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【摘 要】 活塞式压缩机作为应用最广泛的机械，为了保证正常运行和防止事故发生，本文结合活塞式压缩机的原理，分析了活塞式压缩机常见故障的原因，并提出了解决措施，为今后压缩机的使用提供了行之有效的参考。
【关键词】 活塞式压缩机；常见故障；解决措施
一、活塞式压缩机工作原理和分类
（一）活塞式压缩机工作原理
活塞式压缩机的工作是气缸、气阀和在气缸中作往复运动的活塞所构成的工作容积不断变化来完成。如果不考虑活塞式压缩机实际工作中的容积损失和能量损失（即理想工作过程），则活塞式压缩机曲轴每旋转一周所完成的工作，可分为吸气、压缩和压缩过程、排气过程。压缩过程：活塞从下止点向上运动，吸、排汽阀处于关闭状态，气体在密闭的气缸中被压缩，由于气缸容积逐渐缩小，则压力、温度逐渐升高直至气缸内气体压力与排气压力相等。压缩过程一般被看作是等熵过程。排气过程：活塞继续向上移动，致使气缸内的气体压力大于排气压力，则排气阀开启，气缸内的气体在活塞的推动下等压排出气缸进入排气管道，直至到活塞运动上止点。此时由于排气阀弹簧力和阀片本身重力的作用，排气阀关闭排气结束。至此，压缩机完成了一个由吸气、压缩和排气三个过程组成的工作循环。此后，活塞又向下运动，重复上述三个过程，如此周而复始地进行循环。这就是活塞式制冷压缩机的理想工作过程与原理。
（二）活塞式压缩机的分类
（1）按压缩级数分类，有单级压缩、两级压缩和多级压缩机。
（3）按作用方式分类，有单作用压缩机、双作用压缩机和级差式压缩机由于双作用压缩机的结构较复杂，因而目前大都是采用单作用压缩机。
（4）按气缸的排列方法可分为：串联式压缩机、并列式压缩机、复式压缩机和对称平衡式压缩机。
（5）按气缸中心线的位置分类，有立式压缩机、卧式压缩机、角式压缩机等。
（6）按传动种类可分为：电动压缩机、气动压缩机、以内燃机电为动力的压缩机和以汽动为动力的压缩机。
二、活塞式压缩机设备故障的特点
活塞式压缩机事故一般分成机械故障和燃烧、爆炸事故。由于运动件较多，事故中大多数还是机械故障，典型的机械故障有阀片碎裂、十字头及活塞杆断裂、汽缸开裂、汽缸盖破裂、曲轴断裂、连杆断裂和变形、连杆螺栓断裂、机身断裂和烧瓦、电机故障等。其它事故及故障的发生，同样影响着生产的正常运行和安全。因此，压缩机状态检测与故障诊断的研究主要针对以上的典型机械故障。活塞式压缩机故障情况的特点归纳如下：
（一）故障特征的多元性
往复式压缩机的结构复杂，系统中零部件繁多，因而发生的故障也具有多元性。这种多元性主要表现在发生故障的部件众多；同一部件会发生不同的故障；同一部件同一故障对应不同故障原因等特点。
（二）故障特征的不确定性
往复式压缩机系统故障对压缩机的工作状态比较敏感，不同条件下的故障特征存在较大的差异。比如使用同一种分析方法，对同类型的不同压缩机组，在相同部位上的同一故障的表现形式往往存在难以理解的差别。这种不确定性还表现为用不同的故障诊断方法，对相同故障的故障程度進行描述，也经常出现一定的偏差。造成这种不确定性的原因，一方面是由于组成往复式压缩机系统的各子系统相互关联，各系统之间的耦合性很强，因此某一子系统的故障影响了其它相关子系统的工作状态，故障特征也随之改变。另一方面，往复式压缩机故障诊断技术尚不完善，还没有找到一种特别有效的分析方法来处理所得的测试数据。因此，人的主观上的认识也受到一定的限制。
