往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動課件

B往復(fù)壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)式壓縮機(jī)故障率壓縮機(jī)的大量故障是在使用中由于管理不當(dāng)產(chǎn)生的，尤其是不善于檢測、分析各種參數(shù)，不善于從參數(shù)的不正常變化中辨別故障產(chǎn)生的苗頭，以致一旦發(fā)生或嚴(yán)重時(shí)才不得不停機(jī)處理，而有些故障可能會釀成機(jī)器損壞，有毒、易燃、易爆氣體外泄等嚴(yán)重事故，因此需要重視對往復(fù)式壓縮機(jī)的故障監(jiān)測與診斷。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*2往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*3往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)式壓縮機(jī)發(fā)生故障的部位基本上是由下列三部分組成：①傳遞動力部分一曲軸、連桿、十字頭、活塞銷、活塞等零部件的故障:②氣體的進(jìn)出及其密封部分—?dú)飧住⑦M(jìn)氣和排氣閥門、彈簧、閥片、活塞環(huán)、填料函及排氣量調(diào)節(jié)裝置等部分的故障；③輔助部分—包括水、氣、油三路的各種冷卻器、緩沖器、分離器、油泵、安全閥及各種管路系統(tǒng)方面的故障。從反映故障狀態(tài)的監(jiān)測參數(shù)(征兆參數(shù))上可分為兩大類:一類故障征兆表現(xiàn)在機(jī)器的熱力參數(shù)變化上，如機(jī)器的排氣量變化，吸、排氣壓力變化，各部分溫度變化以及油路、水路故障所表現(xiàn)出來的熱力參數(shù)變化;另一類故障征兆表現(xiàn)在在機(jī)器的動力性能參數(shù)變化上，如壓縮機(jī)主要零部件的缺陷、磨損、損壞和斷裂故障所表現(xiàn)出來的機(jī)器振動和不正常聲音，還有各種原因引發(fā)的管道振動。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*4往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)熱力參數(shù)異常-排氣量降低原因壓縮機(jī)排氣量降低的原因很多.大部分屬于氣流通道受阻，內(nèi)、外泄漏，余隙過大、轉(zhuǎn)速降低等方面的問題。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析1多級壓縮機(jī)的第1級和其后各級吸氣閥漏氣(1)閥片嚴(yán)重磨損，閥片變形、破裂或卡住。(2)閥座密封面不平，碰傷或粗糙度達(dá)不到要求(3)閥隙通道積炭或有異物卡住(4)彈簧力過小，彈簧磨損、斷裂(5)閥體安裝不當(dāng)，位置歪斜，裝反，閥體密封墊失效*5往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)熱力參數(shù)異常-排氣量降低原因往復(fù)壓縮機(jī)故障分析2氣缸內(nèi)泄漏與外泄漏（1）氣缸或缸套過度磨損、偏磨或拉傷，可能原因有①氣缸鏡面的精度，表面粗糙度、橢圓度、圓錐度未達(dá)到要求；②氣缸與十字頭滑道同心度達(dá)不到要求；③氣缸或缸套材質(zhì)不良。

(2)活塞與氣缸配合間隙過大；(3)活塞環(huán)“咬死”或嚴(yán)重磨損，可能原因有：①潤滑油不足，油質(zhì)欠佳，使缸內(nèi)溫度過高，造成活塞環(huán)咬死；

②活塞環(huán)失去彈力。

(4)氣缸冷卻不良，氣體經(jīng)閥室時(shí)受到預(yù)熱，影響級吸氣效率；(5)活塞桿過度磨損或拉傷，活塞桿工作時(shí)跳動。可能原因有：

①滑道與氣缸不同心；②十字頭與滑道、活塞與氣缸間隙過大；

③十字頭銷與連桿、活塞桿不垂直。（6）填料密封磨損泄漏，可能原因有：①密封圈與活塞桿間隙太小；②密封圈內(nèi)圓表面有缺陷；③密封圈與閉鎖環(huán)裝反，起不到密封作用。

(7)氣缸蓋或缸座與缸體端面貼合不嚴(yán)，墊片破損，發(fā)生漏氣*6往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)熱力參數(shù)異常-排氣量降低原因往復(fù)壓縮機(jī)故障分析3吸氣受阻(1)進(jìn)氣濾清器堵塞；(2)進(jìn)氣閥門未全開；(3)進(jìn)氣管太長或管徑太小，阻力增大。4系統(tǒng)外泄漏安全閥泄漏，可能原因有：①安全閥彈簧失靈；②閥芯與閥座密封面接觸不良；③安全閥開啟后關(guān)閉不嚴(yán)。(2)中間冷卻器泄漏；(3)管路連接法蘭漏氣(墊片破損，法蘭螺栓未擰緊〕。*7往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動

壓縮機(jī)熱力參數(shù)異常-排氣量降低原因往復(fù)壓縮機(jī)故障分析5冷卻器效率降低

(1)冷卻水進(jìn)水溫度高；

(2)冷卻器傳熱效果差，可能原因有：①傳熱表面有水垢、油污；②傳熱面金屬銹蝕；③傳熱面積太小。

(3)冷卻器中間隔板破裂；

(4)冷卻水量減小。6壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降低（1）原動機(jī)功率不足，轉(zhuǎn)速達(dá)不到額定值；（2）皮帶傳動的壓縮機(jī)傳動帶太松，皮帶打滑。*8往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)熱力參數(shù)異常-吸、排氣壓力不正常往復(fù)壓縮機(jī)故障分析1吸氣壓力低——第一級吸氣壓力低(1)吸氣管阻力大；(2)進(jìn)氣濾清器堵塞；(3)吸氣閥片升程高度不夠；(4)供氣量不足。1吸氣壓力低——多級壓縮機(jī)中間級吸氣壓力低(1)前級吸氣閥或排氣閥漏氣；（2）前級管路漏氣或阻力大；（3）前級氣缸與活塞環(huán)漏氣或填料函漏氣；（4）前級系統(tǒng)不正常。*9往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)熱力參數(shù)異常-吸、排氣壓力不正常往復(fù)壓縮機(jī)故障分析2吸氣壓力高（各級吸氣口）（1）高壓氣體進(jìn)人吸氣管線；（2）吸、排氣閥關(guān)閉不嚴(yán)，有漏氣；(3)氣缸與活塞環(huán)漏氣；(4)級前冷卻器冷卻效果不好；（5）級后通本級的吸氣管旁通閥泄漏。3排氣壓力低（各級吸氣口）(1)本級吸、排氣閥漏氣或工作不正常；(2)氣缸與活塞環(huán)漏氣或填料函漏氣；(3)本級吸氣壓力偏低；(4)排氣管或閥門漏氣，旁通管、泄壓閥漏氣；(5)耗氣量過大。*10往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)熱力參數(shù)異常-吸、排氣壓力不正常往復(fù)壓縮機(jī)故障分析4排氣壓力高（各級排氣口）（1）本級用氣量偏少；（2）本級吸氣壓力偏高；（3）后級氣體壓力偏高；（4）后級管路或氣缸向本級漏氣；（5）本級冷卻器工作不正常；（6）本級排氣管路不暢，閥門工作不正常；（7）排氣管路嚴(yán)重積炭。5壓力不穩(wěn)定（各級吸排氣口）(1)壓力脈動過大；(2)氣閥啟閉不穩(wěn)定；(3)驅(qū)動機(jī)轉(zhuǎn)速不溫定；（4）壓力表氣源阻尼太小。*11往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)熱力參數(shù)異常-吸、排氣壓力不正常往復(fù)壓縮機(jī)故障分析4排氣壓力高（各級排氣口）（1）本級用氣量偏少；（2）本級吸氣壓力偏高；（3）后級氣體壓力偏高；（4）后級管路或氣缸向本級漏氣；（5）本級冷卻器工作不正常；(6)本級排氣管路不暢，閥門工作不正常；(7)排氣管路嚴(yán)重積炭。5壓力不穩(wěn)定（各級吸排氣口）(1)壓力脈動過大；(2)氣閥啟閉不穩(wěn)定；(3)驅(qū)動機(jī)轉(zhuǎn)速不溫定；（4）壓力表氣源阻尼太小。*12往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)熱力參數(shù)異常-溫度不正常溫度不正常包括壓縮機(jī)吸、排氣溫度過高，氣缸、軸承、活塞桿、機(jī)體等各部件過熱。前者屬于介質(zhì)在壓縮過程中的狀態(tài)不正常產(chǎn)生氣體溫度過高，帶來氣缸、閥門積炭、磨耗和零部件變形、損壞。后者發(fā)生過熱的原因是摩擦發(fā)熱過大，或者摩擦副潤滑、冷卻狀態(tài)惡化。摩擦過熱情況可引起兩種后果：一是在較高溫度下使摩擦副加快磨損;二是熱量不斷積聚，直至燒毀摩擦表面.釀成重大事故。因此需要用測溫儀器或手摸、眼看等方法，加強(qiáng)對壓縮機(jī)各部位溫度監(jiān)測。溫度測量方法：機(jī)械或管道內(nèi)部溫度——玻璃溫度計(jì)、熱電偶、熱電阻

