往復式壓縮機工作時,曲軸帶動連桿,連桿帶動活塞,活塞做上下運動?;钊\動使氣缸內的容積發生變化,當活塞向下運動的時候,汽缸容積增大,進氣閥打開,排氣閥關閉,空氣被吸進來,完成進氣過程;
當活塞向上運動的時候,氣缸容積減小,出氣閥打開,進氣閥關閉,完成壓縮過程。通?;钊嫌谢钊h來密封氣缸和活塞之間的間隙,氣缸內有潤滑油潤滑活塞環。
由于往復壓縮機結構的復雜性,所以出現故障的零部件較多,引起故障的原因不一。往復壓縮機特征參數信號主要包括熱力信號、振動信號以及噪聲信號等,其中熱力信號又包括各部件溫度、排氣量、排氣壓力、氣缸內壓力等。
通過對特征信號的監測分析,識別判斷壓縮機的故障類型,是故障診斷技術的核心思想。
往復式壓縮機是容積式壓縮機的一種,其主要部件包括氣缸、曲柄連桿機構、活塞組件、填料(也就是壓縮機的密封件)、氣閥、機身與基礎、管線及附屬的設備等。氣缸是壓縮機主要零部件之一,應有良好的表面以利于潤滑和耐磨,還應具有良好的導熱性,以便于使摩擦產生的熱能以最快的速度散發出去;還要有足夠大的氣流通道面積及氣閥安裝面積,使閥腔容積達到恰好能降低氣流的壓力脈動幅度,以保證氣閥正常工作并降低功耗。余隙容積應小些,以提高壓縮機的效率。該機構包括十字頭、連桿、曲軸、滑導等——它是主要的運轉和傳動部件件,將電機的圓周運動經連桿轉化為活塞的往復運動,同時它也是主要的受力部件。主要有活塞頭、活塞環、托瓦和活塞桿。活塞的形狀和尺寸與氣缸有密切關系,分為雙作用和單作用活塞?;钊h用以密封氣缸內的高壓氣體,防止其從活塞和氣缸之間的間隙泄漏。托瓦的作用顧名思義是起支撐活塞的作用,所以托瓦也是易損件,托瓦材質的好壞也直接影響壓縮機的使用壽命。活塞桿填料主要用于密封氣缸內座與活塞桿之間的間隙,阻止氣體沿活塞桿徑向泄漏。填料環的制造及安裝涉及“三個間隙”。分別為軸向間隙(保證填料環在環槽內能自由浮動),徑向間隙(防止由于活塞桿的下沉使填料環受壓造成變形或者損壞)和切向間隙(用于補償填料環的磨損)。目前平面填料多為“三六瓣型”和“切向切口三瓣型”。是壓縮機最主要的組件,同時也是最容易損壞的零件。其設計的好壞會直接影響到壓縮機的排氣量、功耗及運轉可靠性。好的氣閥應具有以下特點:高效節能(占軸功率的3%~7%),氣密性與動作及時性完美結合,壽命長(一般實際壽命8000h),形成的余隙容積小,噪音低,溫升小,可翻新使用。目前氣閥的材質分為金屬和非金屬,就目前的情況看,非金屬材料閥片的應用越來越廣泛。壓縮機的管路和出入緩沖器的設計是否合理,將直接影響機組的振動情況。目前,往復式壓縮機的故障診斷監測方法主要有以下幾種:溫度是往復壓縮機較為敏感的特征參數,監測溫度的變化可以了解壓縮機內部零部件的工作狀態,如排氣閥漏氣,在吸氣過程會出現倒吸現象,導致氣閥溫度升高;活塞桿拉傷,填料函的溫度也會升高等。使用溫度監測方法時,傳感器可置于機體外側,不需改變殼體結構,操作方便。往復壓縮機一個運動周期包括吸氣、壓縮、排氣、膨脹4 個過程,壓力在4 個過程中呈周期性變化,缸內壓力變化曲線可直接反應壓縮機是否正常運行。如吸氣閥泄漏,吸氣過程壓力延長,排氣過程縮短,膨脹過程曲線也會下移。由于壓力測點位于缸內,在缸蓋或殼體其它位置要預留安裝孔,這是壓力監測的需要特別注意的地方。
振動信號也是往復壓縮機故障診斷的一個敏感特征參數,如氣閥損壞、活塞桿下沉、十字頭螺栓松動、連桿磨損等大多數故障均伴隨著振動信號的異常。基于越來越成熟的信號分析技術,對往復壓縮機非穩態振動信號的研究工作也越來越多,如通過加速度傳感器測十字頭滑道箱、汽缸側壁、汽缸蓋、軸承等處的振動信號來診斷動力性故障,是一種比較有效的方法。