（三）故障特征的并发性
由于易损件多、子系统之间的相互干扰，使得活塞式压缩机在工作过程中，不可避免的出现多个故障同时存在的情况。相对于旋转机械，这种多故障并存的现象，是活塞式压缩机故障的一个显著特点。通过有效方法把各个故障的特征准确的提炼出来，是目前活塞式压缩机故障诊断中的一个比较突出的问题。在多故障模式的故障诊断中，由于故障的多样性，故障特征向量的复杂性，应建立多种故障模式下的判断原则和判断标准，掌握多个故障模式间的相互关系。然后综合分析多故障模式下的征兆和机组状态，弄清设备故障性质、程度、类别、部位及产生的原因。
三、活塞式压缩机故障分析及维修
（一）曲柄销轴瓦的偏磨
连杆将作用在活塞上的推力传递给曲轴，又将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动，压缩机在一段时间内频繁出现一级曲柄销瓦偏磨损坏、乌金脱落的事故，且偏磨的方向一直不变，主要从以下几方面进行处理。（1）仔细检测曲柄销轴承的间隙，十字头销与十字头及连杆大、小头瓦的间隙，十字头与滑道的六点间隙，以及曲柄销轴的椭圆度，更换了新的十字头销，保证了各部间隙。（2）连杆大小头孔的平行度，利用专用工具检测，十字头销孔对于一级曲柄销轴的平行度，也利用专用工具进行了检测。平行度均不超0.02--0.03mm，在允许范围内。（3）曲轴与电机的同轴度及调整主轴瓦的间隙。
（二）十字头销的处理
压缩机运行中，十字头销端面压紧螺钉断裂及十字头销的脱落，会造成十分严重的事故，因而对于十字头销与连杆小头瓦的间隙应十分注意，另外更为关键的是十字头销锥面与十字头体的配合应无间隙，因为在理论上讲一旦存在间隙，接触便为线接触，对传递力及机组稳定性影响很大，因而要求配研接触面积应在80%以上，如新进的备件销子与十字头销孔存在间隙，一定要按十字头销孔的锥度修配十字头销子。对于十字头锥孔切不可修磨，因为一旦修磨十字头锥孔，很可能造成以后销子的轴向位置的改动，对定位及润滑油的供给产生影响，如销子的偏差过大可通过测量径向尺寸，于车床上进行定位修锉，再行研磨，但最好还是采用合适的备件锥销。
（三）活塞及活塞杆的损坏
两台压缩机在使用中均出现了一级活塞碎裂及活塞杆的断裂情况，活塞杆与活塞的连接一定要牢固准确，活塞杆的定位台肩与活塞的中心线垂直度符合要求，活塞的两端轴肩与活塞杆支撑面要配研，并按规定的紧固力矩紧固，两半活塞（铸铝）的结合面应贴合紧密不得出现内外圈的结合面的间隙，此点应十分注意，因为内圈结合面的间隙会产生交变应力，缩短活塞的寿命，而外圈的间隙造成活塞内部腔内进入压缩气体，使内部容积在一定程度上成为气缸的余隙容积，对压缩机的效率及活塞的寿命均有不良影响，因而组装活塞各部应仔细检查研合。另外活塞尾杆端面受力面的机械性能及光洁度也对活塞杆的寿命影响较大。 （四）活塞杆跳动的异常处理