機(jī)械零部件、機(jī)體表面——半導(dǎo)體溫度計(jì)、紅外點(diǎn)溫計(jì)、紅外熱像儀等

軸承瓦壁溫度——埋入式熱電阻進(jìn)行監(jiān)測壓縮機(jī)主軸瓦溫度的允許范圍

往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*13往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)壓縮機(jī)故障分析1吸氣溫度高(1)排氣旁通閥向吸氣管漏氣；(2)吸氣閥漏氣；(3)級前冷卻器工作不正常。2排氣溫度高（1）吸氣很度偏高；(2)氣閥、活塞環(huán)漏氣(排氣閥漏氣對溫度影響最大)；(3)本級壓比偏高；(4)氣缸冷卻效果不好。壓縮機(jī)熱力參數(shù)異常-壓縮機(jī)各部位溫度不正常的原因*14往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)壓縮機(jī)故障分析3氣缸過熱(1)冷卻水供給不足；(2)吸、排氣閥漏氣；(3)級的壓比過高；(4)活塞支承環(huán)熱膨脹間隙太小產(chǎn)生抱缸；(5)氣缸與滑道對中不良，氣缸鏡面粗糙度不符合要求，氣缸拉傷。4軸承過熱(1)軸頸與袖瓦接觸不良；(2)軸承徑向、軸向間隙過小。主軸瓦的徑向間隙一般為（0.8-1）d，d為主軸頸直徑，mm)；(3)曲軸發(fā)生彎曲或扭曲；(4)潤滑油不足或中斷，油污染，油牌號不對；(5)主軸與電動機(jī)軸之間聯(lián)軸器不對中量太大。壓縮機(jī)熱力參數(shù)異常-壓縮機(jī)各部位溫度不正常的原因*15往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)壓縮機(jī)故障分析5活塞桿過熱(1)活塞桿與填料盒有偏斜，造成局部摩擦；(2)填料環(huán)的抱緊彈簧太緊，摩擦力太大；(3)填料環(huán)中有雜物，密封圈卡住；(4)活塞桿與填料環(huán)磨合不良；(5)無油潤滑壓縮機(jī)，活塞與填料函冷卻不良。壓縮機(jī)熱力參數(shù)異常-壓縮機(jī)各部位溫度不正常的原因*16往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)熱力參數(shù)異常-工況改變對壓縮機(jī)主要參數(shù)的影響流程工業(yè)中的壓縮機(jī)常因工作參數(shù)的變化改變了壓縮機(jī)的工作條件、從而影響壓縮機(jī)的某些性能參數(shù)。經(jīng)常遇到的工藝參數(shù)變化有：壓縮機(jī)吸氣壓力變化、排氣壓力變化、以及各級吸氣溫度變化。這些參數(shù)的變化直接影響到壓縮機(jī)的各級壓力比、排氣終了壓力、排氣溫度、排氣量和功率消耗。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*17往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)熱力參數(shù)異常-油路故障壓縮機(jī)油路包括油泵、注油器以及油路系統(tǒng)中的過濾器、冷卻器、管路壓力表等部分。故障主要表現(xiàn)在油壓偏低、偏高、油溫過高，油量不足，局部潤滑不良，注油不正常等方面。油路系統(tǒng)的故障會引發(fā)機(jī)器摩擦、發(fā)熱、燒損、咬死等一系列間題，必須查明原因，及時(shí)處理。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*18往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)壓縮機(jī)故障分析1油壓偏低油泵供油量不足，可能是泵轉(zhuǎn)子間隙過大。磨損泄漏，油位太低，泵吸不上來；油路故障原因(2)潤滑油污染，油泵過濾器堵塞；(4)油溫太高，油的粘度太低；(3)油壓調(diào)節(jié)閥(回油閥)漏油，油回流到油池；(5)各運(yùn)動部件(如曲軸、連桿等處的摩擦圈〕間隙過大；(6)油管接頭處松動漏油；(7)壓力表失靈。*19往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)壓縮機(jī)故障分析1油壓偏高(1)壓縮機(jī)運(yùn)動部件因間隙太小、配合不良、氣缸和滑道表面粗糙或磨損等原因，摩擦發(fā)熱量過大；(2)徑向或軸向軸承故障(如巴氏合金脫落、嚴(yán)重磨損、咬軸辱)；(3)潤滑油粘度過大，摩擦產(chǎn)生的功耗大，油溫升高；(4)潤滑油壓力偏高；(5)潤滑油冷卻效果不好(冷卻器小，水側(cè)結(jié)垢或曲軸箱散熱差)；(6)油過旅器堵塞等原因引起潤滑油供應(yīng)不足；(7)潤滑油太臟。油路故障原因*20往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)壓縮機(jī)故障分析1注油器壓力不足或油量不足(1)吸油過濾網(wǎng)堵塞或油管堵塞；(2)注油器柱塞與柱塞套孔磨損；(3)注油器的止逆閥不嚴(yán)密，供油量過少;(4)注油器調(diào)節(jié)不合適。油路故障原因*21往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)主要零部件的機(jī)械故障1氣閥故障氣閥工作狀態(tài)的好壞是壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展的核心問題之一，往復(fù)式壓縮機(jī)有60%以上的故障發(fā)生在氣閥上。據(jù)某石化公司對壓縮機(jī)的故障統(tǒng)計(jì)，氣閥故障引起的停機(jī)次數(shù)占總停機(jī)次數(shù)的85%以上。氣閥一旦發(fā)生故障，馬上影響壓縮機(jī)的產(chǎn)氣量，降低效率，浪費(fèi)能源。閥件破損后碎塊落人氣缸，引起氣缸拉毛，活塞和活塞環(huán)損壞，帶來更為嚴(yán)重的問題。及時(shí)發(fā)現(xiàn)氣閥故障，診斷出氣閥發(fā)生故障的原因，采取合理的防治措施，對提高往復(fù)壓縮機(jī)的可靠性，減少停機(jī)損失將帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*22往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)主要零部件的機(jī)械故障1氣閥故障往復(fù)式壓縮機(jī)為了提高產(chǎn)氣量，技術(shù)上的發(fā)展方向是高速、短行程。但是轉(zhuǎn)速提高后帶來的后果：一是在閥隙中的氣流速度增大。閥片兩側(cè)壓差上升，閥在開啟和關(guān)閉過釋中對閥座和閥擋的沖擊速度、沖擊力增大，這使閥片受力情況惡化，磨損加劇;二是單位時(shí)間內(nèi)閥片對閥座和閥檔的沖擊次數(shù)增多，閥片和彈簧更快地發(fā)生疲勞破壞，這些問題的解決需要在氣閥結(jié)構(gòu)上、閥片的動力特性上和閥片、彈簧的材料上進(jìn)行研究。目前對氣閥的研究主要包括如下幾個(gè)方面：氣閥中流動氣流壓力損失的研究；閥片材料沖擊應(yīng)力和疲勞強(qiáng)度的研究；閥片運(yùn)動規(guī)律的數(shù)學(xué)模擬和計(jì)算機(jī)求解方法的研究；閥片彈簧磨損、斷裂故障診斷方法的研究。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*23往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動（1）氣閥故障原因氣閥故障，主要是閥片、彈簧破損，氣閥密封性差，閥片的開啟時(shí)間和高度不對以及安裝中產(chǎn)生的問題。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析(1)疲勞損壞——由于閥片承受著頻繁的撞擊載荷和彎曲交變載荷，閥片容易產(chǎn)生疲勞破壞。實(shí)際使用證明，閥片主要破壞形式是撞擊載荷引起的徑向斷裂。(2)閥片磨損——環(huán)狀閥片與導(dǎo)向塊工作面之間產(chǎn)生的摩擦磨損，可減弱閥片強(qiáng)度，降低使用壽命。磨損量過大時(shí)可能閥片可能卡死在導(dǎo)向塊上或者失去密封作用。環(huán)狀閥片在工作時(shí)轉(zhuǎn)動，將引起閥片邊緣磨損。(3)

介質(zhì)腐蝕——壓縮介質(zhì)本身有腐蝕性或介質(zhì)中含有水分，工作時(shí)沖刷閥片，破壞閥片表面保護(hù)膜，在閥片局部地方出現(xiàn)腐蝕麻點(diǎn)或空洞，引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生腐蝕疲勞破壞。1閥片損壞*24往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動（1）氣閥故障原因氣閥故障，主要是閥片、彈簧破損，氣閥密封性差，閥片的開啟時(shí)間和高度不對以及安裝中產(chǎn)生的問題。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析(1)彈簧從閥片全閉到全啟，其載荷由預(yù)壓縮力變化到最大壓縮力，承受脈動循環(huán)載荷，引起疲勞破壞。(2)彈簧變形時(shí)域彈簧孔壁發(fā)生摩擦磨損，強(qiáng)度下降而斷裂。(3)介質(zhì)對彈簧表面腐蝕，產(chǎn)生麻點(diǎn)、凹坑，引起應(yīng)力集中，加速彈簧疲勞破壞。(4)材質(zhì)不符合要求，彈簧的加工、熱處理有缺陷。2氣閥彈簧損壞*25往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動（1）氣閥故障原因氣閥故障，主要是閥片、彈簧破損，氣閥密封性差，閥片的開啟時(shí)間和高度不對以及安裝中產(chǎn)生的問題。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析(1)閥座密封面不平，表面粗糙度達(dá)不到要求。(2)密封面被碰傷。(3)閥片變形、破裂。(4)閥隙通道有異物卡住。(5)氣體溫度高，潤滑油易變成碳渣卡住密封面。碳渣粘著在閥片和閥座上，使氣閥漏氣。(6)彈簧力過小。(7)彈簧端面與軸線不垂直。(8)閥座、閥片嚴(yán)重磨損。2氣閥漏氣*26往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動27分故障析：由潤滑油過多造成的液擊和油粘滯，導(dǎo)致閥片疲勞損壞。機(jī)故障型：NuovoPignone機(jī)故障型：4HE/3氫氣壓縮機(jī)

