劉溪

摘要：空氣壓縮機(jī)組具有體積小、耗能低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)并且可以有效降低機(jī)組運(yùn)行成本，因此在工程領(lǐng)域中被廣泛使用著，近年來(lái)我國(guó)對(duì)空氣壓縮機(jī)組加大了研究投入，其中重要組成部分的壓縮機(jī)組軸向力推力研究工作也越來(lái)越得到重視，本文首先對(duì)軸向推力偏大原因入手，同時(shí)研究了軸向力偏大的二次試車情況，給出解決軸向力偏大的對(duì)策，希望為我國(guó)空氣壓縮機(jī)組事業(yè)發(fā)展做出一點(diǎn)貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)概況;軸偏向力偏大;解決對(duì)策

一、引言

空氣壓縮機(jī)組的主要機(jī)械參數(shù)有軸向推力、熱負(fù)荷和振動(dòng)，而在大型高壓空氣壓縮機(jī)組中，軸向推力是一個(gè)重要的參數(shù)，它決定了設(shè)備能否安全、穩(wěn)定地工作，對(duì)于小型機(jī)組來(lái)說(shuō)更需要有足夠大的軸向力來(lái)支撐起整個(gè)系統(tǒng)以確保其正常運(yùn)行時(shí)能夠保證在最大工況下將能量回收并減少不必要發(fā)生損失。

二、空氣壓縮機(jī)組相關(guān)概況

空氣壓縮機(jī)組的主要部件有轉(zhuǎn)子，推力軸承，主軸三部分。轉(zhuǎn)子是將氣體和液體中產(chǎn)生的能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換并傳遞給旋轉(zhuǎn)機(jī)械功源，推力軸承在整個(gè)軸向力作用下克服氣流阻力而轉(zhuǎn)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)工作流體為動(dòng)力來(lái)源，由于它具有重量輕體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)并且可以有效降低機(jī)組運(yùn)行成本，在工程上廣泛使用著各種類型的轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)床。空氣壓縮機(jī)組的主要功能是將壓力流體（高壓氣體）吸入，然后通過(guò)管道輸送到需要被控制對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)葉片和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)之間，風(fēng)機(jī)葉片與旋轉(zhuǎn)葉輪連接處進(jìn)行冷卻作用。

三、軸向力偏大及試車情況

（一）軸向力偏大的原因判斷

在機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程中，空氣壓縮機(jī)軸向推力偏大是一個(gè)重要的問(wèn)題，它直接影響到壓氣機(jī)和其他設(shè)備正常工作時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。而當(dāng)這些部件發(fā)生故障后又不能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)導(dǎo)致壓力中心出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，例如：因?yàn)闆](méi)有嚴(yán)格按照試車要求來(lái)進(jìn)行試車檢查所以只能對(duì)主軸系統(tǒng)、液壓缸等部分再一次進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，由于機(jī)組是大型機(jī)械，軸向力的大小與壓氣機(jī)和其他設(shè)備在工作過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)有直接關(guān)系，在分析空氣壓縮機(jī)組的推力大小和方向時(shí)，由于沒(méi)有準(zhǔn)確地計(jì)算出軸向力，從而導(dǎo)致了試車過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)偏航現(xiàn)象，另外還有一些原因是沒(méi)有正確判斷到壓力缸內(nèi)氣體流量的變化：當(dāng)空氣經(jīng)過(guò)葉輪之后進(jìn)入葉片室以后會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而使軸向推力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從進(jìn)、回油口排出后因?yàn)榱魉僭龃笫沟盟俣冉档驮斐蓺饬靼l(fā)生變化，進(jìn)而引起軸向加速度增加導(dǎo)致推力變小從而出現(xiàn)偏航現(xiàn)象。

（二）軸向力偏大的二次試車情況

二次試車后，再把空氣壓縮機(jī)和其他輔助設(shè)備進(jìn)行組合。首先，要先對(duì)被測(cè)試機(jī)組的壓力情況、軸向力等參數(shù)做出初步判斷，然后根據(jù)這些參數(shù)來(lái)確定是否需要改變靜壓分布。在正式運(yùn)行之前必須進(jìn)行預(yù)判，要檢查被測(cè)機(jī)組的工作狀態(tài)（如軸徑大?。┮约八a(chǎn)生振動(dòng)時(shí)各個(gè)部件之間是否發(fā)生相互干擾現(xiàn)象以及其變化趨勢(shì)和程度。其次是看有無(wú)引起振動(dòng)，比如軸承座與滾筒、主軸的螺母等處出現(xiàn)了干涉情況，對(duì)于被試房的壓力比較大，有兩個(gè)軸向力，所以在進(jìn)行預(yù)判時(shí)先把一個(gè)調(diào)壓閥和一個(gè)調(diào)節(jié)器分別設(shè)置起來(lái)，調(diào)壓閥，用于調(diào)整管道內(nèi)的油溫，調(diào)節(jié)器，對(duì)軸承施加一定量正負(fù)電壓（或減小壓力）來(lái)保證機(jī)組安全運(yùn)行，同時(shí)讓管道能正常工作，使被試車房處于穩(wěn)定狀態(tài)中，并保持平衡關(guān)系。