一般情况下活塞杆的跳动作为压缩机找正的最终验证结果，应在允许范围内，在气缸与十字头滑道正确对中的情况下，允许的活塞杆水平径向跳动量应为一个公差带，而垂直径向跳动也应考虑活塞杆的挠度等情况略有变化。而在检测过程中发现如下异常情况：在活塞运动过程中，活塞杆垂直方向跳动量一直较好，而仅在两侧死点突然发生大范围跳动变化，水平跳动较好，在排除各部间隙连杆大小头瓦间隙、十字头间隙、气缸死点间隙等的影响后，发现活塞环越程出现问题导致了活塞杆跳动量的突变，处理方法为将气缸内壁的磨损台肩磨削去除，调节好活塞环越程值，进而消除了活塞杆跳动量的异常现象。
（五）压缩机过热处理
在曲轴和轴承、十字头与滑板与活塞杆等摩擦处，温度超过规定的数值称之为过热。过热所带来的后果：1.加快摩擦附件的磨损；二是过量的热不断积聚直致烧毁磨擦面而造成机器重大的事故。造成轴承过热的原因主要有；轴承与轴颈贴合不均匀或接触而积过小；轴承偏斜曲轴弯曲；润滑油粘度太小，油路堵塞，油泵油故障造成断油等；安装时没有找平，没有找好间隙，主轴与电机轴没有找正，两轴有倾斜等。
（六）潤滑系统故障
1.油泵不上油。油过滤器堵塞；曲轴箱油量过少；进油管单向阀卡住；油路有泄漏点；油泵出现故障。排除方法：清洗油过滤网；检查油位，添加机油。检查单向阀并清洗干净；修堵漏点；修理油泵。
2.油压降低。除上述原因外，还可能是油压调节不当；油粘度下降。排除方法：重新调整油泵使油压正常；更换润滑油。
3.油温过高。润滑油变质；运转机件间隙过小；冷却不良，油温过高。排除方法：更换润滑油；调整间隙；加大冷却水量或清洗油冷却系统。
四、结语
为了能够保证压缩机正常运行，延长其使用寿命，应该经常性的对压缩机进行维护和保养，对于出现的机械故障，及时发现，及时维修，不断总结经验，确保压缩机的安全使用。
参考文献：
【1】刘恒君，张春平.活塞式压缩机故障分析及对策【J】.通用机械，2014（09）
【2】马云.活塞式压缩机故障诊断技术研究【J】.中国石油和化工标准与质量，2013（01）
【3】邢涛.活塞式压缩机的故障及处理【J】.西部煤化工，2010（10）
【关键词】 活塞式压缩机；常见故障；解决措施
一、活塞式压缩机工作原理和分类
（一）活塞式压缩机工作原理
活塞式压缩机的工作是气缸、气阀和在气缸中作往复运动的活塞所构成的工作容积不断变化来完成。如果不考虑活塞式压缩机实际工作中的容积损失和能量损失（即理想工作过程），则活塞式压缩机曲轴每旋转一周所完成的工作，可分为吸气、压缩和压缩过程、排气过程。压缩过程：活塞从下止点向上运动，吸、排汽阀处于关闭状态，气体在密闭的气缸中被压缩，由于气缸容积逐渐缩小，则压力、温度逐渐升高直至气缸内气体压力与排气压力相等。压缩过程一般被看作是等熵过程。排气过程：活塞继续向上移动，致使气缸内的气体压力大于排气压力，则排气阀开启，气缸内的气体在活塞的推动下等压排出气缸进入排气管道，直至到活塞运动上止点。此时由于排气阀弹簧力和阀片本身重力的作用，排气阀关闭排气结束。至此，压缩机完成了一个由吸气、压缩和排气三个过程组成的工作循环。此后，活塞又向下运动，重复上述三个过程，如此周而复始地进行循环。这就是活塞式制冷压缩机的理想工作过程与原理。
（二）活塞式压缩机的分类
（1）按压缩级数分类，有单级压缩、两级压缩和多级压缩机。
（3）按作用方式分类，有单作用压缩机、双作用压缩机和级差式压缩机由于双作用压缩机的结构较复杂，因而目前大都是采用单作用压缩机。
（4）按气缸的排列方法可分为：串联式压缩机、并列式压缩机、复式压缩机和对称平衡式压缩机。
