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往復(fù)式壓縮機診斷方法的研究現(xiàn)狀
在工業(yè)上被廣泛使用機械是往復(fù)式壓縮機，因為到至今為止，對它的故障診斷都是比較復(fù)雜的，所以國內(nèi)外學(xué)者一直以來都很關(guān)注于它的研究。在國外，美國學(xué)者曾經(jīng)利用氣缸內(nèi)側(cè)的壓力信號圖像判斷氣閥故障及活塞環(huán)的磨損;捷克學(xué)者根據(jù)對千余種不同類型的壓縮機建立了常規(guī)性參數(shù)數(shù)據(jù)庫，確定評定參數(shù)，以判斷壓縮機的工作狀態(tài)等。在國內(nèi)，有些專家對往復(fù)式壓縮機的缸蓋振動信號進行過簡單的分析，也有人在缸蓋振動信號對缸內(nèi)氣體壓力的影響方面進行過研究。有些學(xué)者在壓縮機的常規(guī)性能參數(shù)的監(jiān)測和控制方面做了大量的工作，就是為了能夠改變目前壓縮機操作人員用耳聽、眼看，憑借經(jīng)驗判斷故障的局面，而是有實際強有力的證據(jù)得到的檢測結(jié)果。然而，由于往復(fù)式壓縮機結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，根據(jù)當(dāng)前的研究狀況以及研究資料表明，我們需要完善計算機技術(shù)和人工智能領(lǐng)域的專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的初步使用，使在故障診斷技術(shù)領(lǐng)域能夠有一套像旋轉(zhuǎn)機械那樣成熟的、得到人們普遍認(rèn)可和廣泛應(yīng)用的診斷系統(tǒng)，以供選擇并獲得往復(fù)式壓縮機工作狀態(tài)的有效特征參數(shù)。僅僅采取先憑經(jīng)驗或設(shè)想去確定和試湊特征參數(shù)，然后再進行實驗驗證的方法是不充分的，且不能找出最優(yōu)特征參數(shù)，與實際的應(yīng)用還是有一定的出入的，這同往復(fù)式壓縮機在工業(yè)中的重要地位是不相稱的。— 2 —
往復(fù)式壓縮機熱力性能的故障及機理
1. 常見往復(fù)式壓縮機熱力性能故障類型及起因是各種各樣的，從相關(guān)資料和研究中可知造成往復(fù)式壓縮機熱力故障的主要原因為填料函和氣閥等易損件的損壞。填料函的故障大大降低了排氣量、使得壓比失調(diào)等。統(tǒng)計資料表明, 氣閥故障占往復(fù)式壓縮機故障總數(shù)的 60%，氣閥故障可導(dǎo)致壓比失調(diào)、排氣溫度增高、排氣量降低等, 嚴(yán)重時甚至可拉毛氣缸導(dǎo)致機組報廢。在實際生產(chǎn)中, 現(xiàn)場操作人員常根據(jù)它來進行診斷。常見往復(fù)式壓縮機機械性能故障類型及起因也是多方面的。在生產(chǎn)過程中典型的機械故障有閥片碎裂、十字頭及活塞桿斷裂、活塞環(huán)斷裂、汽缸開裂、汽缸和汽缸蓋破裂、曲軸斷裂、連桿斷裂和變形、連桿螺栓斷裂、活塞卡住與開裂、機身斷裂和燒瓦、電機故障等。實踐證明，氣閥故障的診斷在往復(fù)式壓縮機故障診斷中是很重要的，但活塞桿斷裂、裂紋事故也較常見。由于運動件較多，大多數(shù)還是機械性能故障。— 3 —
往復(fù)式壓縮機狀態(tài)監(jiān)測
故障診斷方法及原理和技術(shù)特點
