气源设备装置及使用与维修培训教材.docx
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气源设备装置及使用与维修培训教材
气源装置及使用与维修
气源装置是气压传动系统的重要组成部分。
气源装置的作用是产生具有足够压力和流量的压缩空气，同时将其净化、处理及储存，其主体部分是空气压缩机。
气源装置还包括气源净化装置，常见的气源净化装置有后冷却器、除油器、贮气罐、干燥器等。
2.1压缩空气站及使用与维修
2.1.1压缩空气站的组成
（）
图2-1为一般压缩空气站的设备布置示意图。
其进气口装有简易空气过滤器，它能先过滤空气中的一些灰尘、杂质。
后冷却器2用以冷却压缩空气，使汽化的水、油凝结出来。
除油器3使水滴、油滴、杂质从压缩空气中分离出来，再从排油水口排出。
贮气罐6用以贮存压缩空气、稳定压缩空气的压力，并除去其中的油和水，贮气罐中输出的压缩空气即可用于一般要求的气压传动系统。
干燥器7、8用以进一步吸收和排除压缩空气中的水分和油分，使之变成干燥空气。
空气过滤器10用以进一步过滤压缩空气中的灰尘、杂质。
从贮气罐11输出的压缩空气可用于要求较高的气动系统。
图2－1压缩空气站的设备布置示意图
1-空气压缩机；2-后冷却器；3-除油器；4截止阀5压力表6-储气罐；7、8-干燥器；910-过滤器；11-储气罐；
2.1.2空气压缩机及使用与维修
1．活塞式空气压缩机的工作原理
气压传动系统中最常用的空气压缩机为活塞式压缩机。
图2-2所示为活塞式空气压缩机的工作原理，当活塞向右移动时，气缸内活塞左腔的压力低于大气压力，吸气阀2开启，外界空气由于大气压的作用，进入气缸内部，即进行吸气过程；当活塞向左移动时，吸气阀在缸体内部气体的作用下关闭，缸体内部的气体随着活塞的不断左移，压力逐渐升高，这个过程称为压缩过程。
当气缸内的气体压力增高到高于输气管道内的压力后，排气阀被打开，压缩空气排入管道内，这个过程称为排气过程。
活塞的往复运动是由电动机带动曲柄转动，通过连杆、滑块、活塞杆转化成直线往复运动而产生。
活塞往复行程一次，即完成“吸气—压缩—排气”一个工作循环。
1排气阀2吸气阀3活塞4气缸5活塞杆6滑块7连杆8曲柄
图2-2活塞式空气压缩机工作原理
螺杆式空压机系统
2．空气压缩机的选用
选择空气压缩机主要以气压传动系统所需要的工作压力和流量为依据。
排气压力：
一般气动系统的工作压力为0.5~0.8Mpa，选用额定排气压力为0.7~1Mpa的空气压缩机。
排气流量：
把所有气动组件和装置在一定时间内的平均耗气量之和作为确定空气压缩机站供气量的依据，并将各组件和装置在其不同压力下的压缩空气流量转换为大气压下的自由空气流量。
根据结构特点，活塞式空气压缩机适用于压力较高的中、小流量场合，离心式空气压缩机运转平稳、排气均匀，适用于低压、大流量的场合，螺杆式适用于低压力的中、小流量的场合，叶片式空气压缩机适用于低、中压力的中、小流量的场合。
3活塞式压缩机故障处理对策
空压机故障有：
止逆阀损坏，活塞环磨损严重，进气阀片损坏和空气过滤器堵塞等。
若要判断止逆阀是否损坏，只需在空压机自动停机十几秒后，将电源关掉，用手盘动大胶带轮，如果能较轻松地转动一周，则表明止逆阀未损坏；反之，止逆阀已损坏；另外，也可从自动压力开关下面的排气口的排气情况来进行判断，一般在空压机自动停机后应在十几秒左右后就停止排气，如果一直在排气直至空压机再次启动时才停止，则说明止逆阀已损坏，须更换。
当空压机的压力上升缓慢并伴有串油现象时，表明空压机的活塞环已严重磨损，应及时更换。
当进气阀片损坏或空气过滤器堵塞时，也会使空压机的压力上升缓慢（但没有串油现象）。
检查时，可将手掌放至空气过滤器的进气口上，如果有热气向外顶，则说明进气阀处已损坏，须更换；如果吸力较小，一般是空气过滤器较脏所致，应清洗或更换过滤器。
往复式压缩机的故障原因及对策见表2-1。