（5）按气缸中心线的位置分类，有立式压缩机、卧式压缩机、角式压缩机等。
（6）按传动种类可分为：电动压缩机、气动压缩机、以内燃机电为动力的压缩机和以汽动为动力的压缩机。
二、活塞式压缩机设备故障的特点
活塞式压缩机事故一般分成机械故障和燃烧、爆炸事故。由于运动件较多，事故中大多数还是机械故障，典型的机械故障有阀片碎裂、十字头及活塞杆断裂、汽缸开裂、汽缸盖破裂、曲轴断裂、连杆断裂和变形、连杆螺栓断裂、机身断裂和烧瓦、电机故障等。其它事故及故障的发生，同样影响着生产的正常运行和安全。因此，压缩机状态检测与故障诊断的研究主要针对以上的典型机械故障。活塞式压缩机故障情况的特点归纳如下：
（一）故障特征的多元性
往复式压缩机的结构复杂，系统中零部件繁多，因而发生的故障也具有多元性。这种多元性主要表现在发生故障的部件众多；同一部件会发生不同的故障；同一部件同一故障对应不同故障原因等特点。
（二）故障特征的不确定性
往复式压缩机系统故障对压缩机的工作状态比较敏感，不同条件下的故障特征存在较大的差异。比如使用同一种分析方法，对同类型的不同压缩机组，在相同部位上的同一故障的表现形式往往存在难以理解的差别。这种不确定性还表现为用不同的故障诊断方法，对相同故障的故障程度進行描述，也经常出现一定的偏差。造成这种不确定性的原因，一方面是由于组成往复式压缩机系统的各子系统相互关联，各系统之间的耦合性很强，因此某一子系统的故障影响了其它相关子系统的工作状态，故障特征也随之改变。另一方面，往复式压缩机故障诊断技术尚不完善，还没有找到一种特别有效的分析方法来处理所得的测试数据。因此，人的主观上的认识也受到一定的限制。
（三）故障特征的并发性
由于易损件多、子系统之间的相互干扰，使得活塞式压缩机在工作过程中，不可避免的出现多个故障同时存在的情况。相对于旋转机械，这种多故障并存的现象，是活塞式压缩机故障的一个显著特点。通过有效方法把各个故障的特征准确的提炼出来，是目前活塞式压缩机故障诊断中的一个比较突出的问题。在多故障模式的故障诊断中，由于故障的多样性，故障特征向量的复杂性，应建立多种故障模式下的判断原则和判断标准，掌握多个故障模式间的相互关系。然后综合分析多故障模式下的征兆和机组状态，弄清设备故障性质、程度、类别、部位及产生的原因。
三、活塞式压缩机故障分析及维修
（一）曲柄销轴瓦的偏磨
连杆将作用在活塞上的推力传递给曲轴，又将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动，压缩机在一段时间内频繁出现一级曲柄销瓦偏磨损坏、乌金脱落的事故，且偏磨的方向一直不变，主要从以下几方面进行处理。（1）仔细检测曲柄销轴承的间隙，十字头销与十字头及连杆大、小头瓦的间隙，十字头与滑道的六点间隙，以及曲柄销轴的椭圆度，更换了新的十字头销，保证了各部间隙。（2）连杆大小头孔的平行度，利用专用工具检测，十字头销孔对于一级曲柄销轴的平行度，也利用专用工具进行了检测。平行度均不超0.02--0.03mm，在允许范围内。（3）曲轴与电机的同轴度及调整主轴瓦的间隙。
（二）十字头销的处理
