某轮风冷7T2 空压机连杆拉断故障分析

（交通运输部烟台打捞局，山东 烟台 264000）

一、故障现象

2021年4月1日0900时，某轮二管轮在检修一号水冷空压机时，启动二号空压机为主用空压机，发现二号风冷空压机不打气，中冷器压力表没有示数。立即停止二号空压机，进行检修。打开曲轴箱道门，发现低压端连杆被拉断。连杆瓦断口呈现撕裂伤，连杆大端断口呈斜切口。

图1 被拉断的一级压缩连杆大端

二、活塞式7T2型空压机工作原理

1.设备介绍

活塞式7T2型压缩机是用于提供从300PSIG（21.2kg/c㎡）到500PSIG（35.2kg/c㎡）的空气压力。7T2型压缩机为小型两级往复式压缩机，其压缩比和中间冷却器效率设计合理，高压空气源供应可靠。

基本工作原理如下：空气通过进气滤清器 和进气阀进入第一级气缸。在气缸中被压缩，并通过排气阀排到中间冷却器管道，第一级压缩形成的热量被散去。由于风扇轮的作用使冷却空气在中间冷却器翅片管中通过。第二级进气阀吸入冷却空气，送入第二级气缸，并在气缸内空气被进一步压缩到最终压力。并通过后冷却器和冷凝水分离器被强制排到外部空气系统。

2.启动卸载系统

此系统的目的是压缩机停止时释放气缸压 力，容许在轻载情况下进行启动，增加驱动装置 和皮带的使用寿命，降低过载继电器跳闸的可能 性。系统按以下方法进行操作。

如图2和图3所示，离心式卸载装置连接在曲轴端，这样当压缩机在运行时，离心力作用在卸荷铁上，并向外摆动（参见图2）。当压缩机停止时，卸荷铁缩回。推力销弹簧将柱塞和推力销向外移动，推动导向阀，截留的空气压力通过曲轴箱端盖上的管道气缸和中间冷却器排出，并通过进气消声滤清器排放到大气中。（参见图3）当压缩机启动时，离心力作用在卸荷铁上并向外摆动，这使柱塞和推力销向内移动，导向阀关闭。气缸压力泄漏到大气的通道被关闭，压缩机以正常方法泵出空气（参见图2）。

图2 当压缩机在操作时卸荷铁和推力销位置

图3 当压缩机停止时卸荷铁和推力销位置

三、故障原因分析

连杆拉断可能有如下几个原因。

1.润滑油润滑质量不好

如没有及时不加油或使用了油品质量差的润滑油。曲轴箱内的运动部件得不到有效润滑，运动部件就会产生磨损，连杆轴瓦长时间偏磨，连杆产生机械疲劳，机器运转时，一旦遭受冲击，最终就会造成连杆断裂的严重后果。

2.空压机装配不合格

如果空压机在拆装时，有部件装配不合适，那当机器运转时，在曲轴的推、拉、抛作用下，连杆无法正常运动，连杆就会在弯扭力作用下产生裂纹并断裂，连杆轴瓦和连杆体分离，连杆大端损坏，连杆从曲轴上脱落。

3.活塞拉缸

如果活塞环断裂，活塞在缸套中运动受阻，一旦拉缸，就会有连杆受力断裂的风险。

4.机器受到外力冲击

如果机器在运转时，受到外力冲击震动，那么曲轴箱内的运动部件极有可能损坏，从而造成连杆断裂的后果。

5.曲轴箱压力过高

如果启动卸载系统的放空阀卡住，高压气体进入曲轴箱，造成曲轴箱高压，当活塞下行吸气时，阻力增大。活塞上行时，压缩空气经过中冷器，通过卡住的放空阀再次进入曲轴箱，造成曲轴箱压力进一步加大。随着机器运转的进行，连杆产生弯曲形变，连杆弯曲后，抗交变负荷能力下降，在电机高速、高负荷运转情况下，连杆最终被拉断。

四、故障原因排查与分析

1.故障原因排查

1.1 润滑油润滑不好的原因被排除。因为二管轮在2021年3月20日刚换的润滑油，且用的润滑油是厂家指定的专用合成润滑油XL740HT，并且换油时并未发现曲轴箱内存在金属颗粒，而且此空压机在这段时间一直作为备用机使用，启动次数屈指可数，这么短的时间磨断连杆瓦的可能性微乎其微，同时除低压连杆被拉断外，高压连杆和各运动部件都保持完好，所以不存在润滑不好的问题。

1.2 空压机装配不合格的原因被排除。这台空压机在2020年12月初进行过拆检，拆检时并未发现连杆瓦等运动件有磨损的问题。此后机器正常运转四个月，所以不存在空压机装配不合格的问题。

1.3 活塞拉缸的原因被排除。连杆拉断后，从缸套中取出活塞，发现缸套完好，活塞环也未出现断裂的现象，所以不存在活塞拉缸导致连杆拉断的问题。

1.4 机器受到外力的原因被排除。除低压端连杆被拉断外，空压机外观和各运动件都保持完好，所以不存在机器受到外力冲击的问题。

1.5 曲轴箱高压导致连杆拉断被确定。拆下放空阀前的挺柱，发现挺柱与铜套之间存在卡顿的现象，并且放空阀内部也存在锈渣的痕迹。由此可见，放空阀卡住导致曲轴箱高压，从而造成连杆拉断的可能性最大。

2.故障分析

放空阀是启动卸载系统的重要组成部分，7T2型空压机就是依靠放空阀的开关来实现启动卸载的目的。当放空阀卡住，卸荷铁和推力销处在图4位置。此时空压机正在运转，一级压缩的气体进入中冷器，然后通过中冷器与放空阀的连接管到达放空阀，放空阀被卡住无法关闭，压缩气体就通过放空阀与曲轴箱之间的管路进入了曲轴箱，随着机器的运转，曲轴箱内的压力越来越好高，当活塞下行吸气时，阻力增大。活塞上行时，压缩空气经过中冷器，通过卡住的放空阀再次进入曲轴箱，造成曲轴箱压力进一步加大。造成了一级活塞在给曲轴箱“打气”的现象，随着机器运转的进行，活塞下行阻力越来越大，上行冲击也越来越大，最终连杆产生弯曲形变，连杆弯曲后，抗交变负荷能力下降，在电机高速、高负荷运转情况下，连杆最终被拉断。

图4 当压缩机在操作时放空阀卡住的情况下卸荷铁和推力销的位置

结语

风冷活塞式7T2型空压机本身具有启动卸载系统，可实现自动卸荷的功能，但当放空阀卡住故障时，却会造成连杆拉断的严重后果。而且通过咨询厂家技术工程师，得知7T2机型活塞式空压机由于放空阀卡住，导致曲轴箱高压拉断低压连杆的事故多有发生。提醒我们在启动7T2型空压机时，一定要在机旁进行观察，一旦发现曲轴箱压力升高，即量油孔有气体排出，要及时断电停机，然后拆卸检修放空阀和挺柱，避免曲轴箱高压连杆被拉断事故的发生。