Ремонт поршневого компрессора

 

Главные детали компрессора совершают вращательное или относительное поступательное дви­жение, поэтому они подвержены интенсивному износу.

Основные виды износа в деталях поршневого компрессора связаны с харак­тером движения и действующими нагрузками и могут быть следу­ющими:

1) коленчатый вал – изменение формы и размеров шатун­ных и коренных шеек вала, трещины в местах перехода шеек к щекам, прогиб;

2) коренные подшипники – износ баббитовой заливки, коробление вкладышей;

3) шатун – изгиб шатуна, износ вкладышей, вытягивание шатунных болтов;

4) крейцкопф – износ направляющих и пальца;

5) шток – износ штока в месте прохода через сальник, изгиб, срыв резьбы;

6) поршень – износ отверстий для установки поршневых колец, износ колец;

7) цилиндр – изме­нение формы цилиндра (овальность, конусность, бочкообраз-ность);

8) клапаны – износ пружин и рабочих поверхностей седла и тарелки клапана.

По сроку службы детали можно разделить на три группы:

1) быстроизнашивающиеся сменные – поршневые кольца, на­бивка сальника, клапанные пластины и пружины;

2) со средним сроком службы – вкладыши коренных подшипников и шатуна, пальцы шатуна и крейцкопфа;

3) с длительным сроком службы – коленчатый вал, шатун, крейцкопф, цилиндры, поршни.

Подготовка к ремонту заключается в остановке компрессора, отключении от электросети, освобождении от продукта, чистке, продувке, подборе инструмента, приспособлений и запасных частей.

В начале разборки демонтируются наружные трубопроводы, вентили, манометровый щит, масляные фильтры, водяной трубо­провод компрессора и полумуфта маховика.

Компрессор имеет ряд однотипных деталей: клапаны, вкла­дыши подшипников, крепежные изделия и т. д., которые либо подгонялись при первоначальной сборке, либо прирабатывались в процессе работы с сопрягаемыми деталями; поэтому после ре­монта их надо устанавливать на прежние места. При разборке необходимо проверять наличие маркировки у одинаковых дета­лей и при ее отсутствии наносить керном на нерабочие места соединяющихся деталей условные знаки или выбивать одинаковые цифры.

При последующей разборке компрессора снимаются крышки цилиндров, нагнетательные клапаны с буферными пружинами, демонтируются клапанные доски, открываются боковые крышки картера и проворачивается коленчатый вал так, чтобы поршни оказались в верхнем положении, удобном для снятия всасыва­ющих клапанов. После этого разбирается и извлекается шатун­ный подшипник и при помощи рым-болтов вынимается поршень с шатуном, при помощи съемника снимается маховик, а затем открывается крышка сальника. Далее разбираются сальник, всасывающие и нагнетательные вентили. При разборке проводится дефектация деталей.

Коленчатые валы и коренные подшипники. Ревизия коленчатого вала и коренных подшипников проводится не реже одного раза в год. При этом проверяются:

1) состояние вала, его щек, шеек, галтелей с целью обнаружения задиров и забоин;

2) биение шеек, овальность и конусность;

3) наличие поверхностных и внутренних трещин вала;

4) поло­жение оси вала по расхождению щек.

Проверка состояния коленчатого вала начинается с проверки зазоров в соединении вала с коренными подшипниками с помощью щупа, в соединении шатунных шеек с шатуном и проверки поло­жения оси вала по расхождению щек. Эти виды контроля могут указывать на взаимный износ сопрягаемых поверхностей колен­чатого вала, коренных подшипников, шатуна.

Если отклонение формы превышает допустимые пределы, шейки шлифуют. Допускаемое уменьшение диаметра составляет 3% от первоначального значения диаметра. При большом износе вал протачивается, и привариваются рубашки, состоящие из двух половинок. Сварные швы соединяют половинки рубашки между собой и с шейкой вала. Крутящий момент на шейке вала незначи­телен, и сварных швов достаточно для обеспечения прочности соединения.