故障現(xiàn)象：閥片最外圈三處斷裂，閥片表面故障現(xiàn)象：有積油。閥座、閥蓋槽道及表面故障現(xiàn)象：布滿積油。方故障案：采用抗油粘滯好的非金屬氣閥。常見故障實(shí)例——油粘滯（一）*27往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動28機(jī)故障型：沈氣氫氣壓縮機(jī)機(jī)故障型：

4M20-75/320分故障析：潤滑油過多且較粘，造成液擊和油粘滯。故障現(xiàn)象：閥片發(fā)生鼠咬狀損壞。方故障案：采用抗油粘滯性很好的CT閥常見故障實(shí)例——油粘滯（二）*28往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動29機(jī)故障型：上海D-R氮?dú)鋲嚎s機(jī)

方故障案：改用流通性好、抗雜質(zhì)性能好的非金屬氣閥。故障現(xiàn)象：槽道堵塞，密封面有大量粉塵。分故障析：介質(zhì)較臟，造成泄漏嚴(yán)重，氣量不足。常見故障——閥堵塞(一)*29往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動30布滿粉塵和雜質(zhì)的氣閥常見故障——閥堵塞(二)*30往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動31常見故障——閥較臟機(jī)故障型：某氯堿廠THORMASSONC2053級SV閥環(huán)上有粉塵、雜質(zhì)彈簧內(nèi)堵塞雜質(zhì)閥座有污跡卸荷器襯套油污和雜質(zhì)被堵塞的閥蓋槽道方故障案：清洗氣閥，建議檢查管道，增加過濾。故障現(xiàn)象：閥上很臟，有雜質(zhì)、油污。分故障析：管道、介質(zhì)很臟。*31往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動32機(jī)故障型：某塑料部2PESULZER6B5A1.45方故障案：建議客戶關(guān)注油氣過濾器中潤滑油的排放。2、3級氣閥被堵懷疑是工藝控方故障案：制有問題，使高聚物在壓縮機(jī)內(nèi)提前產(chǎn)生。分故障析：1級進(jìn)口油氣過濾器清理不及時(shí)，潤滑油與氣體一起進(jìn)入氣缸，低聚物與分故障析：油的混合物產(chǎn)生液擊。2、3排氣閥槽道被較硬的高聚物堵塞，彈簧孔也被分故障析：堵塞，無法自由運(yùn)行。故障現(xiàn)象：1級進(jìn)氣閥閥片斷裂；2、3級排氣閥溫度高常見故障——油與低聚物的混合物(三)*32往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動33常見故障——螺紋斷裂（一）機(jī)故障型：沈氣閃蒸氣壓縮機(jī)2D3.5-3.5/6.5-38.5機(jī)故障型：（主要介質(zhì)為CO、CO2等）分故障析：由于氣閥壓閥罩沒有壓緊，造成氣分故障析：閥在工作時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動和竄動，使螺分故障析：母防松部位強(qiáng)度不足而發(fā)生斷裂。故障現(xiàn)象：裂。經(jīng)檢查，密封面表面光亮，外故障現(xiàn)象：二級排氣閥110GD螺母發(fā)生局部斷故障現(xiàn)象：緣有輕微的磨損。另該閥閥座側(cè)面故障現(xiàn)象：上銷脫落，銷口處變形厲害。方故障案：實(shí)行正確的氣閥安裝。*33往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動34常見故障——螺紋斷裂（二）故障現(xiàn)象：二級排氣閥105R，中心螺栓在定位銷處斷裂。閥座上的定位故障現(xiàn)象：銷也發(fā)生錯(cuò)位。機(jī)故障型：某空壓機(jī)LW-16/40分故障析：該機(jī)壓閥罩是與氣閥中心螺栓通過套筒連接。一旦壓閥罩?jǐn)Q分故障析：得太緊，螺栓將會被剪斷。方故障案：實(shí)行正確的氣閥安裝。*34往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動35常見故障——螺紋斷裂（二）分故障析：閥體上外圓有明顯的磨擦痕跡，應(yīng)是氣閥安裝不緊，在閥窩及分故障析：壓閥罩內(nèi)轉(zhuǎn)動所致。故障現(xiàn)象：同心閥30R/54C中心螺栓斷裂，閥片斷裂。方故障案：實(shí)行正確的氣閥安裝。*35往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動36分析：閥片的傾側(cè)運(yùn)動造成閥片外周 發(fā)生斷裂。故障現(xiàn)象：2級排氣閥在使用兩個(gè)多月故障現(xiàn)象：后，發(fā)生閥片斷裂。方案：雙緩沖設(shè)計(jì)，減少傾側(cè)運(yùn)動。常見故障——閥片外緣斷裂*36往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動37常見故障——液擊機(jī)故障型：華北制藥華盈公司氫壓機(jī)機(jī)故障型：重氣壓縮機(jī)V-3/15034C/19R（34C的彈簧片）方故障案：

減小注油量。故障現(xiàn)象：彈簧片呈現(xiàn)鼠咬狀損壞。分故障析：壓縮機(jī)注油量太大，造成液擊。*37往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動38由偏吹造成的“陰陽臉”常見故障——偏吹*38往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動39常見故障——腐蝕（一）故障現(xiàn)象：因工藝控制失誤，使氣閥閥片遭受酸性腐蝕（HCL）機(jī)故障型：AtlasZEHN2GT32/18（某氟化工有限公司），機(jī)故障型：原配賀爾碧格法國氣閥分故障析：在正常流程中，介質(zhì)沒有腐蝕，以往使用記錄良好。方故障案：建議改善流程控制，氣閥不作修改。*39往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動40常見故障——腐蝕（二）因腐蝕造成的閥體“點(diǎn)蝕”*40往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動41常見故障——過濾器出現(xiàn)故障壓縮機(jī)：某石化廠JSW機(jī)

故障現(xiàn)象：過濾器出現(xiàn)故障，氣閥被融化的聚合物覆蓋。

*41往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動42常見故障——卸荷器問題機(jī)故障型：廈門惠爾康A(chǔ)tlas40S60故障現(xiàn)象：閥片斷裂，卸荷器叉腳在槽道中轉(zhuǎn)動，叉腳磨損了3mm方故障案：在閥上增加防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。分故障析：由于氣流的不穩(wěn)定導(dǎo)致叉腳轉(zhuǎn)動。*42往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動43常見故障——氮?dú)庠囓噯栴}機(jī)故障型：獨(dú)山子煉油廠沈氣機(jī)故障型：4M50-18/24-180-BX機(jī)故障型：（加氫裂化新氫壓縮機(jī)）卸荷器叉腳作用的地方。故障現(xiàn)象：3級進(jìn)氣閥閥片在有卸荷叉叉腳故障現(xiàn)象：作用的地方斷裂分故障析：在氮?dú)庠囓嚬r下，所需的卸分分故障析：荷力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氫氣工況下的卸荷分故障析：力。如果提供的卸荷力不足，閥分故障析：片將產(chǎn)生顫振，導(dǎo)致閥片斷裂。方故障案：建議客戶不要在氮?dú)夤r下卸荷。*43往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動(2)氣閥漏氣鑒別方法①在多級壓縮機(jī)中，若某一級排氣閥漏氣，排出氣缸的氣體又部分泄漏回氣缸，不僅使該級排氣溫度升高，排氣壓力下降，而且該級的排出氣量不足，使前級的排氣壓力上升。因此判別某級排氣閥是否漏氣，可測量該級閥蓋上的溫度是否升高，本級排氣壓力是否下降，前級排氣壓力是否上升的方法來識別。此外，還可以用金屬棒或泄漏檢測儀檢查。氣閥漏氣嚴(yán)重時(shí)會發(fā)出吱吱的聲音。②某一級吸氣閥漏氣，則該級吸氣閥部位溫度升高。同時(shí)由于該級吸人氣體又在壓縮過程中泄漏出去，使前級排氣壓力上升，而后面各級因吸人氣量不足，排氣壓力下降。因此同樣可用測量溫度、壓力和聲音的方法來判別。③如果第1級吸氣閥漏氣，則隨后各級氣量下降，各級排氣壓力也相應(yīng)下降，因此可從各級排氣壓力和氣量是否下降來加以辨別。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*44往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動（3）提高氣閥耐用性的措施a.校核閥片運(yùn)動規(guī)律

各種壓縮機(jī)閥片在活塞運(yùn)動過程中都有一定的開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間，因此有人想到，正常閥片的啟閉時(shí)間應(yīng)該符合一般統(tǒng)計(jì)規(guī)律.戴維斯根據(jù)大量氣閥使用結(jié)果.提出了一個(gè)判別氣閥可靠性的準(zhǔn)則。如圖所示，圖中有三個(gè)曲柄轉(zhuǎn)角參數(shù)θ1,θ2和θ3，它們都是從行程止點(diǎn)倒回過來度量的角度。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*45往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動由統(tǒng)計(jì)得到，當(dāng)與閥的特征角符合下列條件時(shí)，氣閥的壽命都比較長:式中——?dú)忾y假想關(guān)閉角，即假定無氣體推力時(shí)，閥片在彈簧力作用下，從全開位置降落到閥座上所需時(shí)間對應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角，(。);

——關(guān)閉角。指閥片開始脫離升程限制器，直到活塞到達(dá)止點(diǎn)的時(shí)間所對應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角，（。);

