消防用活塞式空氣壓縮機(jī)應(yīng)用淺析

盧錦忠

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消防用活塞式空氣壓縮機(jī)應(yīng)用淺析

盧錦忠

福建省公安消防總隊(duì)后勤部

活塞式空氣壓縮機(jī)在消防中的應(yīng)用越來(lái)越頻繁。目前，消防部隊(duì)使用的空氣壓縮機(jī)主要是為空氣呼吸器的氣瓶等提供充氣保障。但是，消防部隊(duì)在使用空氣壓縮機(jī)的過(guò)程中仍存在著諸多問(wèn)題，影響了消防救援的及時(shí)性與有效性。該文針對(duì)漏油、過(guò)熱、異響等幾種常見(jiàn)故障，分析故障產(chǎn)生的原因及其排除方法，并提出合適的裝備配置建議。

消防 空氣壓縮機(jī) 故障分析

1 空氣壓縮機(jī)概況

空氣壓縮機(jī)按工作原理可分為速度式和容積式兩大類：速度式空氣壓縮機(jī)的工作原理是：氣體在高速旋轉(zhuǎn)葉輪的作用下，得到較大的動(dòng)能，隨后在擴(kuò)壓裝置中急劇降速，使氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成勢(shì)能，從而提高氣體壓力；容積式空氣壓縮機(jī)的工作原理是：通過(guò)直接壓縮氣體，使氣體容積縮小而達(dá)到提高氣體壓力的目的。容積式根據(jù)氣缸測(cè)活塞的特點(diǎn)又分為回轉(zhuǎn)式和往復(fù)式兩類。

2 活塞式空氣壓縮機(jī)工作原理

在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞向右移動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)活塞左腔的壓力低于大氣壓力，吸氣閥開(kāi)啟，外界空氣吸入缸內(nèi)，這個(gè)過(guò)程稱為壓縮過(guò)程。當(dāng)缸內(nèi)壓力高于輸出空氣管道內(nèi)壓力后，排氣閥打開(kāi)。壓縮空氣送至輸氣管內(nèi)，這個(gè)過(guò)程稱為排氣過(guò)程。活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)形成的。曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為滑動(dòng)——活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其工作原理如圖 1所示：

1 —排氣閥；2 —?dú)飧祝? —活塞；4 —活塞桿；5 —滑塊；6 —連桿；7 —曲柄；8 —吸氣閥；9 —閥門(mén)彈簧。

這種結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)在排氣過(guò)程結(jié)束時(shí)總有剩余容積存在。在下一次吸氣時(shí)，剩余容積內(nèi)的壓縮空氣會(huì)膨脹，從而減少了吸入的空氣量，降低了效率，增加了壓縮功。且由于剩余容積的存在，當(dāng)壓縮比增大時(shí)，溫度急劇升高。故當(dāng)輸出壓力較高時(shí)，應(yīng)采取分級(jí)壓縮。分級(jí)壓縮可降低排氣溫度，節(jié)省壓縮功，提高容積效率，增加壓縮氣體排氣量。

3 活塞式空氣壓縮機(jī)在消防部隊(duì)?wèi)?yīng)用現(xiàn)狀

3.1 主要技術(shù)參數(shù)

目前消防部隊(duì)使用的空氣壓縮機(jī)主要是為空氣呼吸器的氣瓶提供充氣保障。其主要技術(shù)參數(shù)如下：

(1) 氣瓶規(guī)格：主要有2L、3L、4.7L、6.8L及9L。

(2) 氣瓶工作壓力：30MPa。

(3) 主要品牌：德國(guó)寶華BAUER、意大利COLTRI SUB、美國(guó)MSA、意大利HIGHAIR等。

(4) 主要排量：100L/min、200 L/min、215 L/min、240 L/min、265 L/min、300L L/min、500 L/min、600 L/min等。

(5) 動(dòng)力源：220V、380V、柴油驅(qū)動(dòng)。

主要特點(diǎn)有：充氣量大，氣瓶數(shù)量多；充氣時(shí)間要求快速。

3.2 常見(jiàn)故障原因及故障排除

消防部隊(duì)在使用空氣壓縮機(jī)的過(guò)程中存在的主要問(wèn)題有：只會(huì)實(shí)際操作使用，維護(hù)保養(yǎng)意識(shí)不強(qiáng)；充氣時(shí)安全保護(hù)意識(shí)不強(qiáng)；當(dāng)遇到故障時(shí)無(wú)法及時(shí)解決；使用人員固定性不強(qiáng)，往往剛學(xué)會(huì)正常使用及維護(hù)后即調(diào)離崗位，新人員缺乏培訓(xùn)。

