技术：活塞式压缩机常见故障原因与排除方法

    本文将基于故障机理分析，探讨活塞式压缩机常见故障的原因与排除方法。针对气阀板破损、卡涩，曲轴轴承咬死，电机定子绕组烧毁等故障，从故障表征、产生机理、解决方案等方面进行阐述，总结实用的故障诊断与排除措施。          

             

一、       活塞式压缩机的结构与工作原理      

       

 

活塞式压缩机主要由压缩机构、传动机构、电动机、壳体等部件组成。其中，压缩机构是实现气体压缩的核心部件，包括气缸、活塞、气阀等；曲轴连杆机构用于将电动机的旋转运动转换为活塞的往复运动，由曲轴、连杆、轴承等组成；电动机为压缩机提供动力，主要包括定子和转子两大部分 [2] 。  

活塞式压缩机的工作过程可分为吸气、压缩、排气和膨胀四个行程。当活塞从上止点向下止点运动时，吸气阀打开，气缸内压力降低，制冷剂蒸气被吸入气缸；当活塞从下止点向上止点运动时，吸气阀关闭，排气阀打开，气缸内的高压制冷剂气体被排出 [3] 。活塞重复往复运动，实现制冷剂的连续压缩和输送。  

压缩机的性能参数如容积效率、压缩效率、排气量等，不仅与活塞径、行程、转速等设计参数有关，还受到气阀漏失、间隙泄漏、余隙损失等因素的影响。此外，压缩机运行中产生的噪声、振动也与气阀动作、曲轴平衡、轴承润滑等密切相关 [4] 。因此，准确判断和有效控制上述因素，是保证压缩机安全高效运行的关键。

二、活塞式压缩机常见故障：气阀故障      

       

活塞式压缩机的常见故障大致可分为三类：气阀故障、曲轴连杆机构故障和电机故障。  

1、故障表现    

气阀是压缩机中易损件之一，其典型的故障表现包括：吸排气压力和温度异常、容积效率下降、排气量减小、振动加剧、噪音增大等。部分故障还会伴有气阀片破损、弹簧断裂、阀板烧蚀等可见症状 [5] 。  

2. 原因分析  

引起气阀故障的原因较多，主要包括：（ 1 ）气阀片材质选择不当，强度和韧性不足；（ 2 ）气阀弹簧设计不合理，刚度偏差大，易发生疲劳失效；（ 3 ）活塞气缸间隙过大，气阀片泄漏，使吸排气压力降低；（ 4 ）气阀腔积碳，阀片开启受阻，复位延迟；（ 5 ）吸入的制冷剂含有大量杂质，气阀磨损加剧；（ 6 ）压缩机频繁启停，气阀冲击载荷大。  

3. 故障诊断与排除  

气阀故障的诊断可结合压缩机运行参数和拆检结果进行。例如，连接压力表测量气缸盖处的压力，如果压力远低于正常值，可判断为吸气阀泄漏；如果停机后气缸盖处压力迅速下降，则可能是排气阀密封不严 [6] 。对于气阀烧蚀、片材断裂等可见故障，可直接观察气阀结构和表面确定。  

排除气阀故障的具体措施包括：（ 1 ）选用优质耐磨的气阀片和弹簧，提高气阀组件寿命；（ 2 ）优化气阀结构设计，减小气阀冲程，降低冲击载荷；（ 3 ）改善气阀表面状况，提高密封性能，可采用表面镀膜、喷涂等工艺；（ 4 ）定期清理气阀腔积碳，保证气阀动作灵活；（ 5 ）在系统前端设置干燥过滤器，减少杂质进入；（ 6 ）合理控制压缩机启停频率，避免频繁启停。

三、活塞式压缩机常见故障：曲轴连杆机构故障      

       

 

1. 故障表现  

曲轴连杆机构的常见故障包括：曲轴轴颈磨损、轴承瓦烧蚀、连杆螺栓松动、活塞卡阻等。这些故障通常会引起压缩机振动加剧、噪声增大、泵效下降、轴承温度升高等。严重时还可能导致曲轴断裂、活塞卡死等事故 [7] 。  

2. 原因分析  

曲轴连杆机构故障的主要原因有：（ 1 ）曲轴材料强度不足，使用寿命短；（ 2 ）轴承间隙过小，润滑油膜易被破坏，引起烧蚀；（ 3 ）润滑油品质差，难以形成有效的润滑膜；（ 4 ）连杆螺栓预紧力不足，在交变载荷作用下易松动；（ 5 ）活塞安装不当，与气缸配合间隙过小，导致卡阻；（ 6 ）气缸磨损严重，活塞环密封性能下降。  

3. 故障诊断与排除  

曲轴连杆机构故障的诊断主要依靠振动和噪声监测。可采用振动速度传感器、声学传感器等，获取压缩机振动信号和噪声信号，通过频谱分析、阶次分析等手段，判断故障类型 [8] 。此外，还可使用测温仪、红外热像仪等，监测轴承温度变化，发现故障征兆。  

针对曲轴连杆机构的故障，可采取以下排除措施：

（ 1 ）选用高强度、耐磨损的曲轴材料，提高曲轴使用寿命；

（ 2 ）优化轴承结构设计，合理配置轴承间隙，确保良好的润滑效果；

（ 3 ）选用优质润滑油，定期更换，延长轴承使用寿命；

（ 4 ）规范连杆螺栓安装，采用扭矩扳手控制预紧力，防止螺栓松动；

（ 5 ）维修或更换磨损的活塞、活塞环，恢复气缸密封性能；

（ 6 ）定期检查气缸，发现磨损及时修复或更换。

四、活塞式压缩机常见故障：电机故障      

       

 

1. 故障表现  

压缩机电机的常见故障包括：定子绕组烧毁、转子断条、轴承磨损等。这些故障可能导致电机运行电流异常、噪声振动加大、绝缘电阻降低、定子温度升高等。严重时甚至会造成压缩机 " 卡死 " 、电机起火等事故 [9] 。  

2. 原因分析  

引起电机故障的原因主要有：

（ 1 ）电机选型不当，容量过小，长期过载运行；

（ 2 ）电源电压不稳或不对称，电流超过额定值；

（ 3 ）定子绕组绝缘老化失效，发生匝间短路；

（ 4 ）电机通风不良，散热条件差，引起过热；

（ 5 ）轴承间隙过大或润滑不良，造成轴承损坏；

（ 6 ）转子铝条质量差，在应力作用下发生断裂。  

3. 故障诊断与排除  

电机故障的诊断常用绝缘电阻测试、电流监测等方法。例如，用兆欧表测量定子绕组对地绝缘电阻，如低于标准值，则说明存在绝缘损坏；用钳形电流表测量运行电流，如超过额定值，则可能存在过载或供电异常 [10] 。  

排除电机故障的措施包括：

（ 1 ）合理选择电机型号和容量，避免长期过载；

（ 2 ）安装电源稳压装置，确保电压稳定对称；

（ 3 ）采用变频调速，实现柔性启动，降低冲击电流；

（ 4 ）定期检查电机绝缘电阻，超期或损坏及时更换；

（ 5 ）改善电机通风散热条件，必要时加装冷却风扇；

（ 6 ）优化轴承润滑，定期检查轴承间隙，损坏时及时更换。  

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