——開啟角。指閥片在氣體推力作用下克服彈簧力到達(dá)全開的瞬時(shí)位置開始，到活塞運(yùn)動止點(diǎn)這段時(shí)間所對應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角，(。)。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*46往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*47往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動建立這兩個(gè)可靠性準(zhǔn)則的主要意義在于用來分析和修正一些故障很多的氣閥。如果這些氣閥不符合該準(zhǔn)則，而且經(jīng)常出現(xiàn)故障時(shí)，處理的方法有:①調(diào)整關(guān)閉狀態(tài)時(shí)彈簧的預(yù)壓縮量;②調(diào)整彈簧的剛度系數(shù)K;③調(diào)整閥片升程h;④改變閥片厚度和設(shè)置緩沖片。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*48往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動b.改變氣閥結(jié)構(gòu)對于轉(zhuǎn)速較高的壓縮機(jī)，為了提高氣閥耐用期，需采用較小的閥片開啟高度，這樣可以減小閥片的撞擊速度，確保氣閥及時(shí)關(guān)閉，改善氣閥的運(yùn)動頻率特性。閥片開啟高度降低后，氣閥的流通縫隙面積將減小，氣流阻力增大，補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ窃黾娱y座的通道數(shù)、采用多環(huán)窄通道氣閥。這樣既可增大氣流在閥隙中流通的面積，又可改善閥片的受力狀態(tài)。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析（3）提高氣閥耐用性的措施*49往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動c.調(diào)整彈簧力

提高閥片壽命的措施，除了降低閥片開啟高度之外，還需要采用待性較硬的彈簧或變剛性彈簧。使閥片在開啟過程中增加其緩沖能力。對于轉(zhuǎn)速較高的壓縮機(jī),閥片彈簧應(yīng)采用鋼絲直徑較粗、中徑較大，工作圈數(shù)較多，閥片全開后總變形最較小的彈簧，這樣，彈簧的工作應(yīng)力就較小，耐用期較長，同時(shí)因?yàn)殚y片的撞擊速度降低后閥片的壽命也得到了提高。但是氣閥彈簧力也不能過強(qiáng)，否則氣閥會過早關(guān)閉。彈簧力過強(qiáng)的極端情況.將導(dǎo)致氣閥產(chǎn)生振顫現(xiàn)象。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析（3）提高氣閥耐用性的措施*50往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動d.閥片邊緣倒圓角由于閥片的破壞主要是在撞擊載荷下由閥片邊緣開始的徑向斷裂，所以閥片邊緣應(yīng)倒圓角，以消除產(chǎn)生在邊緣的應(yīng)力集中。如圖所示，對環(huán)狀閥片，倒圓角的半徑較小，一般取r=0.2~0.5mm.對于網(wǎng)狀閥片，由于破壞多數(shù)發(fā)生在外圈邊緣，因此在外緣應(yīng)倒大圓弧，一般取R=5~7mm.其余為小圓角。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析（3）提高氣閥耐用性的措施*51往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動e.改善閥片制造工藝

據(jù)資料介紹，閥片磨削的殘余應(yīng)力可達(dá)200MPa以上。閥片殘余應(yīng)力的存在將縮短閥片的使用壽命。為此可采用小磨削量，精磨后進(jìn)行補(bǔ)充回火處理。f.控制壓縮氣體中的油水含量

實(shí)際操作證明，壓縮氣體中油水含量較多時(shí)，閥片使用壽命迅速下降.因?yàn)樽⑷霘飧椎臐櫥秃蜌怏w壓縮時(shí)析出的水分混合，流過氣閥時(shí)就粘附在閥座和閥擋上，閥片和密封口接觸時(shí)液膜產(chǎn)的附著力將阻礙閥片運(yùn)動，引起閥片的開啟和關(guān)閉滯后。當(dāng)閥片克服附著力而脫離密封口后.以很大加速度撞擊閥座或閥擋，從而降低了閥片的使用壽命。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析（3）提高氣閥耐用性的措施34C/19R（34C的彈簧片）*52往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動（4）氣閥故障診斷方法的研究氣閥故障主要表現(xiàn)為閥片損壞、彈簧折斷和氣閥漏氣方面，其實(shí)這三種故障常?；橐蚬?，閥片損壞可導(dǎo)致氣閥漏氣，彈簧折斷使得閥片對閥擋和閥座的沖擊速度和撞擊力增大，導(dǎo)致閥片碎裂。因此，利用閥片沖擊力的變化、氣閥有否產(chǎn)生泄漏等特征參數(shù)來判斷閥片和彈簧故障。是當(dāng)前研究利用振動信號診斷氣閥故障的主要方法之一。監(jiān)測氣閥的故障信號，除了觀察壓縮機(jī)的熱力參數(shù)變化之外〔如壓縮機(jī)各級吸、排氣壓力變化、氣量變化、閥腔內(nèi)溫度變化以及壓力脈動變化等)，更主要的是希望從氣閥工作過程中產(chǎn)生的動力性能變化來診斷放障。目前對氣閥故障進(jìn)行監(jiān)測和診斷的主要方法如下：往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*53往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動①在壓縮機(jī)氣閥閥蓋上用傳感器拾取振動信號或噪聲信號，然后對信號進(jìn)行分析處理和故障識別。②在氣閥閥室內(nèi)用位移傳感器拾取閥片運(yùn)動規(guī)律信號，校核閥片運(yùn)動規(guī)律。③引出氣缸的壓力，作出氣缸內(nèi)的P-V示功圖，從示功圖的變化上判別氣閥故障，④測量吸、排氣腔內(nèi)的脈動壓力和溫度變化診斷氣閥故障。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*54往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動第①種方法使用很方便，不需要在閥體上開孔安裝傳感器。但是在閥蓋上的測振傳感器接收到的信號中混有很多機(jī)器其他運(yùn)動部件的信號，對信號的處理和識別難度較大，需要對各種型式的壓縮機(jī)進(jìn)行深人研究。第②種方法雖然能直接測到閥片的運(yùn)動狀態(tài)，而且還能得到閥片位移隨曲柄轉(zhuǎn)角或時(shí)間變化的關(guān)系，信號受環(huán)境的影響很少。但是對閥片位移測量需要在閥座或升程限制器上開孔安裝傳感器，這在實(shí)際應(yīng)用中有一定困難。對閥片運(yùn)動規(guī)律的測錄主要用來分析氣閥工作的好壞，指導(dǎo)氣閥的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。第③種方法已在一些大型的、重要的壓縮機(jī)上獲得應(yīng)用，已有不少人設(shè)計(jì)出各種形式的氣缸壓力引出裝置，有些壓縮機(jī)出廠時(shí)已在機(jī)體上預(yù)留出氣缸測壓孔，可用來作氣缸示功圖的測量。利用示功圖來識別故障，對不同類型的壓縮機(jī)也需要作深入的研究分析，從正常和異常兩種情況的示功圖對比上確定對哪一類故障是敏感的。第④種方法對診斷氣閥故障的有效性還需作進(jìn)一步研究。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*55往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動

活塞桿故障往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞桿斷裂事故也較常見，據(jù)報(bào)道約占重大事故的25%左右，對于使用比較普遍的對稱平衡型壓縮機(jī)，活塞桿斷裂的事故率達(dá)到51.5﹪，在石化行業(yè)，重整氫氣壓縮機(jī)也屢有活塞桿斷裂事故發(fā)生。活塞桿斷裂，不僅損壞活塞和氣缸，而且還由于其他零部件的連鎖性破壞，使易燃、易爆或有毒氣體向外泄漏，帶來人員傷亡、生產(chǎn)裝置毀壞等一系列嚴(yán)重事故，因此在操作中必須予以足夠重視?；钊麠U發(fā)生斷裂的地方多數(shù)是在活塞連接處與十字頭連接處，其原因如下。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*56往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動*57往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動①活塞桿的螺紋由于螺紋牙型圓角半徑小，應(yīng)力集中嚴(yán)重，容易在循環(huán)載荷下產(chǎn)生裂紋和斷裂。因此對大型壓縮機(jī)需用滾壓加工。用以消除應(yīng)力集中。②退刀糟、卸荷槽、螺紋表面的粗糙度達(dá)不到要求，容易產(chǎn)生表面裂紋。③活塞桿的材質(zhì)和熱處理有問題，例如存在粗晶、魏氏體組織、偏析以及強(qiáng)度和塑性不符合要求:④連接螺紋松動或連接螺紋的頂緊力不足。⑤某一級因其他故障原因而嚴(yán)重超載。⑥活寒桿跳動量過大。⑦工藝氣體腐蝕。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*58往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動為了降低活塞桿與十字頭、活塞桿與活塞連接處的主應(yīng)力幅和螺紋根部嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，德國BORSIG公司在國際上率先開發(fā)了一種機(jī)械-液壓連接方式的技術(shù)，該技術(shù)的活塞桿端為無螺紋結(jié)構(gòu)，采用三次施加并釋放達(dá)150MPa的超高油壓，把活塞桿壓配人十字頭內(nèi)，便受力零件產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，從而有效地降低大直徑活塞桿傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中螺紋根部存在嚴(yán)重的應(yīng)力集中問題，極大地提高了活塞桿工作的可命性。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*59往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動連桿螺栓斷裂連桿螺栓是壓縮機(jī)最重要的零件之一。它的斷裂將造成嚴(yán)重事故.由于連桿螺栓在工作時(shí)承受很大的交變載荷和幾倍于活塞力的預(yù)緊力，因此對它不僅要求具有足夠的靜強(qiáng)度.更重要的是要有較高的耐疲勞能力。對其結(jié)構(gòu)形狀，應(yīng)力集申情況和裝配精度等方面都有嚴(yán)格要求。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*60往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動連桿螺栓斷裂連桿螺栓斷裂的原因如下.①連桿螺拴擰得太緊或太松。擰得太緊，螺拴承受過大拉力而折斷;擰得太松，工作時(shí)螺母松動，連桿大頭瓦在連桿體內(nèi)晃動，螺栓承受過大的沖擊力而折斷。因此擰緊螺母時(shí)要用扭力扳手按要求力矩上緊?；蛘哂脺y量螺栓伸長量的方法來控制拉緊力。②開口銷折斷引起連桿螺栓松動、斷裂。③連桿螺栓疲勞斷裂。④連桿螺栓的材質(zhì)、鍛壓、熱處理、加工，探傷和裝配有問題(特別要注意螺栓的過渡圓角、退刀槽、螺紋表面的粗糙度是否符合技術(shù)要求)。

