隔膜压缩机工作原理及常见故障分析处理

摘 要：介绍了隔膜压缩机的工作结构、原理及工作循环过程，分析了压缩机运行中的常见故障及处理措施。

关键词：隔膜压缩机 工作循环过程 工作原理 故障

隔膜压缩机是靠隔膜在气缸中作往复运动来压缩和输送气体的往复压缩机。是一种特殊结构的容积式压缩机，隔膜沿周边由两限制板夹紧并组成气缸，隔膜式压缩机具有压缩比大、密封性好、气体不与任何剂接触。所以压缩气体的纯洁度极高，因此适于压缩稀有贵重、易燃易爆、有毒有害等气体。膜式压缩机所能提供的压力范围较广，可以从很低的压力直到200MPa。

一、压缩机结构及工作原理

隔膜压缩机中，气缸的职能由一个膜腔来完成。在隔膜机膜头的缸盖和配油盘上各加工有一个穹形型曲面，与二者之间的膜片分别组成气腔和油腔，膜头周围的螺栓将缸盖、膜片、缸体及缸体紧固在一起，使膜头中的气腔和油腔皆获得密封而不泄漏。气腔与装于缸盖阀孔中的吸、排气阀相通，而油腔则通过缸体上众多的导流孔与缸体中的油腔相通。膜腔的容积变化是依靠膜片在膜腔中的挠曲变形获得的，膜片具有一般压缩机中活塞的作用。压力油液由油缸中油压活塞推动加压后通过配油盘的导流孔进入油腔而作用在膜片上，使膜片在膜腔中产生变形而作周期性往复运动，从而周期性改变气腔容积来实现对气体的压缩。

二、压缩机的工作循环过程

当活塞处于外止点时，膜片在压力油液作用下产生变形后紧贴缸盖曲面，气腔中的气体已被排出，但由于余隙容积尚存高压余气。当油缸活塞向内止点方向运动时，油腔中油液压力逐渐减小直至消失，膜片两侧出现压差，膜片在气体余压和自身变形力作用下开始回缩变形，气腔容积增大，气压开始减小，当腔内气压小于被吸气体压力时，吸气阀自动打开，吸气过程开始。当活塞继续向内止点方向运动时，膜片在压差作用下继续向油腔侧变形，当油缸活塞运动到内止点位置时，膜片变形至下极限位置。吸气阀关闭，吸气过程结束。活塞开始向外止点运动时，油液压力开始升高，膜片向外止点方向变形，气腔容积逐渐变小，气腔内气体被压缩，当气腔中气体压力大于排气管道中气压时，排气阀开启，压缩过程完成并排出气体直至油缸活塞运动至外止点，当膜片紧贴缸盖时，排气阀关闭，排气过程结束，至此完成一个工作循环。

在压缩机的每一工作循环中，油缸中的油液量会因油缸活塞等处泄露或因调压阀泄压时排出的油量略多等原因造成油量损失，从而可能出现不能保持所需的油液压力，因此在每一工作循环中需要要向油腔中补充油液。曲轴前端上的偏心套推动的补油泵在每一工作循环中定时、定量向油腔中补充油液。在每一循环过程中所补充的油量多余损耗的油量，多余的部分由油腔上部的弹簧式减压阀排出，同时用调压阀内弹簧力大小来控制卸油量，从而对油压进行稳定调节。

三、操作过程中油路气路调整及故障分析

压缩机开机后应首先对油压进行调节，正常后打开压缩机进出口气阀对气压进行调节。观察隔膜压缩机排气温度、如压缩机正常工作，排气出口管线是热的。

四、油路故障

1.油缸油压过低或无油压，但排气压力正常

1.1压力表损坏或阻尼器堵塞。不能正常显示压力

1.2放油阀关闭不严。拧紧放油阀手柄，检查回油管是否有油排出。如有油排出则更换放油阀。

1.3检查并清洗放油阀下的单向阀。

2.油压过低或无油压，且无排气压力

2.1曲轴箱油位过低。油位应保持在上下刻度线之间。

2.2油缸中油液存有气体。此时排除气体用油压表下的螺钉放气，直至放油管内气泡消失，或打开膜头上部减压阀使油腔中气体排出，再关闭减压阀。

2.3膜头进油止逆阀和油压表止逆阀密封不严。需停机修理止逆阀或更换。

2.4调压阀工作异常。阀口磨损，弹簧失效。当调压阀的阀或阀座有损坏或沉积、污垢时，阀座与阀的密封性即遭破坏，使油腔内的油量和油压达不到正常工作要求而导致压缩机出现故障，应及时修整故障部件或更换损坏零件；

2.5油压补偿泵损坏。补油泵正常工作时，出口处能感到有脉冲式震动。如有问题首先检查泵内是否有存留气体打开放气螺钉，排除气体；进油滤清器是否堵死；清洗滤油器；如补偿泵仍不工作，拆下轴承端盖

在开机状态下检查柱塞杆是否卡死

如卡死则要拆下清洗

直至柱塞杆活动自如。如不排油或虽排油但无压力

则要检查并清洗补偿油泵的进、排油阀。如检查完毕后仍无改变

则应及时检查柱塞及柱塞套是否磨损严重，对磨损部件及时更换。

2.6活塞环磨损。如油压仍然不够，上述部位工作正常最后则应考虑活塞环过度磨损。造成漏油严重。检查、修理或更换活塞环，缸套严重磨损时更换缸套。

3.油压过高

调整减压阀使油压至正常值，如在压缩机使用过程中，出现油压突然上升过高的现象，应考虑调压阀阀芯是否卡死，拆下调压阀进行清洗，检查或更换零部件。

五、气路调节及气路故障

1.排气压力过高

1.1压缩机出口阀门未打开或开度不够； 应及时调整

1.2气量不平衡，吸气量大或吸气压力过高，用气量小；及时调整吸气量或用气量。

2.排气温度过高

2.1压力比太大（吸气压力低和排气压力高）；

2.2膜头冷却效果不好； 应检查冷却水量，及冷却水温度、冷却水道是否堵塞或结垢严重、清洗或疏通冷却水道。

3.排气量不足或无排气量

3.1管路原因，吸气压力过低或过滤网阻塞。清洗进气过滤器或调整进气压力；

3.2气阀原因

（1）进气阀或排气阀被异物卡住，应拆下清洗。（2）气阀阀片或弹簧磨损严重或断裂，应及时更换阀片或弹簧。（3）阀座密封带被异物咯伤或磨损严重，更换阀座。

3.3膜片原因

因膜片变形或安装不当造成与缸盖曲面贴合不好，气腔出现气囊，或有一片膜片损坏。 膜片破裂会造成排气压力或排油压力不正常

在分析故障原因时也应加以重视。 会造成气缸不工作，油进入气缸。应及时更换受损膜片。

3.4油缸油压低；调整油压至要求值；

六、结束语

压缩机操作人员要在弄通隔膜压缩机的工作原理和工艺流程等基础理论知识上，工作前要对、隔膜压缩机、气体管路设备以及操作阀门等进行检查准备，执行正确的操作程序和方法。正确执行油管理制度，按时更换油，这对提高膜片组件、油过滤器、补偿油泵等部件的寿命有重要意义。

参考文献

[1]安定纲.往复式隔膜压缩机技术问答[ M].北京：中石化出版社，2005.

[2] 赵盛基.隔膜压缩机故障判断及处理.齐鲁石油化工公司，2006.

[3] 李志权.隔膜式压缩机在化工装置中的应用，压缩机技术，2008.