Задиры и забоины, обнаруженные на шейках и галтелях колен­чатого вала исправляются шлифовкой или проточкой с последу­ющей шлифовкой. Проточке подвергаются коренные и шатунные шейки, если овальность и конусность превышают максимальный допуск 0,15 мм. Отклонения диаметра отремонтированных шеек не должны превышать нормальных допусков на овальность и конусность: для коренных шеек – 0,03 мм, шатунных шеек – 0,01 мм; на биение – 0,05 мм. Расхождение щек должно быть не выше 0,14 мм или 0,00025s (где s – ход поршня). Восстановле­ние номинального значения диаметра шеек возможно путем на­плавки и последующей шлифовки. Трещины устраняются завар­кой, а прогиб вала – правкой механическим, термическим и термо­механическим способами.

При осмотре коренных подшипников выполняются следующие работы:

1) проверяется расхождение щек коленчатого вала в двух положениях;

2) проверяется зазор у верхнего вкладыша для вертикальных компрессоров и у боковых вкладышей для гори­зонтальных компрессоров;

3) осматривается баббитовая заливка подшипников;

4) проверяется прилегание поверхностей вкла­дышей к шейкам вала и к корпусам подшипников.

Боковые зазоры проверяются щупом, а верхние – оттиском свинцовой проволоки диаметром 1 – 1,5 мм, которую заклады­вают под верхний вкладыш. После этого устанавливается и затягивается верхняя крышка подшипника, затем подшипник разбирается и свинцовая проволока измеряется с помощью штангенциркуля или микрометра.

Основной вид износа подшипников скольжения – изменение размеров и формы антифрикционной заливки. При небольшом увеличении зазора между заливкой и валом возможно уменьшение этого зазора при снятии прокладок между половинками вклады­шей. Основным же методом ремонта подшипников является пере­заливка антифрикционного сплава с последующей расточкой, шабрением и пригонкой по шейке вала.

Заливка осуществляется вручную или центробежным спосо­бом. Качество заливки должно быть такое, чтобы вкладыш при обстукивании молотком давал чистый звук. Дребезжащие и глу­хие звуки указывают на то, что заливка местами не пристала к вкладышу.

Шатун. Стержень шатуна и шатунные болты проверяются на трещины с помощью керосина. При наличии трещин шатун необходимо заменить.

Прогиб стержня шатуна устраняется правкой в холодном со­стоянии либо с подогревом. Параллельность осей отверстий криво­шипной и крейцкопфной головок шатуна проверяется после уста­новки в отверстия оправок и выверки на специальном приспособле­нии параллельности оправок. Непараллельность свидетельствует о скрученности шатуна. Скрученные шатуны подлежат замене.

Вкладыши головок шатуна при значительной выработке за­меняются. Кривошипная головка имеет разъем, и незначительная выработка вкладышей может компенсироваться уменьшением толщины прокладок в разъеме. При значительной выработке вкладыши заменяются.

 

Рисунок – Приспособление для выпрессовки (а) и запрессовки (б) втулок

крейцкопфной головки шатуна:

1 – втулка; 2 – диск; 3 – болт; 4 – гайка; 5 – оправка.

 

При аналогичных условиях подлежит за­мене и втулка крейцкопфной головки шатуна. Шатунные болты при наличии трещин, сорванной резьбы, а также при вытяжке не ре­монтируются и заменяются новыми.

При осмотре шатунных болтов проверяется целостность шплин­тов, неизменность затяжки болтов, прилегание опорных поверхностей головок болта и гайки, остаточ­ное удлинение болтов. Упругое удлинение болтов из углеродистой стали должно составлять 0,0003, а из легированной стали – 0,0004 длины болта. Длина болта не должна отличаться от установленной при затяжке более чем на 0,03 мм.