往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*61往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動連桿螺栓斷裂連桿螺栓斷裂的原因如下.⑤連桿大頭瓦過熱，活塞卡住或超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。連桿螺栓因承受過大應(yīng)力而折斷。⑥運(yùn)動部件出現(xiàn)故障，對連桿螺栓產(chǎn)生較大沖擊載荷(例如曲軸、十字頭、活塞桿斷裂)。⑦長期使用達(dá)5000~8000h，未對連桿螺栓進(jìn)行磁粉探傷和殘余變形測量。如果螺栓有萬分之一以上殘余變形者均應(yīng)報(bào)廢。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*62往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動十字頭鞋*63往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動

曲軸斷裂曲軸是壓縮機(jī)中傳遞動力的重要運(yùn)動件。由于承受較大的交變載荷和摩擦磨損，所以對疲勞強(qiáng)度和耐磨性要求較高。曲軸一旦斷裂，將使曲軸箱、連桿、十字頭或活塞等發(fā)生一系列連鎖性破壞。曲軸多數(shù)發(fā)生拐臂處斷裂，曲軸斷裂的原因如下。①壓縮機(jī)地基與電動機(jī)基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降，使聯(lián)軸器嚴(yán)重不對中附加載荷。曲軸承受巨大的附加載荷②壓縮機(jī)超載或在緊急停機(jī)時(shí)產(chǎn)生的劇烈沖擊。③安裝不正確或工作中氣缸軸線發(fā)生變化，與曲軸軸線不垂直，使曲軸承受附加彎矩。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*64往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動*65往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動

曲軸斷裂曲軸斷裂原因④軸瓦在曲軸上裝配不良，支承面貼合不均，間隙過小，軸承發(fā)熱，軸頸拉溝、咬住或彎曲變形。⑤軸頸與曲拐過渡圓角是最嚴(yán)重的應(yīng)力集中點(diǎn)，該處最容易發(fā)生疲勞斷裂。圓角半徑一般取r=(0.05~0.09)d(d為曲拐軸直徑)，其表面粗糙度不大于0.4um如果過渡圓角不圓，表面粗糙，此處易產(chǎn)生裂紋而斷裂。⑥由于設(shè)計(jì)不合理、材質(zhì)不良、熱處理不合要求，探傷不及時(shí)等因素產(chǎn)生裂紋和斷裂。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*66往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動活塞卡住、咬住或撞裂活塞發(fā)生卡住、咬住或撞裂的原因：①潤滑油質(zhì)量低劣，注油器供油中斷，發(fā)生干摩擦，因摩擦發(fā)熱，阻力增大被卡住、咬住。②氣缸冷卻水供應(yīng)不足或氣缸過熱狀態(tài)下突然通冷卻水強(qiáng)烈冷卻，使氣缸急劇收縮，(抱缸)，把活塞咬住。③氣缸帶液(例如，制冷壓縮機(jī)吸人蒸發(fā)器中的液體造成“沖缸”;壓縮機(jī)吸人氣體太潮濕，氣體被壓縮后有水分析出，發(fā)生氣缸“水擊），可撞裂活塞，甚至擊破氣缸。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*67往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動活塞卡住、咬住或撞裂活塞發(fā)生卡住、咬住或撞裂的原因：④氣缸與活塞間隙太小。⑤氣缸內(nèi)掉入活塞螺母、氣閥碎片等堅(jiān)硬物，活塞撞擊時(shí)碎裂。⑥活塞材質(zhì)不良、鑄件質(zhì)量低劣，強(qiáng)度達(dá)不到要求。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*68往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動*69往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動氣缸磨損*70往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)壓縮機(jī)故障分析(1)氣缸內(nèi)有異物，此時(shí)氣缸鏡面也有軸向的溝狀磨痕；(2)活塞環(huán)材質(zhì)不合適；(3)注油不適當(dāng)，包括注油孔位不適當(dāng)，壓縮機(jī)汽缸潤滑油牌號錯(cuò)，

注油量偏少；(4)汽缸或缸套硬度偏低，汽缸鏡面易拉毛；(5)活塞環(huán)在環(huán)槽中的軸向間隙偏??；(6)活塞環(huán)開口間隙小；(7)活塞環(huán)軸向高度和徑向?qū)挾瘸叽缙。?8)活塞環(huán)結(jié)構(gòu)型式不合理。1磨損過快——活塞環(huán)外圓有軸向拉毛呈溝槽狀活塞環(huán)故障*71往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)壓縮機(jī)故障分析(1)汽缸鏡面拉毛，活塞環(huán)也拉毛；(2)活塞環(huán)斷裂；(3)活塞環(huán)過量磨損；(4)活塞環(huán)開口漏氣，聚四氟乙烯活塞環(huán)應(yīng)盡量采取搭接口、T形環(huán)或雙環(huán)結(jié)構(gòu)，減少環(huán)開口處漏氣。1密封性能差——?dú)怏w向低壓級倒流，排氣壓力低活塞環(huán)故障*72往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動活塞環(huán)故障除造成活塞環(huán)壽命短和密封性能差的上述原因外，活塞桿的跳動超差也是原因之一，尤其對高壓級活環(huán)影響很大。當(dāng)活塞環(huán)跳動超過0.1mm時(shí)，就很難保證活塞環(huán)壽命。若跳動超過0.2mm時(shí)，活塞環(huán)的壽命僅為跳動值小于0.064mm的活塞環(huán)壽命的1/4～1/5。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*73往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動填料函故障

往復(fù)壓縮機(jī)故障分析1密封性能差——漏氣(1)密封圈的過量磨損；(2)密封圈拉伸彈簧彈力過小或斷裂；(3)密封圈軸向間隙不適合，間隙過大時(shí)填料竄氣（一級填料），間隙過小時(shí)密封圈不能隨活塞桿移動，造成漏氣；(4)冷卻差，特別是聚四氟乙烯密封圈必須冷卻可靠；(5)注油量和油質(zhì)不合理；(6)活塞桿過量磨損；(7)錐形填料圈按錐角大小排列順序裝錯(cuò)位置；(8)聚四氟乙烯密封圈無防冷流設(shè)計(jì)；(9)聚四氟乙烯密封圈的配方、原材料、壓制和燒結(jié)工藝不合理，或?qū)?shí)際使用工況的適應(yīng)性差；(10)氣體不清潔，有異物進(jìn)入填料函；(11)密封圈磨損補(bǔ)償性能差；(12)填料函內(nèi)零件加工不合理，不符合圖形要求；(13)填料函組裝不合理；(14)活塞桿跳動偏大。74往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動填料函故障

往復(fù)壓縮機(jī)故障分析1填料函發(fā)熱——活塞桿發(fā)熱、變色，填料函冒煙(1)塑料密封圈軸向間隙?。?2)密封圈設(shè)計(jì)不適合；(3)密封圈材質(zhì)差；(4)冷卻失效；(5)潤滑失效；(6)密封圈與活塞桿未磨合；(7)聚四氟乙烯密封圈冷流嚴(yán)重，冷流的聚四氟乙烯進(jìn)入填料盒與活塞桿之間。75往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動*76往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓力切向環(huán)內(nèi)徑處杯槽印痕徑向環(huán)上阻流環(huán)印痕切向環(huán)阻流環(huán)徑向環(huán)徑向環(huán)切向環(huán)阻流環(huán)壓力×*77往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動*78往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動

壓縮機(jī)故障振動曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動慣性力往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)動部件是一整套曲柄連桿機(jī)構(gòu)，這套機(jī)構(gòu)在工作時(shí)既有加速和減速運(yùn)動，又有旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動。壓縮機(jī)在工作負(fù)荷下，作用在活塞、連桿、十字頭和曲軸上的力有慣性力、氣體力和摩擦力。慣性力有兩種，即曲柄旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力和活塞、十字頭組件往復(fù)運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的往復(fù)慣性力，連桿運(yùn)動時(shí)則兼有這兩種慣性力的作用。在這些力中，氣體力和摩擦力屬于機(jī)器的內(nèi)力，不會傳遞到基礎(chǔ)上去，只影響到機(jī)身、中體、缸體、缸蓋以及各運(yùn)動零部件的受力狀況和機(jī)器的磨損和功耗狀況。

往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*79往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動

壓縮機(jī)故障振動曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動慣性力但是旋轉(zhuǎn)慣性力、往復(fù)慣力、旋轉(zhuǎn)阻力矩都是隨曲柄轉(zhuǎn)角變化的自由力和力矩，它們作用于機(jī)體軸承座上，通過地腳螺栓傳給基礎(chǔ)，使基礎(chǔ)產(chǎn)生振動。而基礎(chǔ)對機(jī)體的反作用力也同樣使機(jī)器產(chǎn)生振動。另外從壓縮機(jī)的受力分析中可知，活塞力通過連桿，作用在曲軸上的一個(gè)垂直于氣缸軸線分力與十字頭作用在滑道上的側(cè)向力，構(gòu)成一個(gè)有使壓縮機(jī)傾倒趨勢的傾覆力矩，該力矩也是一個(gè)隨曲柄轉(zhuǎn)角而周期性變化的自由力矩，傳遞到基礎(chǔ)，也會引起基礎(chǔ)振動。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*80往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動在壓縮機(jī)的幾個(gè)自由力及力炬中，慣性力的周期性變化是壓縮機(jī)產(chǎn)生振動的主要原因，下面簡要介紹這兩種慣性力的形成。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*81往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動(1)活塞的位移、速度和加速度當(dāng)曲柄軸轉(zhuǎn)過α角時(shí)，連桿的擺角為，β活塞的位移量為令式中λ——稱為連桿的長徑比，活塞式壓縮機(jī)的λ值一般在1/3.5~1/0.6范圍內(nèi)。因?yàn)橛疫叞炊?xiàng)式公式展開，并略去人高次項(xiàng)可得則往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*82往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動對時(shí)間t求導(dǎo)數(shù)，可得活塞的運(yùn)動速度

