為什么螺桿機更普及？看看把人逼瘋的往復壓縮機你就知道了！

在工業(yè)上被廣泛使用的往復式壓縮機，故障診斷比較復雜，所以國內外學(xué)者一直以來(lái)都很關(guān)注對它的研究。

在國外，美國學(xué)者曾經(jīng)利用氣缸內側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)者對千余種不同類(lèi)型的壓縮機建立了常規性參數數據庫，確定評定參數，以判斷壓縮機的工作狀態(tài)等。

在國內，有些專(zhuān)家對往復式壓縮機的缸蓋振動(dòng)信號進(jìn)行過(guò)簡(jiǎn)單的分析，也有人在缸蓋振動(dòng)信號對缸內氣體壓力的影響方面進(jìn)行過(guò)研究。

有些學(xué)者在壓縮機的常規性能參數的監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(tīng)、眼看，憑借經(jīng)驗判斷故障的局面，而是有實(shí)際強有力的證據得到的檢測結果。

然而，由于往復式壓縮機結構比較復雜，根據當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(zhuān)家系統和神經(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機械那樣成熟的，得到人們普遍認可和廣泛應用的診斷系統，以供選擇并獲得往復式壓縮機工作狀態(tài)的有效特征參數。

僅僅采取先憑經(jīng)驗或設想去確定和試湊特征參數，然后再進(jìn)行實(shí)驗驗證的方法是不充分的，且不能找出最優(yōu)特征參數，與實(shí)際的應用還是有一定的出入的，這同往復式壓縮機在工業(yè)中的重要地位是不相稱(chēng)的。

（一）常見(jiàn)往復式壓縮機熱力性能故障類(lèi)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、使得壓比失調等。

統計資料表明，氣閥故障占往復式壓縮機故障總數的60%，氣閥故障可導致壓比失調、排氣溫度增高、排氣量降低等，嚴重時(shí)甚至可拉毛氣缸導致機組報廢。在實(shí)際生產(chǎn)中，現場(chǎng)操作人員常根據它來(lái)進(jìn)行診斷。

（二）往復式壓縮機機械功能的故障及機理

常見(jiàn)往復式壓縮機機械性能故障類(lèi)型及起因也是多方面的。

在生產(chǎn)過(guò)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(kāi)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(kāi)裂、機身斷裂和燒瓦、電機故障等。

實(shí)踐證明，氣閥故障的診斷在往復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(jiàn)。由于運動(dòng)件較多，大多數還是機械性能故障。

往復式壓縮機是一種復雜的機械設備，其狀態(tài)監測和故障診斷的技術(shù)手段和方法也很多。通常采用的是在線(xiàn)間接診斷方法，即通過(guò)二次診斷信息來(lái)間接判斷其中關(guān)鍵零部件的狀態(tài)變化。

常見(jiàn)的方法有：直觀(guān)檢測、熱力性能參數監測、振動(dòng)噪聲監測、潤滑油液分析、專(zhuān)家系統和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )等。

（一）直觀(guān)檢測

壓縮機操作人員僅用耳聽(tīng)、眼看、憑借經(jīng)驗判斷設備的故障。隨著(zhù)機械設備朝著(zhù)高度自動(dòng)化的方向發(fā)展，該方法已無(wú)法滿(mǎn)足目前往復式壓縮機故障診斷的要求。

（二）熱力性能參數監測

測量熱力性能參數，并據此判斷往復式壓縮機狀態(tài)，從而診斷故障的研究。

一般通過(guò)儀表監測壓縮機的油溫、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(diǎn)缺乏準確性及預測性，目前主要用于監測工藝參數及壓縮機的運行狀態(tài)。

（三）振動(dòng)噪聲監測

振動(dòng)監測診斷往復式壓縮機故障，在實(shí)驗室已取得了許多研究成果。

利用機器表面振動(dòng)信號診斷活塞與氣缸磨損、氣閥漏氣和主軸承狀態(tài)；在氣缸頭安裝振動(dòng)傳感器，通過(guò)分析振動(dòng)信號診斷缸內故障；利用振動(dòng)信號診斷往復式壓縮機主軸承故障；利用潤滑油管路內的壓力波信號診斷往復式壓縮機軸承故障等。

但由于背景噪聲干擾大，往復式機械工況的變化導致其信號的非平穩性，缺少性能可靠的傳感器等原因，因此到現在為止還沒(méi)有被廣泛的運用。

（四）油液監測

潤滑油油液分析分為兩大類(lèi)：一類(lèi)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(diǎn)、閃點(diǎn)等；另一類(lèi)是油液中摩擦副磨損信息的分析，包括光譜分析、鐵譜分析、顆粒計數等。

該方法的實(shí)施過(guò)程包括取樣、樣品制備、獲得監測數據、形成診斷結論等步驟。潤滑油中磨粒監測技術(shù)則可分為在線(xiàn)和離線(xiàn)兩大類(lèi)。

離線(xiàn)監測技術(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(xiàn)監測技術(shù)主要有顆粒計數器、在線(xiàn)式鐵譜儀等，已經(jīng)投入使用的主要有光學(xué)型磨損顆粒計數器，電磁型磨損顆粒計數器，尚未投入實(shí)際使用但已在研究的有X射線(xiàn)磨損顆粒在線(xiàn)監測儀，超聲磨損顆粒監測儀等。

