Обычное обнаружение одновального воздушного компрессора с водяным распылением

Обычное обнаружение одновального воздушного компрессора с водяным распылением

Введение
Одновальные воздушные компрессоры с водяным распылением широко применяются в различных отраслях промышленности благодаря своей способности обеспечивать значительные объемы сжатого воздуха при относительно высоком КПД и умеренных температурных режимах сжатия. Впрыск воды в зону сжатия служит для отвода тепла, снижения температуры нагнетания и повышения изотермического КПД. Регулярная диагностика состояния таких компрессоров является критически важной для обеспечения их надежной, безопасной и экономически эффективной работы. В данной статье рассматриваются типичные подходы к обнаружению неисправностей и оценке технического состояния одновальных компрессоров с водяным распылением.

1. Объекты испытаний
Основными объектами контроля и диагностики на одновальном компрессоре с водяным распылением являются:

1. Приводная система:
   • Электродвигатель (или иной привод): подшипники, статор, ротор, система охлаждения двигателя.
   • Муфта: состояние упругих элементов (если применимо), центровка валов.
2. Ротор компрессора:
   • Основной вал: общее состояние, балансировка.
   • Рабочие колеса (импеллеры): состояние лопаток, ступицы, поверхности проточной части на предмет эрозии, кавитации, загрязнений.
   • Опорные подшипники (радиальные): вибрация, температура, состояние смазки.
   • Упорный подшипник: вибрация, осевое положение, температура.
3. Система сжатия и газодинамические элементы:
   • Входной направляющий аппарат (ВНА): состояние лопаток, механизм регулирования (если есть).
   • Проточные части ступеней сжатия: состояние каналов диффузоров и улиток на предмет нагарообразования, эрозии, коррозии.
   • Воздушные фильтры: степень загрязнения.
4. Система водяного распыления:
   • Форсунки впрыска: степень засорения, износ, равномерность распыла.
   • Трубопроводы подачи воды: целостность, отсутствие засоров или утечек.
   • Насос подачи воды (если отдельный): вибрация, производительность, давление.
   • Система очистки и подготовки воды: эффективность работы.
   • Контроль качества воды: жесткость, содержание солей, pH.
5. Система сепарации воздух/вода:
   • Сепарационный сосуд (обычно встроенный в компрессор): состояние внутренних элементов.
   • Дренажная система: работоспособность автоматических дренажей.
6. Система смазки:
   • Маслобак: уровень масла, температура масла.
   • Масляный насос: давление масла.
   • Масляные фильтры: степень загрязнения.
   • Состояние самого масла: вязкость, кислотное число, наличие воды и механических примесей.
7. Система управления и автоматики:
   • Датчики: температуры (воздуха на входе/выходе, воды, масла, подшипников), давления (воздуха, масла, воды), вибрации.
   • Исполнительные механизмы: клапаны регулировки производительности (если есть), регулирующие клапаны подачи воды.
   • Контроллер: корректность работы алгоритмов управления.

2. Область испытаний
Диагностические испытания проводятся в следующих типичных ситуациях:

• Плановое техническое обслуживание (ПТО): Регулярные проверки состояния для выявления зарождающихся дефектов и прогнозирования ресурса.
• Пуско-наладочные работы: Оценка состояния нового или отремонтированного компрессора после монтажа, подтверждение соответствия паспортным характеристикам.
• Диагностика неявных неисправностей: При появлении косвенных признаков неполадок:
  • Повышенный уровень шума или вибрации.
  • Увеличение температуры нагнетаемого воздуха или подшипников.
  • Повышенное потребление электроэнергии при прежней нагрузке.
  • Снижение производительности или давления нагнетания.
  • Увеличение содержания масла или влаги в сжатом воздухе.
  • Нестабильная работа системы водяного распыления (колебания давления воды, температуры).
  • Частые срабатывания защит.
• Послеаварийный анализ: Определение причин и масштаба повреждений после отказа.
• Оценка остаточного ресурса: Для принятия решений о продлении эксплуатации, ремонте или замене.
• Оптимизация режимов работы: Поиск наиболее экономичных и надежных настроек.