下面就漏油、過(guò)熱、異響等幾種常見(jiàn)故障，分析其產(chǎn)生的原因與故障排除的方法。

3.2.1 漏油故障

在空壓機(jī)的日常操作中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)空壓機(jī)漏油現(xiàn)象，外表有潤(rùn)滑油溢出。

空壓機(jī)漏油故障原因有：(1) 油封脫落或油封缺陷漏油；(2) 主軸松曠導(dǎo)致油封漏油；(3) 結(jié)合面滲漏，進(jìn)、回油管接頭松動(dòng)；(4) 皮帶安裝過(guò)緊導(dǎo)致主軸瓦磨損；(5) 鑄造或加工缺陷也會(huì)造成空壓機(jī)漏油現(xiàn)象。

空壓機(jī)漏油故障判斷與排除方法：

(1) 空壓機(jī)漏油，要注意觀察油封部位，檢查油封是否有龜裂、內(nèi)唇口有無(wú)開(kāi)裂或翻邊。有上述情況之一的應(yīng)更換；檢查油封與主軸結(jié)合面是否劃傷與缺陷，存在劃傷與缺陷的應(yīng)予更換。檢查回油是否暢通，回油不暢使曲軸箱壓力過(guò)高導(dǎo)致油封漏油或脫落，必須保證回油管最小管徑，并且不扭曲、不折彎，回油順暢。檢查油封、箱體配合尺寸，不符合標(biāo)準(zhǔn)的予以更換。

(2) 用力搬動(dòng)主軸檢查頸向間隙是否過(guò)大，間隙過(guò)大應(yīng)同時(shí)更換軸瓦及油封。

(3) 檢查各結(jié)合部密封墊密封情況，修復(fù)或更換密封墊；檢查進(jìn)、回油接頭螺栓及箱體螺紋并擰緊。

(4) 空壓機(jī)漏油檢查并重新調(diào)整皮帶松緊程度，拇指按下10mm為宜。

(5) 空壓機(jī)漏油，需要檢查箱體鑄造或加工存在的缺陷，修復(fù)或更換缺陷件。

3.2.2 過(guò)熱故障

在空壓機(jī)的日常操作中，會(huì)因空壓機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)作而出現(xiàn)空壓機(jī)過(guò)熱故障?？諌簷C(jī)過(guò)熱故障現(xiàn)象表現(xiàn)為空壓機(jī)排氣溫度過(guò)高或運(yùn)轉(zhuǎn)部位發(fā)燙。

空壓機(jī)過(guò)熱故障原因有：(1) 松壓閥或卸荷閥不工作； (2) 氣制動(dòng)系統(tǒng)泄露嚴(yán)重；(3) 運(yùn)轉(zhuǎn)部位供油不足及拉缸。

空壓機(jī)過(guò)熱故障判斷與排除方法：

(1) 進(jìn)氣卸荷時(shí)檢查松壓閥組件，有卡滯的清洗排除或更換失效件。排氣卸荷時(shí)檢查卸荷閥有堵塞或卡滯的要清洗修復(fù)或更換失效件，有效排除空壓機(jī)過(guò)熱故障。

(2) 檢查制動(dòng)系統(tǒng)件和管路。

(3) 活塞與缸套之間潤(rùn)滑不良、間隙過(guò)小或拉缸均可導(dǎo)致過(guò)熱，遇該情況應(yīng)檢查、修復(fù)或更換失效件。

3.2.3 異響故障分析

在空壓機(jī)日常使用的過(guò)程中，空壓機(jī)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異響，例如：金屬撞擊聲，均勻的敲擊聲，摩擦嘯叫聲的空壓機(jī)異響故障。

空壓機(jī)異響故障原因有：(1) 連桿瓦磨損嚴(yán)重，連桿螺栓松動(dòng)，連桿襯套磨損嚴(yán)重，主軸磨損嚴(yán)重或損壞產(chǎn)生撞擊聲；(2) 皮帶過(guò)松，主、被動(dòng)皮帶槽型不符造成打滑產(chǎn)生空壓機(jī)異響；(3) 空壓機(jī)運(yùn)行后沒(méi)有立即供油，金屬干摩擦產(chǎn)生空壓機(jī)異響；(4) 固定螺栓松動(dòng)；(5) 緊固齒輪螺母松動(dòng)，造成齒隙過(guò)大產(chǎn)生空壓機(jī)異響敲擊聲；(6) 活塞頂有異物。