表2-1往复式压缩机的故障处理对策
故障
原因
处理对策
启动
不良
电压低
排气单向阀泄漏
卸流动作失灵
压力开关失灵
电磁继电器产生故障
排气阀损坏
电动机单相运转
低温启动
熔丝熔断
与电力公司联系解决
拆卸、检查并清洗阀门
拆修
更换
修理或更换
拆卸更换
修理、测量电源电压
保温、使用低温用润滑油
电阻测量、更换
运转声音异常
阀损坏
拆卸、清洗、更换
炭粒堆积
拆卸、清洗，装在高温地点时移到低温地点
轴承磨损
拆卸、检查、更换
皮带打滑
调整张力
压缩
不足
阀动作失灵
活塞环咬紧缸筒
气缸磨损
夹紧部分泄漏
压力计抖动
吸气过滤器阻塞
拆卸检查
拆卸检查清洗
拆卸更换
夹紧密封
调整或更换
清扫或更换
电流
过大
阀门破损
排气口付着碳粒
拆卸更换
拆卸清洗
润滑油消耗过量
曲柄室漏油
气缸磨损
压缩机倾斜
润滑油管理不善
吸入粉尘
更换密封件、夹紧密封
拆卸更换
位置修正
定期补油、换油
检查吸气过滤器
凝液排出
气罐内凝液忘记排出
定期排放凝液
安全阀动作
压力开关、阀故障
动作检查、拆卸、调整、更换
2级压缩机的第2级阀失灵，
拆卸、精洗、更换
压缩机过热
冷却水不足、断水
设置在密闭室内
设置温度开关、断水警报器
进行换气
润滑油白浊
曲柄室内结露
移至低湿度场所
4螺杆式压缩机的监测
螺杆式压缩机一般用的箱罩式螺杆压缩机都附带有监控器，以检出下列几种异常情况：
1）吸气过滤器阻塞。
2）油分离过滤器阻塞。
3）油过滤器阻塞。
4）过电流。
5）油温、排气温度、水温过高。
6）电机温升。
对于过滤器的阻塞等问题虽然用户可以处理，但对于机构方面的异常则要与生产厂的服务部门联系解决。
另外，对于电动机、冷却水等一般事项的维护可以和往复式压缩机一样，但对螺杆式压缩机的润滑油管理很重要，要严格遵守换油时间。
与此有关的是，忘记排除冷凝水，会进入润滑油使其混浊失效，必需频繁检查和注意。
2.1.3空气压缩机安装与维修操作要领
1 压缩机安装与维护要领
空气压缩机安装、维护需掌握4个要领，即准、洁、隙和紧。
（1）准
即找正或者称对中。
就是在安装或维修时要注意机件本身的形位公差和相互间的装配要求，务必使其在规定范围内。
尤其是运动部件与静止部件更要注意其对中关系，否则会加剧机件的磨损，严重影响其寿命。
因此，安装维修时首先检查机件的垂直度、平行度、同轴度等要求，看其是否符合规定，超差多的就应想办法修正，超差少的也要做下记录并确定部位以便在装配时予以纠正。
千万不可马马虎虎安装，以免机器运转时故障频出，且不易找出原因。
（2）洁
即要清洁。
这一点很重要，往往会被人忽略。
例如润滑油的清洁，轴承、油孔的清洁，密封面、接合面的清洁，螺栓、螺孔的清洁等等。
清洁也是找正的保证，有时虽然机件的单件精度很高，但由于接合面敲毛或碰伤，个别部位凸起一点或者安装时有杂物嵌入均会在运转时引发事故。
所以，一定要保持清洁，包括机器运转时的外表清洁，它也能帮助人们找出泄漏点。
（3）隙
即要保证机件相互间的正常间隙。
例如转子与转子的间隙，转子与压缩腔的间隙，轴承之间的间隙，联轴器之间的间隙等等。
这些间隙的确定一般应以制造厂的设计图纸和文件为准，间隙过大或过小都会引发事故，过小易产生振动异响，过大易加大撞击，同样会影响机件的寿命，因此安装维修时应保证机件有正常的间隙。
（4）紧
即上紧各部位的螺母、螺栓。
设计图纸和文件有规定拧紧力矩的,按规定力矩上紧;有随机工具的用随机工具上紧。
上紧螺栓务必用力均匀,对角均匀地上紧。
如果以4、6、8、10、12、16个螺栓为例,每一组螺栓顺序编号，则每组螺栓上紧次序应为
1，3，2，4；
1,4，2，5，3，6；
1，5，3，7，2，6，4，8；
1，6，3，8，5，10，7，2，9，4；
1,7，4，10，2，8，5，11，3，9，6，12；
1，9，5，13，3，11，7，15，2，10，6，14，4，12，8，16。
对M30以下的上紧两次即可；大于M30的需上紧3次。
