Обеспечение безопасности и увеличение ресурса компрессора

 

 

При эксплуатации компрессоров неизбежно возникает комплекс проблем с преждевременным выходом их из строя и созданием аварийных ситуаций, что приводит к внеплановым остановкам промышленных объектов, нарушению технологического режима. Относительно низкая эксплуатационная надежность отечественных  компрессоров (ресурс компрессора ЗИФ производства ОАО «Арсенал» 40 тыс. часов, а аналогичного компрессора фирмы Атлас Копко 70 тыс. часов). Статистические данные исследований аварий и неполадок компрессоров свидетельствуют о необходимости их квалифицированного обслуживания, своевременного обнаружения и устранения неисправностей.

К числу приоритетных способов увеличения ресурса компрессора, снижения количества аварий относятся повышение квалификации обслуживающего персонала и внедрение средств диогностики технического состояния компрессора. Известны многие инструментальные методы диагностики и контроля. Мы хотим остановиться на оригинальном методе, который имеет большое будущее, он позволяет вести безразборный систематический контроль технического состояния агрегатов машины, имеющих замкнутую систему смазки, по параметрам смазочного материала. Аналогичный  способ диагностики, основанный на комплексе физико-химических и спектральных методов анализа проб работающего масла, широко используется, особенно за рубежом, и обеспечивает повышение надежности машин за счет своевременного выявления неисправностей и экономию смазочных материалов, так как масло меняется не по истечении часов работы, а по фактическому его состоянию. В исправном и квалифицированно обслуживаемом компрессоре качественное масло может работать в 1,5…2 раза дольше, чем указано в инструкции. Установить оптимальное время замены масла можно используя маслотестер ООО «Химмотолог».

В отличие от дорогостоящих приборов, требующих предварительного отбора пробы, доставки ее в лабораторию, он позволяет на месте работы компрессора за 10…30 минут, не выводя оборудование из эксплуатации, обнаружить по изменению вязкости, вязкостно-температурного показателя, плотности, наличию намагничиваемых частиц износа, корозионному воздействию масла на медь, прокачиваемости при низких температурах работоспособность работающего смазочного материала, его соответствие паспорту качества и установить неисправности системы смазки (фильтрации), очистки воздуха от пыли, определить состояние узлов трения (по форме и размерам намагничиваемых частиц износа) и т.д.

На рисунке 1 представлен внешний вид маслотестера. Трубку прибора опускают в картер через маслозаливную горловину при температуре 40 ?С, затем сжимают и отпускают пружину, включая секундомер. Маслотестер позволяет  как бы заглянуть в картер компрессора, увидеть через прозрачную стенку внешний вид поступающего из картера масла. В случае срабатывания антипенной присадки на поверхности масла собираются пузырки с воздухом, в случае срабатывания деэмульгирующей присадки масло мутнеет. За счет создавшегося в ёмкости маслотестера разрежения поплавок увеличивается в объеме и всплывает на поверхность поступающего в ёмкость масла. При этом разрежение в емкости падает (за счет поступившего масла), поплавок утяжеляется. Когда его плотность становится равной плотности масла, он останавливается и, отрываясь от поверхности масла, тонет. Момент отрыва фиксируется по шкале на ёмкости, что позволяет определить действительную плотность масла. При достижении уровня масла отметки 20 мл фиксируется время, которое является косвенным показателем вязкости  при температуре 40 ?С. Многие современные компрессорные масла содержат загущающую присадку, которая повышает вязкость и индекс вязкости (чем выше индекс вязкости, тем медленнее меняется вязкость масла при повышении или понижении температуры). Высоким индексом вязкости обладают синтетические масла. Уменьшение вязкости свидетельствует о разрушении загущающей присадки, определяемое по вязкостно-температурному показателю.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Маслотестер.

1 – цилиндрическая емкость; 2 – резиновый поршень; 3 – шток; 4 – пружина; 5 – крышка; 6 – шуруп; 7 – поплавок; 8 – дисплей термопары; 9 – держатель; 10 – трубка для масла; 11 – трубка термопары; 12 – датчик термопары; 13 – магнит; 14 – медная проволока; 15 – отверстие для забора масла.

 

Для этого определяют вязкость в секундах при температуре 20 ?С (можно при температуре окружающего возуха, например, в компрессорной при +12 или на открытой площадке при -5…+25 ?С ), чем ниже температура, тем точнее результат. Оптимальной выбрана  температура +20 ?С, потому что интервал температур от +20 до +40 ?С позволяет определить степень разрушения загущающей присадки, загрязненность механическими примесями, влагой или продуктами окисления, а также принадлежность исследуемого масла к минеральному или синтетическому. В случае определения вязкостей при других температурах необходимо, соблюдать рекомендуемый  интервал. Сравнивая полученные вязкость, вязкостно-температурный показатель, плотность, низкотемпературную прокачиваемость (при минусовых температурах), можно определить  реальную работоспособность масла, природу его происхождения (контрафактный продукт может стать причиной выхода из строя компрессора).

Далее определяем состояние узлов трения по наличию намагничиваемых частиц износа в работающем масле. Для этого после определения вязкости, вязкостно-температурного показателя, плотности и прокачиваемости масла из картера компрессора вынимается маслотестер, на конце трубки которого установлены магнит и медная скоба.