Определение остаточного удли­нения шатунного болта осуще­ствляется микрометром.

 

Рисунок – Приспособление для опре­деления величины

остаточного удли­нения шатунных болтов:

1 – основание; 2 – стойка; 3 – микро­метр; 4 – призма; 5 – болт; 6 – планка; 7 – винт.

Проверка затяжки болтов осуществляется на холодном ком­прессоре не ранее, чем через 5 – 6 ч после его остановки. Болты и гайки с дефектной резьбой и наличием острых переходов выбра­ковываются. Выбраковка проводится и при остаточном удлине­нии, превышающем 0,0024L (где L – начальная длина болта). Предельный срок службы шатунных болтов вне зависимости от их состояния не должен превышать 10⁷/n рабочих часов (где n – частота вращения вала, мин^-1).

Крейцкопф. Крейцкопф состоит из стального корпуса, чугунных башмаков с баббитовой заливкой, пальца для крепле­ния шатуна, гайки и муфты для крепления штока. При осмотре и ремонте этой сборочной единицы следует проверить все детали на усталостные трещины и прилегание опорных поверхностей бурта, крейцкопфа, муфты и гайки. Опасные сечения проверяются ультразвуком, цветной дефектоскопией или меловой пробой.

Корпус крейцкопфа подлежит ремонту в следующих случаях:

1) если в отверстиях (проушинах) под палец и на опорных поверх­ностях, сопрягающихся с гайками крепления штока, образовался наклеп;

2) если более чем в 10% отверстий для болтов сорвана резьба;

3) если имеются трещины на корпусе.

Башмак перезаливается в тех случаях, когда после пригонки по направляющей крейцкопфа толщина слоя баббита составляет менее 1,5 мм, а также когда баббит отслоился от тела башмака более чем на 10% поверхности заливки и когда более 15% поверх­ности заливки покрыто трещинами.

Палец крейцкопфа заменяется при наличии изломов и трещин. Ремонт пальца в зависимости от характера и величины износа проводится:

1) шлифованием рабочей поверхности;

2) хромирова­нием с последующим шлифованием;

3) хромированием или на­варкой сталью цапф с последующей механической обработкой и притиркой их с проушинами крейцкопфа.

Овальность и конус­ность рабочей поверхности пальца не должна быть более 0,02 мм. Цапфы должны иметь конусность 1: 20.

При сборке проверяется правильность прилегания друг к другу опорных поверхностей крейцкопфа, муфты и гайки. Зазор между направляющей и ползуном крейцкопфа должен быть равен 0,2 – 0,3 мм.

Шток, имеющий конусность и эллипсность 0,8 мм, протачи­вается и шлифуется. Проточка штока допустима, если его диаметр уменьшится не более чем на 1,0 мм от начального размера. Шток выбраковывается при наличии изломов, трещин и срывов резьбы, превышающих 10% длины резьбы. Сальники заменяются при нали­чии пропуска газа либо после года их непрерывной работы.

Поршни и поршневые кольца. При ревизии поршней обычно проверяется состояние несущей поверхности, крепления поршня на штоке, величина выработки канавок, состояние и степень износа поршневых колец.

Поршень подлежит замене при наличии изломов, трещин, при износе, превышающем допустимые нормы, при разработке канавок для поршневых колец.

Не имеющий изломов и трещин и находившийся в эксплуата­ции поршень ремонтного размера может быть использован в ци­линдре нормального диаметра после его обработки по наружному диаметру, а также обработки канавок для поршневых колец, подторцовки кольцевой поверхности под опорный фланец штока. В поршневых кольцах проверяется рабочая поверхность, за­меряются величины износа кольца и торцевые зазоры. Обнару­женные заусенцы на кромках колец и канавках поршня удаляются напильником или шабером. Торцовый зазор между стенкой ка­навки и поршневым кольцом должен быть равен 0,05 – 0,1 мм. Поршневое кольцо должно утопать в канавке поршня на 0,3 – 0,5 мм. Величина износа кольца не должна быть больше 30% первоначальной толщины. Величина соприкосновения поверхности кольца с зеркалом цилиндра должна быть не менее ²/₈ общей длины окружности кольца. На остальной ¹/₃ части допускается зазор до 0,05 мм.