压缩机运行中，十字头销端面压紧螺钉断裂及十字头销的脱落，会造成十分严重的事故，因而对于十字头销与连杆小头瓦的间隙应十分注意，另外更为关键的是十字头销锥面与十字头体的配合应无间隙，因为在理论上讲一旦存在间隙，接触便为线接触，对传递力及机组稳定性影响很大，因而要求配研接触面积应在80%以上，如新进的备件销子与十字头销孔存在间隙，一定要按十字头销孔的锥度修配十字头销子。对于十字头锥孔切不可修磨，因为一旦修磨十字头锥孔，很可能造成以后销子的轴向位置的改动，对定位及润滑油的供给产生影响，如销子的偏差过大可通过测量径向尺寸，于车床上进行定位修锉，再行研磨，但最好还是采用合适的备件锥销。
（三）活塞及活塞杆的损坏
两台压缩机在使用中均出现了一级活塞碎裂及活塞杆的断裂情况，活塞杆与活塞的连接一定要牢固准确，活塞杆的定位台肩与活塞的中心线垂直度符合要求，活塞的两端轴肩与活塞杆支撑面要配研，并按规定的紧固力矩紧固，两半活塞（铸铝）的结合面应贴合紧密不得出现内外圈的结合面的间隙，此点应十分注意，因为内圈结合面的间隙会产生交变应力，缩短活塞的寿命，而外圈的间隙造成活塞内部腔内进入压缩气体，使内部容积在一定程度上成为气缸的余隙容积，对压缩机的效率及活塞的寿命均有不良影响，因而组装活塞各部应仔细检查研合。另外活塞尾杆端面受力面的机械性能及光洁度也对活塞杆的寿命影响较大。 （四）活塞杆跳动的异常处理
一般情况下活塞杆的跳动作为压缩机找正的最终验证结果，应在允许范围内，在气缸与十字头滑道正确对中的情况下，允许的活塞杆水平径向跳动量应为一个公差带，而垂直径向跳动也应考虑活塞杆的挠度等情况略有变化。而在检测过程中发现如下异常情况：在活塞运动过程中，活塞杆垂直方向跳动量一直较好，而仅在两侧死点突然发生大范围跳动变化，水平跳动较好，在排除各部间隙连杆大小头瓦间隙、十字头间隙、气缸死点间隙等的影响后，发现活塞环越程出现问题导致了活塞杆跳动量的突变，处理方法为将气缸内壁的磨损台肩磨削去除，调节好活塞环越程值，进而消除了活塞杆跳动量的异常现象。
（五）压缩机过热处理
在曲轴和轴承、十字头与滑板与活塞杆等摩擦处，温度超过规定的数值称之为过热。过热所带来的后果：1.加快摩擦附件的磨损；二是过量的热不断积聚直致烧毁磨擦面而造成机器重大的事故。造成轴承过热的原因主要有；轴承与轴颈贴合不均匀或接触而积过小；轴承偏斜曲轴弯曲；润滑油粘度太小，油路堵塞，油泵油故障造成断油等；安装时没有找平，没有找好间隙，主轴与电机轴没有找正，两轴有倾斜等。
（六）潤滑系统故障
1.油泵不上油。油过滤器堵塞；曲轴箱油量过少；进油管单向阀卡住；油路有泄漏点；油泵出现故障。排除方法：清洗油过滤网；检查油位，添加机油。检查单向阀并清洗干净；修堵漏点；修理油泵。
2.油压降低。除上述原因外，还可能是油压调节不当；油粘度下降。排除方法：重新调整油泵使油压正常；更换润滑油。
3.油温过高。润滑油变质；运转机件间隙过小；冷却不良，油温过高。排除方法：更换润滑油；调整间隙；加大冷却水量或清洗油冷却系统。
四、结语
为了能够保证压缩机正常运行，延长其使用寿命，应该经常性的对压缩机进行维护和保养，对于出现的机械故障，及时发现，及时维修，不断总结经验，确保压缩机的安全使用。
参考文献：
【1】刘恒君，张春平.活塞式压缩机故障分析及对策【J】.通用机械，2014（09）
【2】马云.活塞式压缩机故障诊断技术研究【J】.中国石油和化工标准与质量，2013（01）
【3】邢涛.活塞式压缩机的故障及处理【J】.西部煤化工，2010（10）