3. Методы испытаний
Основные методы диагностики, применяемые к одновальным компрессорам с водяным распылением:

1. Вибродиагностика:
   • Измерение виброскорости и виброускорения на опорных подшипниках ротора (радиальные и осевые направления).
   • Спектральный анализ вибрации для выявления частотных составляющих, характерных для:
     • Дисбаланса ротора.
     • Расцентровки валов.
     • Дефектов подшипников качения (выкрашивание, износ).
     • Неустановившегося режима течения (вращающийся срыв, помпаж – редко, но возможно).
     • Механического трения.
     • Электромагнитных проблем двигателя.
   • Анализ осевого положения ротора (упорного подшипника).
2. Термография:
   • Контроль температурных полей:
     • Наружных поверхностей корпусов подшипников.
     • Корпусов ступеней сжатия.
     • Электродвигателя (статор, подшипники).
     • Трубопроводов системы водяного распыления и охлаждения.
   • Выявление локальных перегревов, свидетельствующих о трении, плохом теплоотводе, засорении каналов, неисправностях системы охлаждения.
3. Диагностика системы водяного распыления:
   • Визуальный осмотр форсунок (при остановленном агрегате) на засорение, износ отверстий.
   • Проверка давления и расхода воды на входе в компрессор и на коллекторе форсунок.
   • Анализ качества воды: жесткость, электропроводность, pH, содержание взвешенных частиц.
   • Оценка эффективности сепарации (содержание влаги в сжатом воздухе после сепаратора).
   • Контроль температуры воздуха после каждой ступени сжатия и на выходе компрессора – косвенный показатель эффективности впрыска.
4. Анализ масла:
   • Отбор проб масла из системы смазки.
   • Лабораторный анализ на:
     • Вязкость.
     • Кислотное число (TAN).
     • Содержание воды.
     • Содержание механических примесей (спектральный анализ на износ металлов).
     • Наличие присадок.
5. Анализ рабочих параметров:
   • Непрерывный мониторинг и анализ данных от штатной системы управления:
     • Давление воздуха на входе и выходе каждой ступени.
     • Температуры воздуха, воды, масла.
     • Ток и напряжение двигателя.
     • Производительность (расход воздуха).
     • Давление и расход воды впрыска.
     • Состояние фильтров (перепад давления).
   • Сравнение текущих параметров с номинальными и историческими данными.
6. Ультразвуковой контроль:
   • Выявление утечек воздуха или воды.
   • Контроль состояния подшипников качения (дополнение к вибродиагностике).
   • Обнаружение кавитации в системе водяного распыления или насосах.
7. Электротехническая диагностика двигателя:
   • Анализ параметров сети (ток, напряжение, мощность, cos φ).
   • Измерение сопротивления изоляции обмоток.
   • Анализ токов двигателя (MCSA - Motor Current Signature Analysis) для выявления электрических и механических дефектов ротора/статора и проблем с нагрузкой (компрессором).

4. Испытательное оборудование
Для проведения диагностических работ применяется следующее оборудование:

1. Вибродиагностический комплекс:
   • Переносные или стационарные виброанализаторы с возможностью спектрального анализа.
   • Пьезоэлектрические акселерометры различного диапазона чувствительности и частотного диапазона.
   • Датчики осевого положения (аксиального сдвига).
   • Калибровочные вибростенды (для проверки датчиков).
2. Тепловизионная камера (Тепловизор):
   • Современная ИК-камера с достаточным разрешением и чувствительностью.
   • Программное обеспечение для анализа термограмм.
3. Оборудование для контроля системы воды:
   • Манометры и расходомеры (для воды).
   • Портативные наборы/приборы для экспресс-анализа качества воды (pH-метры, кондуктометры, титраторы на жесткость, наборы для определения взвесей).
4. Оборудование для анализа масла:
   • Наборы для отбора проб масла (вакуумные пробоотборники).
   • Портативные вискозиметры.
   • Портативные приборы для определения содержания воды в масле.
   • Лабораторные приборы для детального анализа (спектрометры, анализаторы размера частиц).
5. Измерители параметров сети и двигателя:
   • Мультиметры, токоизмерительные клещи с функцией True RMS.
   • Анализаторы качества электроэнергии.
   • Специализированные анализаторы цепей двигателя (для MCSA).
6. Ультразвуковые детекторы: Портативные приборы для обнаружения утечек и контроля подшипников.
7. Штатная система мониторинга и управления компрессором: Является основой для сбора данных о рабочих параметрах. Важно обеспечить корректность показаний ее датчиков (периодическая поверка).
8. Вспомогательное оборудование: Цифровые термометры (контактные и бесконтактные), шумомер, измерители скорости вращения (тахометры), средства индивидуальной защиты (СИЗ).

Заключение
Систематическое применение комплекса диагностических методов и оборудования является залогом надежной и долговечной работы одновальных воздушных компрессоров с водяным распылением. Особое внимание необходимо уделять контролю состояния системы водяного распыления, так как ее эффективность напрямую влияет на основные параметры сжатия, температурные режимы и износ оборудования. Комбинированный анализ вибрации, температуры, рабочих параметров, состояния смазочного масла и качества технологической воды позволяет с высокой достоверностью выявлять развивающиеся дефекты на ранней стадии, планировать ремонтные воздействия и предотвращать дорогостоящие простои оборудования.