四、空氣壓縮機(jī)組軸向力偏大的解決對(duì)策

1、提高軸向推力時(shí)的預(yù)載荷，使機(jī)組在空載運(yùn)行情況下，可以通過(guò)增加軸管來(lái)減小徑向力。

2、調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，由于空氣壓縮機(jī)工作過(guò)程中存在著負(fù)荷變化大、功率波動(dòng)頻繁等特點(diǎn)導(dǎo)致了平衡點(diǎn)偏轉(zhuǎn)和軸向力加速度偏大，為了解決這一問(wèn)題我們應(yīng)該對(duì)主軸箱進(jìn)行合理設(shè)計(jì)以降低軸承支座間的間隙從而減少預(yù)加載次數(shù)以及提高轉(zhuǎn)子空載運(yùn)行時(shí)的剛度。

3、提高機(jī)組的熱效率，降低能源損耗，減少設(shè)備重量，空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生軸向推力時(shí)主要是靠壓縮機(jī)中的高壓氣體來(lái)驅(qū)動(dòng)，如果在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了故障或者意外問(wèn)題而導(dǎo)致壓力突然下降或低頻載荷下發(fā)生泄漏、沖擊和振動(dòng)時(shí)造成能量損失會(huì)影響機(jī)組正常工作，同時(shí)也可能會(huì)引起空氣動(dòng)力性減小從而使軸承溫度升高甚至損壞機(jī)組等情況，進(jìn)而對(duì)設(shè)備的使用壽命帶來(lái)很大程度上損傷。

4、提高軸向推力軸承的剛度，使其具有足夠大的疲勞強(qiáng)度，采用耐磨性好，熱處理和加工工藝等措施來(lái)減小主軸與徑管之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)摩擦力矩從而降低振動(dòng)發(fā)生時(shí)對(duì)零件造成損害，在設(shè)計(jì)、制造及使用過(guò)程中應(yīng)盡量減少噪音污染以及材料選用時(shí)盡可能選擇低碳環(huán)保無(wú)毒或能耗小的材料，如鋼材、鑄鐵和各種合金。

5、通過(guò)減小轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn)引起的振動(dòng)、提高風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況下產(chǎn)生過(guò)大變形等方面進(jìn)行處理：采用合理有效地方法對(duì)轉(zhuǎn)子負(fù)荷變化幅度加以控制，同時(shí)在軸向力時(shí)可以適當(dāng)增加空氣彈簧剛度以減輕壓力波動(dòng)帶來(lái)不利影響，從而減少機(jī)組運(yùn)行中振動(dòng)和噪音。

6、建立四軸聯(lián)動(dòng)的工作模式。在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)主軸系統(tǒng)和空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生一定的推力時(shí)，應(yīng)使其平衡，提高各軸系軸承剛度以減小振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生器對(duì)軸承系統(tǒng)沖擊力矩作用線法向載荷分析方法進(jìn)行研究。通過(guò)改變各個(gè)部件之間的相對(duì)位置來(lái)改善和降低轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)所受負(fù)荷變化所引起變形量過(guò)大而造成不均勻性影響，在四軸機(jī)組上安裝空氣壓縮機(jī)，使之形成一個(gè)完整的工作循環(huán)，保證制冷劑、節(jié)流閥等裝置正常運(yùn)行，同時(shí)增加主軸箱和軸承箱中的潤(rùn)滑油壓力。

7、增加冷卻水泵及其他設(shè)備在汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量氣體以及徑向流動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)子造成傷害作用;提高冷卻效果也可以增大軸套與汽缸壁之間縫隙深度來(lái)減小泄漏量從而減輕機(jī)組振動(dòng)情況下密封部件工作阻力，使制冷劑、節(jié)流閥等裝置正常運(yùn)行。

五、總結(jié)：

本文介紹了空氣壓縮機(jī)組的工作原理，分析了影響軸向力推力因素，主要是因?yàn)闆](méi)有嚴(yán)格按照試車要求來(lái)進(jìn)行試車檢查所以只能對(duì)主軸系統(tǒng)、液壓缸等部分進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，沒(méi)有準(zhǔn)確地計(jì)算出軸向力，從而導(dǎo)致了試車過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)偏航現(xiàn)象，沒(méi)有正確判斷到壓力缸內(nèi)氣體流量的變化。同時(shí)也研究了軸向力偏大的二次試車情況，重點(diǎn)對(duì)空氣壓縮機(jī)組軸向力偏大提供了一些解決對(duì)策，包括調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)、提高機(jī)組的熱效率等方法。

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