压力表, 只会去观察储气罐上的压力表值, 因储气罐距离空压机安装位置较远, 且管路上装有止回阀或者截止阀, 又或者弯头较多时, 会出现当储气罐内的气体压力为0.2MPa时, 空压机排气口的实际排气压力已超过额定排气压力值, 从而使负荷增大。
2) 空压机一般装有气量调节装置和电器控制保护装置, 在现场看到, 压力调节器没有确切的调整数据, 关于超电流保护装置, 发现配套的电控柜安装的空气开关只能当电流超过250A时才能动作, 而该机实际使用电流为240A。
3) 润滑油缺失。通过现场发现, 传动机构润滑油加在了视油镜内1/3不到处, 润滑油缺失, 自然无法维持正常润滑, 曲轴旋转, 连杆活塞等往复运动, 没有油膜保护的摩擦面会升温, 局部高温使润滑油蒸发发热, 使该部位润滑困难, 这样会引起局部磨损。润滑失效, 局部磨损, 使曲轴转动需要更大力矩, 磨擦阻力偏大, 运行电流也会跟着变大, 长期使用电机也会引起烧毁。
2 总结
对于这次事故的发生, 处理措施如下:1) 两台空压机配110k W电动机全部改为配132k W电动机, 相应的电控柜也应该调换;2) 在主机排气口上装压力表;3) 调整卸荷阀处压力调节器的数据;4) 传动机构润滑油应加在视油镜内2/3高度处, 活塞式压缩机的润滑, 最好使用压缩机油, 所有作相对运动的表面上润滑油形成油膜, 以减少磨损, 降低摩擦功耗;同时, 还起到冷却摩擦表面, 以及密封气体压缩的工作容积的作用。正确选择润滑油及合理的润滑, 是保证压缩机安全、可靠使用的重要基础。经过处理措施整改, 机器正常运行。
总之, 为使压缩机正常运行, 延长其使用寿命, 应定期维护并严格按随机说明书操作, 压缩机的维修应该是按计划, 有步骤进行, 并加以不断的总结, 掌握空气压缩机故障产生的原因, 并在实际生产中严格按照设备的操作规程进行操作, 按照设备的维护规程进行维护, 就可以减少压缩机的故障现象, 大大提高设备运转率, 为提高生产率和生产效益提供可靠的保障。
摘要：4LA-37/2往复式活塞压缩机在试车过程中出现了电机烧毁事故。本文对出现的事故及其原因提出了可行的处理措施, 对空压机安全运行时间及其生产效率有保障作用。
关键词：压缩机,电机烧毁,事故,电机功率,润滑油,处理措施
参考文献
[1] 郁永章.容积式压缩机技术手册[M].机械工业出版社, 2005.
[2] 崔天生.压缩机的安装、维护与故障分析[M].西安:西安交通大学出版杜, 1992.