Сначала визуально определяют наличие намагничиваемых частиц износа. Человеческий глаз видит частицы размером 100 и более микрон. Обнаруживаемые невооруженным взглядом на магните частицы износа свидетельствуют об аварийном износе. Для того, что бы убедиться в отсутствии ошибки анализа или для выявления постоянного источника износа, компрессор включают в работу  на 10-30 минут, останавливают, вновь опускают в картер маслотестер, не доводя магнит до дна. В случае повторного обнаружения видимых человеческим глазом частиц износа компрессор останавливают для выяснения механизма износа (по геометрии и размерам частиц износа) и устранения его причины. Если визуально частицы износа не обнаруживаются, магнит внимательно рассматривают с помощью лупы  (десятикратного увеличения). Наличие частиц износа размером до 15 микрон свидетельствует о нормальном износе, что свойственно рабочим узлам трения. В таблице 1 приведены размеры и формы частиц, характеризующие различные виды износа.

Таблица 1 — Зависимость вида износа от характеристик частиц износа.

Характеристика частиц Форма частиц Поверхность Цвет Линейные размеры, мкм Отношение толщины к линейному размеру Неисправность
Нормальное изнашива-ние Неправильная Гладкая Серебристый 

жёлтый

1 — 5 1:2 или 1:5
Жесткое сколывание Неправильная Грубая Серебристый
черный
11 — 150 От 1:6 до1:40 Высокие нагрузки
шестерни
Микрорезание Грубая, боковые гладкие Серебристый длина от
200 до 2500
От 1:5 до 1:50 Разрушение зубьев передач, роликовых подшипников
Усталостная Неправильная Грубая Серебристый 11 — 200 От 1:2 до 1:10 Износ подшипников скольжения
Усталостно-сферическая Гладкая Серебристо-
черный
1 — 100 1:1 Износ подшипников качения, кавитационное разрушение
Усталостно-лепестковая Неправильная окружность, «роза» Гладкие Серебристый 10 — 100 От 1:5 до 1:30 Износ зубьев передач, шариковых
подшипников

Далее определяется коррозионное воздействие работающего масла на медь. В случае разложения антикоррозионной присадки и накопления продуктов окисления в масле оно вызывает коррозию медной скобы. На рисунке 2 показана эталонная шкала. В случае коррозии масло теряет свою работоспособность и становится причиной преждевременного выхода из строя узлов трения компрессора.

 

Рис. 2. Эталон коррозии.

 

Кроме вышеперечисленных показателей качества, определяются моюще-диспергирующие свойства диагностируемого масла по известному методу масляного пятна. Для этого капля масла наносится на фильтровальную бумагу. Масло, утратившее свои моюще-диспергирующие свойства, имеет малую площадь диффузии. На рисунке 3 показаны масла с низким (а) и высоким (б) уровнем диспергирующих свойств, рассчитываемых по формуле:

ДС = 1 — ( d2 / D2),

где d — средний диаметр центрального ядра, мм;

D — средний диаметр внешнего кольца зоны диффузии, мм.


Рис. 3. Метод масляного пятна.

а — масло с низким уровнем диспергирующих свойств,

б — масло с высоким уровнем диспергирующих свойств

 

Полученная величина является численным показателем качества работающего масла и выражается в условных единицах. По результатам исследований работающих компрессорных масел, качество масла считается неудовлетворительным, если его диспергирующие свойства меньше 0,35. В этом случае масло необходимо заменить. В таблице 2 приведены результаты диагностики винтового компрессора ЗИФ-ПВ 6/0,7, отработавшего 500 часов.

Таблица 2 — Результаты диагностики винтового компрессора ЗИФ-ПВ 6/0,7.

Наименование показателей качества Масло Примечание
ХА-30 свежее ХА-30 после 500 часов работы
Вязкость при 20 °C, сек 65 89 Компрессор эксплуатируется в открытом помещении. Диагностика проводилась при температуре окружающей среды -27 °C.
Вязкость при 40 °C, сек 32,9 39,3
Вязкостно-температурный показатель 0,5 0,44
Плотность, ед. 18,5 19
Коррозия на медь, балл А В
Наличие намагничиваемых частиц износа
количество 0 4
форма сферическая
размеры 2 частицы > 100 мкм
Прокачиваемость при температуре — 27 °C, с. 27200 31900*

 

* анализ проведен при -27 °C в лаборатории.

 

Рис. 4. Компрессор ЗИФ-ПВ 6/0,7.

 

По результатам диагностирования маслотестером рекомендовано:

—        заменить воздушный, масляный фильтры и масло;

—        перейти на масло КП-8С, обладающее большим ресурсом;

—        провести диагностику маслотестером через 300 часов работы.

Из таблицы 2 видно, что за 500 часов работы масло потеряло свою работоспособность из-за разрушения антикоррозионной присадки (балл В), наличия видимых частиц износа размером более 100 мкм, значительно увеличились вязкость (на 19,5 %) и плотность (на 0,5 ед.).

Авторы статьи: Коллектив ООО «Химмотолог»

 Posted by at 07:53