只有这样上紧，密封面才会贴合紧密，上紧后不会发生泄漏，机器运转时不易引起螺栓断裂。
2 压缩机操作要领
压缩机操作需要掌握5个要领,即看、听、摸、问、嗅。
（1）看
即用眼睛观察,看压力表、温度计、电流表、液位计、注油量、排水量、相对湿度等是否正常。
一般稳定运行时,压力、温度、电流的波动是较小的,如果突然某一指标变化较大则说明有异常情况发生。
此时应查明原因，采取措施予以解决。
如果采取措施后，指标正常了说明问题解决了，否则要进一步查找原因直到解决为止。
操作中看是主要的，要勤看，勤看就会少出事故，也避免了大事故的发生。
（2）听
即要用耳朵听机器运转的各部分，是否有异常响声。
一般机器平稳运转时，其运转声音基本上也是平稳的，一直是同一种声响，如果听到异常声音就要查找原因予以解决。
对于双螺杆压缩机，其螺杆运行是否正常，用听棒能够听出来。
一开始可能听不出好坏来，但多听听，多实践几次就能听出好坏来了。
作为操作工听螺杆运行声音来判断螺杆运行是否正常也是一项应该掌握的基本功。
此外，在机件发生断裂前或者管道发生爆裂前总会有先兆，怪声往往就是其先兆之一。
注意听了，采取了事前防范措施就能防止事故的进一步扩大，起到保护设备及人身安全的作用。
（3）摸
即是要用手触摸机器的各部位，感觉各部位温度是否正常,是否有异常振动等。
压缩机的有些部位是没有温度指示的，此时靠用手摸是解决问题的良策。
一般有经验的操作工用手触摸进气阀盖,感其温度是否正常，如果温度高,就说明该进气阀有泄漏，此泄漏原因可能是阀片已坏，也可能是阀密封垫损坏或是气阀顶丝没有顶紧。
此外触摸滑道、填料盖、压缩腔等表面温度都能判断机组运转是否正常。
触摸电机、压缩腔、机身、机身与中体的接合处、机身与基础的贴合处、中体与压缩腔的接合面处等，感受其微小的振动就能判断机组运转是否正常。
把摸和看、听结合起来运用，其准确性往往比仪器更灵验。
（4）问
即是要动口，也即操作时碰到不正常现象而自己一时又解决不了，就应该向值班班长汇报或者向车间领导汇报。
动口一是指汇报，另一层意思是通过问来提高自己的操作和业务水平，向有经验的技术人员和操作工人学习。
经验虽然是通过实践积累起来的，但通过提问、请教能缩短其积累过程。
（5）嗅
即在操作过程中，嗅一嗅是否有异常气味。
例如电流过载或导线短路发热时，会烧损导线外包的塑料管，也会有焦味产生，温度过高时润滑油也会有油焦味产生，这些鼻子都能嗅到。
当然，主要应该依靠仪表，依靠过载保护装置来保护机器，但嗅往往也是一种手段。
2.3气源净化装置及使用与维修
气动系统主要气源净化装置有后冷却器、除油器、贮气罐、干燥器等。
2.3.1后冷却器及使用与维修
后冷却器安装在空气压缩机的出口，它的作用是将空气压缩机产生的高温压缩空气由140~170℃降低到40~50℃，使压缩空气中的油雾和水汽达到饱和，使其大部分析出并凝结成油滴和水滴分离出来，以便将其清除，达到初步净化压缩空气的目的。
后冷却器主要有风冷式和水冷式两种。
1风冷式后冷却器
图2-4所示为风冷式后冷却器，其工作原理是：
压缩空气通过管道，由风扇产生的冷空气强迫吹向管道，冷热空气在管道壁面进行热交换，风冷式后冷却器能将压缩机产生的高温压缩空气冷却到40℃以下，能有效除去空气中水分。
图2-3风冷式后冷却器
2水冷式后冷却器
水冷式后冷却器的结构型式有：
蛇管式、套管式、列管式和散热片式等。
图2-5所示为蛇管式后冷却器，其工作原理是：
压缩空气在管内流动，冷却水在管外水套中流动，在管道壁面进行热交换。
水冷式后冷却器散热面积比风冷式大许多倍，热交换均匀，分水效率高。
图2-5蛇管式后冷却器结构
3使用维修注意事项
日常管理中注意空压机有否异常声音和异常发热。
空压机系统中的水冷式后冷却器供给的冷却水是否足够，冷却器进出口温差是否正常。
风冷式后冷却器应注意检查环境温度是否合符要求、散热部位是否清洁、连接是否松动等。