空壓機(jī)異響故障判斷與排除方法：

(1) 空壓機(jī)異響時(shí)，檢查連桿瓦、連桿襯套、主軸瓦是否磨損、拉傷或燒損，連桿螺栓是否松動(dòng)，檢查空壓機(jī)主油道是否暢通；建議更換磨損嚴(yán)重或拉傷的軸瓦、襯套、主軸瓦，擰緊連桿螺栓，用壓縮空油孔對(duì)準(zhǔn)空壓機(jī)進(jìn)油孔；疏通主油道。重新裝配時(shí)，應(yīng)注意主軸軸承。

(2) 空壓機(jī)異響時(shí)，檢查主、被動(dòng)皮帶輪槽型是否一致，不一致請(qǐng)更換，并調(diào)整皮帶松緊度。

(3) 檢查潤(rùn)滑油進(jìn)油壓力、機(jī)油管路是否破損、堵塞，壓力不足應(yīng)立即調(diào)整、清理、更換失效管路；檢查潤(rùn)滑油的油質(zhì)及雜質(zhì)含量，并與使用標(biāo)準(zhǔn)比較，超標(biāo)時(shí)應(yīng)立即更換；檢查空壓機(jī)是否供油，若無(wú)供油，應(yīng)立即進(jìn)行全面檢查。

(4) 檢查空壓機(jī)固定螺栓是否松功并予以緊固，有助于緩解空壓機(jī)異響。

(5) 齒輪傳動(dòng)的空壓機(jī)還應(yīng)檢查齒輪有否松動(dòng)或齒輪安裝配合情況，螺母松動(dòng)的擰緊螺母，配合有問(wèn)題的應(yīng)予更換。

(6) 清除異物，有助于緩解空壓機(jī)異響。

4 消防部隊(duì)空氣壓縮機(jī)配置建議

消防部隊(duì)使用空氣壓縮機(jī)的主要用途是為正壓式空氣呼吸器、長(zhǎng)管呼吸器等提供充氣及氣源保障任務(wù)?，F(xiàn)在空氣壓縮機(jī)已不再是單一的一種設(shè)備，往往都會(huì)配套其他輔助設(shè)備（如防爆箱、儲(chǔ)氣瓶等）。特別是防爆充氣箱的配置可以最大限度保障充氣過(guò)程的安全性。而且整個(gè)系統(tǒng)均通過(guò)各種電子設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)整個(gè)充氣過(guò)程的自動(dòng)化及智能化。在保障實(shí)際需要的前提下，應(yīng)該盡可能配置更安全、更人性化的先進(jìn)設(shè)備，保障消防部隊(duì)執(zhí)行各類復(fù)雜任務(wù)，全面提升公安消防部隊(duì)滅火救援能力。下面針對(duì)使用主體的不同，提出三種配置方案：

4.1 方案一

本方案適應(yīng)充氣需求量大，日充氣量40~60瓶6.8L氣瓶（適合戰(zhàn)勤保障大隊(duì)），如圖2所示。

圖2 戰(zhàn)勤保障大隊(duì)空氣壓縮機(jī)配置方案

該方案包含600L空氣壓縮機(jī)、6×50L儲(chǔ)氣系統(tǒng)、4瓶防爆箱。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：(1) 充氣快速，最快3分鐘可以完成4個(gè)6.8L氣瓶充氣至30MPa；(2) 采用階梯系統(tǒng)，可以最大限度保證氣瓶充氣時(shí)壓力差；(3) 自動(dòng)開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)及故障自動(dòng)停機(jī)，智能化程度高；(4) 操作方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，安全性高。

4.2 方案二

本方案適應(yīng)充氣需求量中等，日充氣量20~40瓶6.8L氣瓶（適合特勤中隊(duì)等），如圖3所示。

圖3 特勤中隊(duì)空氣壓縮機(jī)配置方案

該方案包含300L或265L空氣壓縮機(jī)、2瓶防爆箱。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：(1) 充氣速度中等，安全性高；(2) 自動(dòng)開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)及故障自動(dòng)停機(jī)，智能化程度高；(3) 操作方便，維護(hù)簡(jiǎn)單。

4.3 方案三

本方案適應(yīng)充氣需求量較小，日充氣量10~20瓶6.8L氣瓶（適合普通中隊(duì)），如圖4所示。該方案包含100L空氣壓縮機(jī)、單瓶防爆箱。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：（1）移動(dòng)方便，隨機(jī)性強(qiáng)；（2）操作簡(jiǎn)單。

5 總結(jié)

本文針對(duì)活塞式空氣壓縮機(jī)在消防救援中的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)各類應(yīng)用故障進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出了解決方法，并根據(jù)實(shí)際需要，提出了先進(jìn)的配備方案，這將有助于全面提升公安消防部隊(duì)滅火救援能力。

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