活塞運(yùn)動的加速度為上式對時(shí)間t求導(dǎo)數(shù)往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*83往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動（2)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)慣性力和往復(fù)慣性力旋轉(zhuǎn)慣性力主要是由曲軸的質(zhì)量不平衡產(chǎn)生，另外連桿的剛體平面運(yùn)動有一部分質(zhì)量可轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動質(zhì)量.一部分轉(zhuǎn)化為往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量。整個(gè)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)慣性力可表示為式中mr一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動部分的總質(zhì)量、它包括由曲軸產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動質(zhì)量和連桿大頭部分轉(zhuǎn)化過來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動質(zhì)量；

r—曲柄旋轉(zhuǎn)半徑;

—曲柄旋轉(zhuǎn)角速度。旋轉(zhuǎn)慣性力引起機(jī)器的振動像不平衡振動一樣，產(chǎn)生每轉(zhuǎn)一次的轉(zhuǎn)速頻率振動，這種振動可以通過平衡方法把旋轉(zhuǎn)慣性力基本消除掉，即在旋轉(zhuǎn)‘慣性力所指的相反方向上施加平衡質(zhì)量。

往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*84往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)運(yùn)動的慣性力是由往復(fù)運(yùn)動部件的加速度產(chǎn)生。假定往復(fù)運(yùn)動部件的總質(zhì)量為ms(它包括了活塞組件和連桿小頭部分的轉(zhuǎn)化質(zhì)量)，則往復(fù)運(yùn)動的慣性力為:上式中往復(fù)運(yùn)動的慣性力F;由兩部分組成:稱為一階往復(fù)慣性力，力的變化周期等于曲軸旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間，且在=時(shí)為最大，因此一階往復(fù)慣性力引起的振動頻率為機(jī)器的轉(zhuǎn)速頻率。稱為二階往復(fù)慣性力，力的變化周期相當(dāng)于曲軸旋轉(zhuǎn)半周的時(shí)間，且在和時(shí)為最大，因此二階慣性力引起的振動頻率為轉(zhuǎn)速頻率的2倍。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*85往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動幾種型式壓縮機(jī)的不平衡往復(fù)慣性力的大小和方位往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*86往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動

壓縮機(jī)故障振動和不正常聲音(1)故障振動往復(fù)式壓縮機(jī)由于存在旋轉(zhuǎn)慣性力、往復(fù)慣性力及力矩，將會引起機(jī)器和基礎(chǔ)的振動。除了這種機(jī)械運(yùn)動引起的振動之外，往復(fù)式壓縮機(jī)由于間歇性吸氣和排氣，氣流的壓力脈動還會引起管路振動。如果氣流脈動頻率恰好與氣柱或管道自振頻率相同，就會產(chǎn)生管道共振，這種共振將帶來嚴(yán)重的后果，不僅引起壓縮機(jī)和基礎(chǔ)、管道各連接部分松動，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)窳压艿?。往?fù)壓縮機(jī)故障分析*87往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)式壓縮機(jī)故障振動的部位及原因往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*88往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)機(jī)體振幅的大小與機(jī)器的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，在同樣的激振力下。一般立式、臥式、移動式的壓縮機(jī)振幅要大于角度式、固定式的壓縮機(jī)。中國現(xiàn)行《往復(fù)式壓縮機(jī)機(jī)械振動測量與評價(jià)》標(biāo)準(zhǔn)(GB/T777-87)是通過對壓縮機(jī)機(jī)體外表面不同高度和不同方向上(X,Y、Z三個(gè)方向)進(jìn)行振動測量取其最大的振動速度有效值作為壓縮機(jī)振動烈度的評定值。振動烈度的分檔方法見表4-10。表中各檔的比例是1：1.6,即每兩個(gè)烈度的級差值為4dB。壓縮機(jī)按不同結(jié)構(gòu)型式分為四類，各類壓縮機(jī)的振動烈度不允許超過規(guī)定的極限值。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*89往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)壓縮機(jī)故障分析壓縮機(jī)的振動烈度〔GB/T7777-87)*90往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)壓縮機(jī)故障分析各類壓縮機(jī)的振動烈度(GB/T7777-873*91往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)的基礎(chǔ)振動可引起基礎(chǔ)下沉，機(jī)器結(jié)構(gòu)部件損壞，與機(jī)器連接的管道振動，管件損壞等一系列嚴(yán)重事故，因此對基礎(chǔ)的振幅有一定限止測量振動大都采用測振儀。對于基礎(chǔ)振動的測量，可用速度式傳感器;對于機(jī)體各部位振動的測量可用速度式、加速度式傳感器。如果測出的振幅超過允許值，則需要根據(jù)上述所列各類可能發(fā)生的振動原因?qū)ふ夜收?，否則帶病運(yùn)轉(zhuǎn)，將會加速機(jī)器的損壞或出現(xiàn)人身事故。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*92往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動(2)不正常聲音往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行過程中，各運(yùn)動部件會發(fā)出有節(jié)奏的與轉(zhuǎn)速一致的正常響聲，有經(jīng)驗(yàn)的工人能從不同響聲中判斷出壓縮機(jī)運(yùn)行是否正常。當(dāng)響聲有刺耳的噪聲、撞擊聲和不規(guī)則的節(jié)奏時(shí)，他們可立即判定機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，甚至能判斷故障發(fā)生的大致部位。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*93往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)式壓縮機(jī)故障聲音的部位及其原因

往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*94往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動利用壓縮機(jī)在運(yùn)行中發(fā)出的不正常聲音來判別故障，常用的監(jiān)測手段是用聽棒測聽機(jī)器各個(gè)部位，也可用機(jī)械故障聽診器，它是利用加速度傳感器拾取的信號經(jīng)過濾波、放大，通過耳機(jī)測聽，比聽棒有更高的靈敏度和信噪比。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*95往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)式壓縮機(jī)由于運(yùn)動部件機(jī)構(gòu)復(fù)雜，零部件產(chǎn)生故障振動和故障聲音是由多多種原因產(chǎn)生的，而且各種激勵(lì)力對機(jī)器外殼上某測點(diǎn)的振動響應(yīng)，由于傳輸途徑的干擾也往往難以識別故障。有些報(bào)道認(rèn)為，往復(fù)式壓縮機(jī)的故障頻譜圖不同于旋轉(zhuǎn)機(jī)械，它除了工頻成分之外，往往伴有許多高倍頻成分，而且它們的幅值也較高。高倍頻成分上的能量集中可能是反映出主軸承磨損、活塞撞擊、閥片碰撞等故障。因此對往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)行故障振動和故障聲音的狀態(tài)監(jiān)測，相對其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械來說難度較大，故障診斷的研究工作開展得還不很普遍，診斷方法多數(shù)還停留于依賴人的五官感覺，或者用一些簡單的測試儀器。國內(nèi)外也有一些工廠和研究機(jī)構(gòu)注重對往復(fù)式壓縮機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)進(jìn)行開發(fā)研究，已研制出有一定特色的在線監(jiān)測系統(tǒng)。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*96往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動例如，有些在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)能對機(jī)器進(jìn)行多測點(diǎn)、多參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測參數(shù)有壓縮機(jī)的氣體壓力、溫度、流量、油溫、振動、位移，電動機(jī)的電壓、電流、功率等。有些監(jiān)測系統(tǒng)還輔以氣缸的示功圖監(jiān)測，閥片運(yùn)動規(guī)律監(jiān)測，潤滑油磨損顆粒監(jiān)測。監(jiān)測壓縮機(jī)運(yùn)行中是否發(fā)生氣缸下沉、活塞、活塞桿和填料磨損、氣閥損壞、主軸承磨損、曲軸不平衡和運(yùn)動部件連接松動等方面的故障。。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*97往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)壓縮機(jī)故障分析對稱平衡式空壓機(jī)故障振動診斷某鋼鐵廠空壓機(jī)站有多臺2D12—100/8型空氣壓縮機(jī)，曾出現(xiàn)過多起一、二級汽缸十字頭連桿斷裂事故和基礎(chǔ)底腳螺栓松動引起振動的故障。該機(jī)型為2列、對稱平衡式，結(jié)構(gòu)布置如圖8所示。