Шток. При изгибе или дефектах резьбы шток подлежит за­мене. Изменение формы (овальность, конусность) поверхности штока в местах ее соприкосновения с набивкой сальника устра­няется шлифовкой. При значительном износе возможно восста­новление номинального диаметра штока хромированием и наплав­кой с последующей проточкой и шлифовкой.

Цилиндры. В процессе работы происходит увеличение диаметра цилиндра по сравнению с первоначальным и искажение правильной геометрической формы. При ревизии проверяется на­личие изъянов на зеркале цилиндра (рисок, задиров, трещин и т.п.). Замер износа цилиндра проводится в трех сечениях (в сред­ней части и на расстоянии 30 – 50 мм от переднего и заднего краев рабочей поверхности) в двух взаимно перпендикулярных напра­влениях для каждого сечения. Цилиндр растачивается в следу­ющих случаях:

1) при наличии продольных рисок глубиной более 0,25 мм или грубых кольцевых задиров, превышающих 10% длины окружности;

2) при бочкообразности 1,25 – 1,5 мм;

3) при овальности 0,5 – 0,6 мм.

При этом допускается увеличение диаметра цилиндра на 2% от проектного размера. Уменьшение толщины стенки после расточки не должно превышать 10% номинальной толщины. При большой степени износа или при повторном ремонте в цилиндр вставляется гильза. Расточенный или новый цилиндр подвергается гидравлическому испытанию со­гласно требованиям и правилам Ростехнадзора.

После расточки цилиндра поршень заменяется другим, с уве­личенным диаметром. При наличии трещин на наружных стенках водяных и воздушных полостей цилиндра ремонт проводится постановкой ввертышей, стальных хомутов с резиновой проклад­кой либо заваркой с последующим гидравлическим испытанием. Цилиндры, имеющие трещины на внутренней поверхности, выбраковываются.

Клапаны. При работе тарельчатых клапанов наблюдается образование отложений в отверстиях седла и тарелки, износ пластин, пружин и ограничителей подъема пластин. При ремонте клапан выпрессовывается из цилиндра. Для выпрессовки клапана соединительный болт делается удлиненным. Это позволяет про­водить выпрессовку клапана при захвате за выступающую резь­бовую часть болта. Детали клапана очищаются и промы­ваются.

При эксплуатации пластины клапанов подвергаются коробле­нию; кроме того, на них могут образовываться трещины. Разру­шенные клапанные пластины подлежат замене. При возможности ремонта пластины с обеих сторон прошлифовываются. Шлифовка проводится только концентрично. После ремонта или изготовле­ния (вырезка, правка, предварительная шлифовка, термообра­ботка, шлифовка) пластины проверяются на плоскостность с по­мощью щупа на контрольной плите.

Ограничитель подъема пластины, изготовляемый из фторо­пласта, при ремонте заменяется новым. Ограничитель с фиксированным положением запрессовывается в цилиндриче­скую канавку, а ограничитель плавающего типа устанавливается при сборке клапана. Пружина всасывающих клапанов в сжатом состоянии не должны создавать противодавление засасываемому газу более 0,002–0,003 МПа. Клапаны выбраковываются в слу­чае пропускания газа. Перед постановкой нового или отрегулиро­ванного клапана проверяется величина подъема его пластины, качество шплинтовки гайки и состояние уплотняющих поверх­ностей внутри полости цилиндра и на корпусе клапана. При необходимости осуществляется притирка поверхности цилиндра, на которую напрессовывается клапан.