往復(fù)式壓縮機是一種復(fù)雜的機械設(shè)備，其狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的技術(shù)手段和方法也是很多的，通常采用的是在線間接診斷方法，即通過二次診斷信息來間接判斷其中關(guān)鍵零部件的狀態(tài)變化。常見的方法有：直觀檢測、熱力性能參數(shù)監(jiān)測、振動噪聲監(jiān)測、潤滑油液分析、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。壓縮機操作人員僅用耳聽、眼看、憑借經(jīng)驗判斷設(shè)備的故障。隨著機械設(shè)備朝著高度自動化的方向發(fā)展，該方法已無法滿足目前往復(fù)式壓縮機故障診斷的要求。測量熱力性能參數(shù), 并據(jù)此判斷往復(fù)式壓縮機狀態(tài), 從而診斷故障的研究。一般通過儀表監(jiān)測壓縮機的油溫、水溫、排氣量、排氣壓力、冷卻水量等, 為查找有關(guān)部件的故障提供有用的信息。由于該方法對故障點缺乏準(zhǔn)確性及預(yù)測性, 目前主要用于監(jiān)測工藝參數(shù)及壓縮機的運行狀態(tài)。振動監(jiān)測診斷往復(fù)式壓縮機故障，在實驗室已取得了許多研究成果。利用機器表面振動信號診斷活塞、氣缸磨損, 氣閥漏氣和主軸承狀態(tài)；在氣缸頭安裝振動傳感器，通過分析振動信號診斷缸內(nèi)故障；利用振動信號診斷往復(fù)式壓縮機主軸承故障；利用潤滑油管路內(nèi)的壓力波信號診斷往復(fù)式壓縮機軸承故障等。但由于背景噪聲干擾大、往復(fù)式機械工況的變化導(dǎo)致其信號的非平穩(wěn)性、缺少性能可靠的傳感器等原因, 因此到現(xiàn)在為止還沒有被廣泛的運用。4. 油液監(jiān)測潤滑油油液分析分為兩大類一類是油液本身物理化學(xué)性能的分析，潤滑油的粘度、酸度、水分、燃點、閃點等；另一類是油液中摩擦副磨損信息的分析，包括光譜分析、鐵譜分析、顆粒計數(shù)等。該方法的實施過程包括取樣、樣品制備、獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)、形成診斷結(jié)論等步驟。潤滑油中磨粒監(jiān)測技術(shù)則可分為在線和離線兩大類。離線監(jiān)測技術(shù)主要有油液光譜分析、鐵譜分析及利用掃描電子顯微鏡和能譜儀分析鐵譜譜片等;在線監(jiān)測技術(shù)主要有顆粒計數(shù)器、在線式鐵譜儀等，己經(jīng)投入使用的主要有光學(xué)型磨損顆粒計數(shù)器，電磁型磨損顆粒計數(shù)器，尚未投入實際使用但已在研究的有X射線磨損顆粒在線監(jiān)測儀，超聲磨損顆粒監(jiān)測儀等。— 4 —
對于往復(fù)式壓縮機中出現(xiàn)的問題的對策
對于往復(fù)式壓縮機熱力性能故障中的問題的類型，其主要是：a. 進氣濾清器的故障，應(yīng)定期清洗濾清器，對氣閥板、閥片上的污垢進行清洗，有利于空壓機保持正常排氣量。常規(guī)情況下每 200 小時應(yīng)清洗一次濾清器，每 500～800 小時應(yīng)清洗一次氣閥。b. 氣缸、活塞、活塞環(huán)磨損嚴(yán)重超差，使有關(guān)間隙增大，泄漏量增大，影響排氣量。屬于正常磨損的，應(yīng)及時更換易損件，如活塞環(huán)等。屬于安裝不當(dāng)、間隙不合適時，應(yīng)按圖紙進行糾正；無圖紙時，可按經(jīng)驗資料，活塞與氣缸之間沿圓周的間隙，為鑄鐵活塞時，間隙為氣缸直徑的 0.06％～0.09％；為鋁合金活塞時，間隙為氣缸直徑的 0.12％～0.18％；鋼活塞可取鋁合金活塞的較小值。c. 壓縮機轉(zhuǎn)速降低，因為空氣壓縮機的排氣量是按一定的海拔高度、吸氣溫度、濕度設(shè)計的，所有使用不能超過標(biāo)準(zhǔn)的高原，就不會導(dǎo)致吸氣壓力降低，使排氣量降低。d. 潤滑油質(zhì)量不好，應(yīng)選擇高質(zhì)量的潤滑油。長期工作后，潤滑油會含有雜質(zhì)、灰塵，要進行過濾。一般情況，每 500～800 小時應(yīng)更換一次機油，并對前一次使用的機油進行過濾。a. 中間冷卻效率低，或者中冷卻器內(nèi)結(jié)水垢影響換熱，則后一級的吸氣溫度必然升高，排氣溫度也會增高。b. 氣閥漏氣、活塞環(huán)漏氣，不僅影響到排氣溫度升高，而且會使級間壓力發(fā)生變化，壓力比高于正常值均會使排氣溫度升高。c. 水冷式壓縮機，缺水或水量不足時均會使排氣溫度升高。
編輯：阿嘉
整理自化工設(shè)備管理與培訓(xùn)