(1)多臺壓縮機(jī)運(yùn)行期間，第一次監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)該型壓縮機(jī)的3號機(jī)比4號機(jī)在測振點(diǎn)①上的振動值高出很多，其中H方向上高出4倍，V方向上高出1倍，A方向高出1倍多。從測振點(diǎn)①H方向的頻譜圖上可見，3號機(jī)的工頻成分幅值為2.1mm/s，三倍頻、5倍頻成分的幅值也非常高，而對比4號機(jī)同測點(diǎn)同方向上的工頻成分箱值，僅為0.4mm/s由此確定3號機(jī)存在故障。*98往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動往復(fù)壓縮機(jī)故障分析對稱平衡式空壓機(jī)故障振動診斷由于測振點(diǎn)①位于靠聯(lián)軸節(jié)端的軸承座上，初步診斷為聯(lián)軸器對中不良或該端機(jī)座松動。經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)曲軸箱靠電動機(jī)端的底座地腳螺釘松動情況嚴(yán)重，引起該處測點(diǎn)很到的振幅。停機(jī)后緊固地腳螺栓，振幅就大幅度下降。*99往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動4.2示功圖及閥片運(yùn)動規(guī)律的測量與故障分析壓縮機(jī)示功圖顯示的故障示功圖的測量壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，氣缸內(nèi)的氣體體積和壓力是在不斷變化的，通常利用示功器觀察和記錄不同活塞位置或曲軸轉(zhuǎn)角時(shí)氣缸內(nèi)部氣體壓力的變化，所得到的就是p-V示功圖。示功器的原理是把活塞移動或曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的位置信號(用行程S、曲軸轉(zhuǎn)角a或時(shí)間t)作橫坐標(biāo)，氣缸內(nèi)的壓力信號作縱坐標(biāo)，同時(shí)輸人到光線示波器等一類顯示或記錄裝置，然后描繪出氣缸內(nèi)壓力和活塞行程體積的關(guān)系曲線。示功圖的測量包括如下幾個(gè)部分:

①壓力信號轉(zhuǎn)換;②曲軸轉(zhuǎn)角信號③轉(zhuǎn)速測量;④壓力標(biāo)定;⑤指示圖顯示。常用的示功器有機(jī)械式、氣電式和電子式往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*100往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動測試示功圖的微機(jī)系統(tǒng)往復(fù)壓縮機(jī)故障分析光電傳感器送出氣缸內(nèi)活塞止點(diǎn)信號(可在飛輪上某一相應(yīng)點(diǎn)貼上一條狀鋁箔紙，產(chǎn)生反光脈沖信號代替活塞止點(diǎn)位置)，此信號經(jīng)放大，一路送往數(shù)字轉(zhuǎn)速顯示儀測定轉(zhuǎn)速;*101往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動用示功圖判別壓縮機(jī)的幾種故障利用示功圖形狀變化，可以顯示壓縮機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、管道配置以及操作運(yùn)行中的故障和問題。例如:測量壓縮機(jī)的指示功率，氣閥上的壓力損失和功率損失，氣缸余隙容積的大小，氣閥和管道截面積是否太小，氣閥、活塞環(huán)、密封填料是否泄漏.氣閥彈簧力過大或過小，以及閥片顫振、氣流脈動等故障情況。故障的判別一般采用正常示功圖與不正常示功圖作對比的方式進(jìn)行。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*102往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動*103往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動*104往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動氣閥某些故障的示功圖形狀圖(f>、圖(g)圖(h)的吸、排氣線呈多次波動狀態(tài)，分別表示閥片發(fā)生顫振、閥片升程高度太高和氣流壓力脈動。三者情況有時(shí)較難區(qū)分，可以通過測量吸、排氣腔或管道中的動態(tài)壓力，把氣流壓力脈動情況區(qū)別開來。而閥片顫振情況與升程高度是有聯(lián)系的，屬于哪一類故障原因較難區(qū)分。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*105往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動閥片運(yùn)動規(guī)律曲線圖對一個(gè)性能良好的氣閥來說，要求它在氣缸內(nèi)壓力超過排氣壓力或低于吸氣壓力時(shí)能夠迅速打開，亦即氣流在閥上的壓力損失要小;當(dāng)閥片到達(dá)閥擋(升程限制器)時(shí)，沒有太多的反彈，能夠穩(wěn)定地貼在閥擋上;閥片在開啟和關(guān)閉過程中波動要小，關(guān)閉后不應(yīng)有多次開啟現(xiàn)象;當(dāng)活塞到達(dá)上、下死點(diǎn)位置后，閥片能及時(shí)返回閥座。

當(dāng)運(yùn)行工況發(fā)生變化，氣流發(fā)生壓力脈動，氣閥出現(xiàn)故障或者氣閥本身存在設(shè)計(jì)不合理等問題時(shí)，上述要求就不能滿足了。氣閥產(chǎn)生的故障現(xiàn)象集中表現(xiàn)在閥片的啟閉運(yùn)動上，因此測定閥片運(yùn)動的規(guī)律，可以幫助診斷氣閥故障，提高壓縮機(jī)效率。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*106往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動閥片運(yùn)動規(guī)律曲線的測量測定氣閥閥片的運(yùn)動規(guī)律，亦即側(cè)量閥片在離開閥座后的位移量隨曲柄轉(zhuǎn)角(或時(shí)間〕之間的變化關(guān)系。閥片位移量的檢測傳感器有光電式、電感式、電容式和電阻式等.與之相應(yīng)的測量方法就有光電法、電感法、電容法和電阻法等，往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*107往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動電感法測量中的非接觸式電感位移傳感器。原理是在閥座或閥擋上裝有電感線圈(其中一個(gè)為工作線圈4。另一個(gè)為補(bǔ)償線圈8，用以補(bǔ)償由溫度引起的誤差)。當(dāng)閥片作開閉運(yùn)動時(shí)，閥片1與線圈4之間產(chǎn)生相對位移。改變了線圈的磁通量，因而引起感抗的變化。通過交流電橋電路的調(diào)制，把電感量變化轉(zhuǎn)換為電壓變化，然后把電壓的變化信一號輸人放大器，經(jīng)過放大后進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣和記錄，便可得到閥片運(yùn)動規(guī)律曲線。但是電感式位移傳感器是非線性的.即直接輸出的電壓信號與閥片位移量不成正比，為此需用一偏心輪作靜態(tài)標(biāo)定試驗(yàn)，標(biāo)定后的曲線才是真正的閥片位移量與時(shí)間或曲柄轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系圖

非接觸式電感位移傳感器1-閥片;2-閥座或升程限制器;3.-絕緣板。

4一工作線圈;5-線圈鐵心;6-安裝螺釘;7-鐵支架;8一補(bǔ)償線圈;9-鐵磁體外殼;11-引線鉚釘;12一引線往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*108往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動圖為閥片的運(yùn)動規(guī)律曲線。圖中縱坐標(biāo)為閥片的開啟高度，橫坐標(biāo)為時(shí)間(也可表示為活塞行程)。閥片運(yùn)動曲線上各點(diǎn)的斜率表示閥片各運(yùn)動階段在各個(gè)位置時(shí)的運(yùn)動速度。t1-閥片開啟過程時(shí)間

a-c;t2-閥片全開過程時(shí)間c-d;t3-閥片關(guān)閉過程時(shí)間d-e;t4-閥片全關(guān)過程時(shí)間

f-a;t5-閥片從開啟到關(guān)閉終了經(jīng)過的時(shí)間a-e;t6-閥片從開啟到第一次撞擊閥擋之間的時(shí)間a-b往復(fù)壓縮機(jī)故障分析ef*109往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動閥片開啟過程的平均速度為h——閥片升程高度;t6——閥片從開啟到第一次接觸閥擋的時(shí)間。閥片關(guān)閉過程的平均速度為式中t3——閥片關(guān)閉過程時(shí)間。某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度為往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*110往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動閥片運(yùn)動規(guī)律曲線在故障診斷方面的作用（1)判斷閥片開閉是否及時(shí)如果閥片滯后開閉或開閉時(shí)間過長，則可能的故障原因有以下幾點(diǎn)。①彈簧力不合適。②閥座上帶有過多的油水，對閥片產(chǎn)生黏著作用，使閥片開啟和關(guān)閉均發(fā)生滯后。例如，有一臺使用中的壓縮機(jī)，它的三級吸氣閥使用壽特別低.經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，二級油水分離器內(nèi)的油水總是排不干凈，而且液位經(jīng)常很高，由于油水被氣體帶人三級缸，引起三級吸氣閥損壞。后來在二級油水分離器上增添了一根排污管以后，分離器內(nèi)液位迅速下降，一級吸氣閥的使用壽命就有了明顯提高。③間隙通流面積太小，氣流阻力太大。④氣流存在壓力脈動。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*111往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動(2〕判斷是否存在氣流壓力脈動管路中或者壓縮機(jī)吸、排氣腔中存在氣流壓力脈動，將會增加壓縮機(jī)的功率損失，降低效率?？s短氣閥壽命。氣流壓力脈動在閥片運(yùn)動規(guī)律曲線圖上不僅表現(xiàn)為閥片開閉不及時(shí)，而且還出現(xiàn)大幅度的波動、高頻率的顫振和多次開啟現(xiàn)象。(3)判斷氣閥流通截面大小閥片運(yùn)動曲線包圍的面積表示氣閥的實(shí)際通流能力，稱為“時(shí)間一截面”。閥片運(yùn)動曲線的“時(shí)間一截面”太小，表示氣閥流通截面太小。氣流阻力大，相應(yīng)在氣閥上的壓力損失也大，往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*112往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)氣閥閥片的運(yùn)動規(guī)律是氣缸內(nèi)壓力、管路壓力、氣閥彈簧力、閥片開啟高度、閥片重量等綜合因素作用的結(jié)果。因此綜合研究分析各個(gè)作用力與氣閥彈簧力及氣閥運(yùn)動的關(guān)系，有助于查找氣閥故障的原因和選擇合適的氣閥彈簧。為了便于分析氣閥中的一些故障問題，最好是把壓縮機(jī)示功圖上氣缸內(nèi)的壓力變化、管路內(nèi)的壓力變化以及閥片運(yùn)動曲線畫在同一張圖上進(jìn)行比較，有利于對幾種典型故障作出判別。有關(guān)這方面的內(nèi)容還需要作深入的研究工作。往復(fù)壓縮機(jī)故障分析*113往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)的氣流壓力脈動與管道振動氣流壓力脈動引起的故障分析壓力脈動的起因活塞式壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于吸氣、排氣是間斷性的，兩者交替著進(jìn)行;另外，活塞運(yùn)動速度又是隨時(shí)間而變化的，這種現(xiàn)象就會引起管道內(nèi)氣流的不穩(wěn)定流動，產(chǎn)生流體壓力脈動。壓力脈動會給壓縮機(jī)工作帶來不利影響，例如。可能使壓縮機(jī)級的指示功率增加;降低氣閥的使用壽命;使得排氣量增大或減小;破壞安全閥的嚴(yán)密性以及引起管道和設(shè)備很大振動.*114往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動