 

Рисунок – Приспособление для притирки посадочной поверхности цилиндра под клапан

1 – корпус компрессора; 2 – оправка; 3 – фланец; 4, 6 – направляющие втулки;

5 – пружина; 7, 9 – шайбы; 8 – наждачная бумага.

 

При ревизии предохранительных клапанов проводится раз­борка, чистка и проверка состояния уплотнительных поверх­ностей клапана и его седла. Уплотнительные поверхности клапана и седла, имеющие забоины, риски и дефекты коррозии, протачи­ваются и затем тщательно притираются. Клапан регулируется на давление, превышающее 15% от перепада давления между нагнетанием и всасыванием.

Прямоточные клапаны, устанавливаемые на газовых и воздуш­ных компрессорах, при отсутствии видимых повреждений подвер­гаются испытанию на плотность.

 

 

Рисунок – Приспособление для проверки клапана на плотность

1 – корпус; 2 – прижимной стакан; 3 – клапан.

 

При недостаточной плотности клапан подлежит разборке для выявления причин потери плотности. Такими причинами могут быть поломка пластин с выкрашиванием отдельных участков, появление трещин в пластинах, отложение нагара на седлах клапана.

Поломка пластин обычно видна без разборки клапана. Тре­щины в пластине у места защемления обнаруживаются при отгибании пластины ножом до полного ее открытия. Дефектные пластины заменяются при разборке клапана.

Очистка деталей клапана от нагара осуществляется инстру­ментом без острых граней и кромок во избежание образования рисок на уплотняющих поверхностях.

Разборка и сборка клапанов проводится на кольцевой плите, дающей возможность собрать пластины и седла в пакет деталей.Пакет стягивается по наружному диаметру спе­циальным кольцевым хомутом, а затем после закладки стопорных планок в пазы боковых седел насаживаются кольца крепления. При установке пластин проверяется отклонение их языка в нишу седла. Отсутствие свободного отклонения свидетель­ствует о защемлении пластины между седлами клапана. После сборки клапан продувается сжатым воздухом и испытывается на плотность.

 

Рисунок – Пластинчатый клапан

а – пакет пластин и седел; б – клапан в сборе;

1 – стопорная планка; 2 – кольцо крепления.

 

Фундамент и станина. При осмотре состояния фун­дамента проводится замер и определяется характер осадки, про­веряется наличие трещин и зазоров между фундаментом и полом машинного зала. При проникновении масла в массив фундамента и при образовании в нем трещин фундамент подвергается ремонту. Бетон в местах прохождения трещин или пропитанный маслом удаляется до обнаружения прочного и монолитного слоя. Надеж­ная связь между массивом фундамента и вновь укладываемым бетоном обеспечивается насечкой, очисткой и увлажнением по­верхности фундамента или за счет армирования.

Дефекты станины возможны по следующим причинам:

1) изме­нение положения в результате неравномерной осадки фундамента;

2) изменение геометрии из-за остаточных линейных напряжений;

3) появление изломов и трещин в результате неравномерной затяжки рамы;

4) ослабление крепления к фундаменту.

Станина снимается с фундамента в следующих случаях:

1) при наличии изломов, трещин, раковин;

2) при отставании опорной поверхности станины фундамента более чем на 50% периметра;

3) при уклоне станины, превышающем в продольном и поперечном направлениях 0,2 мм на 1 м длины.

Обкатка компрессора. После ремонта компрессор обкатывается в соответствии с инструкцией при включенной сиг­нализации и системе блокировки. Во время обкатки осущест­вляется наблюдение за температурой подшипников, за подачей смазки к параллелям направляющих, в цилиндры и сальники, за наличием стуков в кривошипно-шатунном механизме и за чисто­той фильтров очистки масла. При нарушении нормальной работы компрессора во время обкатки его необходимо немедленно оста­новить. После обкатки проверяется качество приработки деталей шатунно-поршневой группы.