检查冷却器分水效果，及时发现并处理处理异常现象。
2.3.2除油器及使用与维修
除油器安装在后冷却器后的管道上，它的作用是分离压缩空气中凝聚的灰尘、水分和油分等杂质。
图2-6所示为撞击折回并环形回转式除油器结构原理。
压缩空气自入口进入后，因撞击隔板而折回向下，继而又回升向上，形成回转环流，使水滴、油滴和杂质在离心力和惯性力作用下，从空气中分离析出，并沉降在底部。
图2-6撞击折回并环形回转式除油器结构
实际使用中应注意检查除油器的除油效果，防止油泥进入系统；定期检查并打开除油器底部阀门将分离物排出并清洗除油器，保证系统清洁。
2.3.3贮气罐及使用与维修
贮气罐的作用是：
（1）消除排气压力波动，保证输出气流的稳定性；
（2）当空压机发生意外事故如突然停电时，贮气罐的压缩空气可作为应急动力源使用；
（3）进一步分离压缩空气中的水和油等杂质。
贮气罐一般采用圆筒状焊接结构，有立式和卧式两种，一般以立式居多，其结构如图2-7所示，进气口在下，出气口在上，并尽可能加大两口之间的距离，以利于分离空气中的油水杂质。
图2-7贮气罐
为了保证贮气罐的安全及维修方便，应设置下列附件：
1）安全阀，使用时应调整其极限压力比贮气罐工作压力高l0％。
2）清理检查用的人孔或手孔。
3）指示贮气罐内空气压力的压力表。
4）贮气罐底部应有用于排放油水等污染物的接管和阀门。
5）贮气罐空气进出口应装有闸阀。
运行中，应定期检查与调整系统压力、安全阀的可靠性，确保系统安全；同时，及时清理排放油水等污染物，保持系统清洁。
2.3.4空气干燥器及使用与维修
空气干燥器的作用是吸收和排除压缩空气中的水分、油分和杂质。
从空压机输出的压缩空气经过后冷却器、除油器和贮气罐的初步净化处理后以能满足一般气压传动系统的使用要求。
但对于一些精密机械、仪表等装置还不能满足要求，需要进行干燥和再精过滤，在工业上常用的是冷冻法和吸附法。
1冷冻式干燥器
冷冻式干燥器是利用制冷设备将空气冷却到一定的露点温度，空气中水蒸气饱和析出水分，凝结成水滴并清除出去。
冷冻式干燥器由于受水的冰点温度的限制，其冷冻温度不可能很低，一般在0.7MPa时的压力露点温度约2～10℃。
冷冻式空气干燥机的工作原理如图2－8所示：
最初进入空气干燥机是湿热空气，先在热交换器中，靠已除湿的干燥冷空气预冷却。
然后进入冷却装置，被制冷剂冷却到2～5℃以除湿。
最后，冷凝变成的水滴被分水排水器排走，而除湿后的冷空气进入热交换器，被入口进来的暖空气加热，其湿度降低后由出口输出。
图2－9冷冻式空气干燥机工作原理
2吸附式干燥器
它主要是利用具有吸附性能的吸附剂，表面能够吸附水分的特性来清除水分的，从而达到干燥、过滤的目的。
图2-9所示为一种常见不加热再生式干燥器，它有两个填满吸附剂的容器1、2，当空气从容器1的下部流到上部，把吸附在吸附剂中的水分带走并放入大气。
两容器定期的交换工作（5~10min）使吸附剂产生吸附和再生，这样可得到连续输出的干燥压缩空气。
图2-9不加热再生式干燥器工作原理图
干燥器使用维护要点
1）使用空气干燥器时，必须确定气动系统的露点温度，然后才能确定选用干燥器的类型和使用的吸附剂等。
2）决定干燥器的容量时，应注意整个气动系统所需流量大小以及输入压力、输入端的空气温度。
3）若用有油润滑的空气压缩机作气压发生装置，须注意压缩空气中混有油粒子，油能粘附于吸附剂的表面，使吸附剂吸附水蒸气能力降低，对于这种情况，应在空气入口处设置除油装置。
4）干燥器无自动排水器时，需要定期手动排水，否则一旦混入大量冷凝水后，干燥器的效率就会降低，影响压缩空气的质量。
5）干燥器的日常维护保养必须按生产厂提供的产品使用说明书进行。
干燥器一般安装在室内。
4冷冻式干燥器的故障处理对策
冷冻式干燥器的故障处理对策见表2-5。
表2-5冷冻式干燥器故障处理对策
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