（五）人工智能診斷

隨著(zhù)計算機技術(shù)的不斷進(jìn)步，人工智能診斷系統被應用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，壓縮機的故障診斷也不例外。

人工智能診斷是一種使用專(zhuān)家系統和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )系統，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )具有自學(xué)性和組織性特點(diǎn)，具備聯(lián)想記憶功能，能從設備故障中學(xué)習、積累經(jīng)驗，并借助故障方面的知識，同時(shí)以一些搜索方式和推理方式作為輔助，對較為復雜的系統故障進(jìn)行診斷的智能化計算機程序系統。

其所具有的優(yōu)勢是診斷方式較為簡(jiǎn)單快捷且解釋機制強，但缺陷是推理機制太過(guò)簡(jiǎn)單且所借助的知識是否可靠等等。

（六）早期預警技術(shù)

早期預警技術(shù)能夠對設備的異常信息做出快速的分析和判斷，并準確地得出設備當前時(shí)刻的異常信息、開(kāi)停車(chē)狀態(tài)、異常診斷結論等信息，進(jìn)而主動(dòng)反饋輸出結果，有效輔助現場(chǎng)工作人員對設備進(jìn)行統一管理。

當前主要的研究方向包括氣閥故障及預警、活塞桿斷裂故障及預警、大頭瓦磨損故障及預警等等，并通過(guò)相關(guān)實(shí)驗得出了相應的結論，在減少故障發(fā)生方面起到了至關(guān)重要的作用。

隨著(zhù)研究的不斷深入，越來(lái)越多的典型故障決策模型將會(huì )建立起來(lái)，診斷經(jīng)驗的積累不斷增多，決策模型和預警方法將會(huì )進(jìn)一步改進(jìn)提升，提高對故障診斷的準確性，保證設備的正常運行。

對于往復式壓縮機熱力性能故障中的問(wèn)題的類(lèi)型，其主要是：

（1）排氣量不足；

（2）溫度異常。

其對策：

（1）對于排氣量不足

a. 進(jìn)氣濾清器的故障，應定期清洗濾清器，對氣閥板、閥片上的污垢進(jìn)行清洗，有利于空壓機保持正常排氣量。常規情況下每200小時(shí)應清洗一次濾清器，每500～800小時(shí)應清洗一次氣閥。

b. 氣缸、活塞、活塞環(huán)磨損嚴重超差，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，應及時(shí)更換易損件，如活塞環(huán)等。屬于安裝不當、間隙不合適時(shí)，應按圖紙進(jìn)行糾正；無(wú)圖紙時(shí)，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(shí)，間隙為氣缸直徑的0.06％～009％；為鋁合金活塞時(shí)，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、濕度設計的，所有使用不能超過(guò)標準的高原，就不會(huì )導致吸氣壓力降低，使排氣量降低。

d. 潤滑油質(zhì)量不好，應選擇高質(zhì)量的潤滑油。長(cháng)期工作后，潤滑油會(huì )含有雜質(zhì)、灰塵，要進(jìn)行過(guò)濾。一般情況，每500～800小時(shí)應更換一次機油，并對前一次使用的機油進(jìn)行過(guò)濾。

（2）對于溫度異常

a. 中間冷卻效率低，或者中冷卻器內結水垢影響換熱，則后一級的吸氣溫度必然升高，排氣溫度也會(huì )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(huì )使級間壓力發(fā)生變化，壓力比高于正常值均會(huì )使排氣溫度升高。

c. 水冷式壓縮機，缺水或水量不足時(shí)均會(huì )使排氣溫度升高。

對于往復式壓縮機機械功能的故障中的類(lèi)型其主要表現為異常振動(dòng)、異常響聲。

往復壓縮機由于存在旋轉慣性力、往復慣性力及力矩，將會(huì )引起機械及基礎的振動(dòng)。

主要部位包括氣缸和機體部分振動(dòng)：

（1）氣缸部分

a. 氣缸內侵入雜物，應排除夾雜物；

b. 填料、托瓦或活塞環(huán)異常磨損，軸向間隙大，應更換部件；

c. 管線(xiàn)強制振動(dòng)，應加強管線(xiàn)支承；

d. 氣缸與十字頭滑道的同心度不正，應重找同心度；

e. 缸套定位不好或其他原因，連接部位存在松動(dòng)；

f. 氣閥工作狀態(tài)不好。

（2）機體部分振動(dòng)

a. 往復慣性力和力矩沒(méi)有平衡好；

b. 曲軸中心線(xiàn)與機身滑道中心線(xiàn)不垂直；

c. 對稱(chēng)平衡型壓縮機機身的主軸承不同心；

d. 機身水平度不符合要求；

e. 運動(dòng)部件連接不牢固；

f. 地腳螺栓松動(dòng)。

（3）故障解決方法

a. 氣缸余隙容積過(guò)大，調整氣缸余隙尺寸；

b. 吸排氣閥咬住，拆開(kāi)氣閥，清洗、修理或更換；

c. 吸排氣閥不嚴密或活塞環(huán)漏氣，清洗或進(jìn)行更換；

d. 吸排氣閥、管通道截面積小，清洗過(guò)濾器，檢查吸氣閥和排氣管路的通道面積。