*115往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動壓縮機(jī)吸氣、排氣的間歇性，使管道內(nèi)氣流呈脈動狀態(tài)，壓力隨時(shí)間的變化如圖所示。壓力脈動的幅度大小，可用壓力不均勻度來表示，其定義為式中—脈動最大壓力

—脈動最小壓力

—平均壓力，=（+）。脈動壓力的幅度是指偏離平均壓力的最大幅度，即（-）=*116往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動顯然，管道中壓力脈動的不均勻度愈大，振動頻率愈高，則振動能量愈大，愈有可能對管道帶來破壞作用，尤其是氣流經(jīng)過管道彎頭、閥門、噴嘴等處，較大的壓力不均勻度將成為管道振動的主要激振力。在管道各連接處產(chǎn)生的振動應(yīng)力，又可能成為整個(gè)結(jié)構(gòu)疲勞破壞的重要原因。因此對使用中的管道，氣流壓力不均勻度要有一定限制。一般說來，在壓縮機(jī)與緩沖器之間的管道內(nèi)，壓力不均勻度δ在5%~7%以下是合適的。對于進(jìn)氣管道和連接管道，許用值[δ]=4%~8%;對于排氣管道，許用值[δ]=2%~4%。排氣量大、壓力較高時(shí)取小值。圣波得堡化工機(jī)械研究院（原列寧格勒化工機(jī)械研究院)對大型對置式壓縮機(jī)的壓力不均勻度許用值提出的標(biāo)準(zhǔn)

*117往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動美國標(biāo)準(zhǔn)推薦，在管道內(nèi)的壓力不均勻度許用值[δ]（%)為:式中P0——管道內(nèi)氣體的平均絕對壓力，MPa。d——管道內(nèi)徑，m;f——激發(fā)頻率，Hz；，其中，m為激發(fā)諧波的主要階次（m=1,2,…..）n為壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min.氣缸與緩沖器之間的管道內(nèi)，壓力不均勻度許用值[δ](%〕為

——壓縮級的壓縮比*118往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動對于壓縮機(jī)外圍管道振動，在某一振動頻率范圍內(nèi)的總振幅，日本西南研究所作出了個(gè)容許的振動基準(zhǔn)，這個(gè)基準(zhǔn)值可用下圖表示。管道振動容許基準(zhǔn)

*119往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動氣柱固有頻率與氣柱共振現(xiàn)象

*120往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動氣柱固有頻率與氣柱共振現(xiàn)象管路系統(tǒng)內(nèi)所容納的氣體稱為氣柱。氣體像任何振動物體一樣，具有一定的質(zhì)量，可以壓縮、膨脹，具有一定彈性、所以氣柱本身就像一個(gè)彈簧，在一定激發(fā)力作用下會發(fā)生振動。壓縮機(jī)裝在管路的始端，活塞運(yùn)動時(shí)周期性地向管路吸氣、排氣，對管路中的氣柱產(chǎn)生激發(fā)力，引起氣柱振動。氣柱是一個(gè)連續(xù)的彈性體.在接受了激發(fā)后，就把振動能量以聲速向管道遠(yuǎn)方傳播。氣柱彈性系統(tǒng)本身，根據(jù)配管情況，管路始端、末端的邊界條件，有其自己的一系列固有頻率。對于簡單管道，可由下面的基本方程導(dǎo)出多種邊界條件下的各階氣柱固有頻率。*121往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動圖4-15表示管道內(nèi)一氣柱，其截面積為A,任取一微段dx，其運(yùn)動方程為:或式中u—微元體的脈動速度;p—脈動壓力;

—?dú)怏w平均密度。*122往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動根據(jù)連續(xù)性方程—單位時(shí)間內(nèi)通過微元體的質(zhì)量等于質(zhì)量對時(shí)間的變化率，可得:微元體的微小密度變化是由壓力變化引起的，而壓力波是以聲速傳播，聲速的計(jì)算式由物理學(xué)中可知代入，可得*123往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動消去u對x和t的偏導(dǎo)數(shù)后可得稱為聲學(xué)波動方程，其解為

(4-22)式中—?dú)庵逃袌A頻率;A,B—積分常數(shù)，由邊界條件確定。設(shè)微元體脈動速度為將u與聲學(xué)波動方程解代入運(yùn)動方程，得*124往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動因此

(4-24)式(4-22)、式((4-24)為氣體微元體的壓力P和脈動速度u的運(yùn)動方程。從式中看出，p和u在給定位置點(diǎn)上在作諧振動，它們的振幅是隨著位置的不同而不同。如果單獨(dú)研究各點(diǎn)的振幅，則由式(4-22)、式(4-24)可知（4-25）（4-26）管道端部的p和u值由該處的邊界條件決定，一個(gè)管道的聲學(xué)閉端是指該端P=1;u=0;聲學(xué)開端是指該端p=0,u=1。下面分別用三種邊界條件求得簡單管道的氣柱固有頻率。*125往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動①管道一端封閉(如壓縮機(jī)端)，另一端為開口（如連接緩沖器、膨脹容器)。只要容器的容積大于管道容積的10倍以上，就可以把容器視為開口端，根據(jù)研究，這樣處理得到的計(jì)算頻率，其誤差不超過4%。這類管道，在x=0處為閉端，以u=0。代人式(4-26)得B=0在x=l為開口端。以p=0代入式(4-25)得式中A不能為零，因此

式中i—?dú)庵逃蓄l率的階次。當(dāng)i=1時(shí)，計(jì)算的頻率稱為基頻;當(dāng)i=3時(shí)，計(jì)算頻率稱為第二階固有頻率，余類推。

a—?dú)怏w聲速，;K—?dú)怏w絕熱指數(shù);R—?dú)怏w常數(shù)，J/kg·KT—?dú)怏w絕對溫度，K;l—管道長度，m。*126往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動②兩端封閉的管道(如兩臺壓縮機(jī)并聯(lián),中間用管道連接)。在x=0處為閉端，以u=0代人式〔4-26)得B=0在x=l處為閉端.以u=0代人式(4-26)得因?yàn)锳不能為零，則氣柱固有頻率方程為或（4-28）*127往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動③兩端均為開口的管道(如兩個(gè)大容器之間用管道連接)。管道在x=0處為開口端，以P=0代人式(4-25)，得到A=0在x=l處也為開口端，以P=0。代人式(4-25)得

=0同理，.當(dāng)B時(shí)，氣柱的固有頻率方程與式(4-28)相同。*128往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動復(fù)雜管道的氣柱固有頻率計(jì)算可借助計(jì)算機(jī)用轉(zhuǎn)移矩陣法求解。如圖(a)所示的管道系統(tǒng)可將其簡化成圖(b)所示一系列管道元件組成的管系。管系元件的組成如下:

I等截面管子元件，1-2,3-4,5-6,7-8,9-10,11-12,13-14,15-16;II.體積元件，V1(2-3)、V2(8-9),V3(12-13);III.變截面管子元件，4-5,6-7;IV.流人點(diǎn)元件，10-11*129往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動管系又分為主線和支線。通常取氣流流動的主方向?yàn)橹骶€，管系的支線通常是放空管道、旁通管道等。管系分解成各個(gè)元件以后，就需要確定管系的邊界條件，如活塞、關(guān)閉的閥門、急轉(zhuǎn)彎彎頭、盲板等這樣的端點(diǎn)邊界，被視為聲學(xué)閉端，邊界條件為u=0。儲氣罐、大緩沖器、接通大氣等這樣的端點(diǎn)邊界，被視為聲學(xué)開端，邊界條件為p=0各個(gè)計(jì)算元件前、后邊界的p,u值是通過相應(yīng)元件的轉(zhuǎn)移矩陣來確定的。上一元件的后邊界即是下一元件的前邊界，這樣就可用下面的關(guān)系式把整個(gè)管系連接起來:各元件的轉(zhuǎn)移矩陣是氣柱故有頻率的函數(shù)，故將始端和終端的邊界條件帶入就可計(jì)算得到氣柱的故有頻率。當(dāng)管道元件較多時(shí)，氣柱固有頻率方程只能寫成隱式格式，其解也只能借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行*130往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動*131往復(fù)式壓縮機(jī)故障分析和管道振動管路中的氣柱是否會發(fā)生共振，還取決于氣流的激發(fā)頻率。壓縮機(jī)氣流的壓力脈動波形并不是一種簡諧波，而是包含了多種頻率成分的復(fù)合波形?？梢酝ㄟ^諧波分析方法，把氣流脈動波形分解為數(shù)階諧彼，其中幅值最大的諧波稱為主諧波。主諧波的頻率稱為激發(fā)主頻率，可用下式計(jì)算式中n—壓縮機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速，r/min.m—曲軸每旋轉(zhuǎn)一周,向管道吸氣或排氣的次數(shù)，對于單作用壓縮機(jī)，m=1;對于雙作用壓縮機(jī)，m=2*132往復(fù)式壓縮機(jī)故