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往复式压缩机的6大构造、5大监测方法、10大故障!

发布时间:2020-10-10 06:18:24 人气:90 来源:本站

往复式压缩机工作时,曲轴带动连杆,连杆带动活塞,活塞做上下运动。活塞运动使气缸内的容积发生变化,当活塞向下运动的时候,汽缸容积增大,进气阀打开,排气阀关闭,空气被吸进来,完成进气过程;当活塞向上运动的时候,气缸容积减小,出气阀打开,进气阀关闭,完成压缩过程。通常活塞上有活塞环来密封气缸和活塞之间的间隙,气缸内有润滑油润滑活塞环。

由于往复压缩机结构的复杂性,所以出现故障的零部件较多,引起故障的原因不一。往复压缩机特征参数信号主要包括热力信号、振动信号以及噪声信号等,其中热力信号又包括各部件温度、排气量、排气压力、气缸内压力等。通过对特征信号的监测分析,识别判断压缩机的故障类型,是故障诊断技术的核心思想。

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往复式压缩机6大部件结构

往复式压缩机是容积式压缩机的一种,其主要部件包括气缸、曲柄连杆机构、活塞组件、填料(也就是压缩机的密封件)、气阀、机身与基础、管线及附属的设备等。

1、气缸  

气缸是压缩机主要零部件之一,应有良好的表面以利于润滑和耐磨,还应具有良好的导热性,以便于使摩擦产生的热能以最快的速度散发出去;还要有足够大的气流通道面积及气阀安装面积,使阀腔容积达到恰好能降低气流的压力脉动幅度,以保证气阀正常工作并降低功耗。余隙容积应小些,以提高压缩机的效率。

2、曲柄连杆机构 

该机构包括十字头、连杆、曲轴、滑导等——它是主要的运转和传动部件件,将电机的圆周运动经连杆转化为活塞的往复运动,同时它也是主要的受力部件。

3、活塞组件 

主要有活塞头、活塞环、托瓦和活塞杆。活塞的形状和尺寸与气缸有密切关系,分为双作用和单作用活塞。活塞环用以密封气缸内的高压气体,防止其从活塞和气缸之间的间隙泄漏。托瓦的作用顾名思义是起支撑活塞的作用,所以托瓦也是易损件,托瓦材质的好坏也直接影响压缩机的使用寿命。

4、填料  

活塞杆填料主要用于密封气缸内座与活塞杆之间的间隙,阻止气体沿活塞杆径向泄漏。填料环的制造及安装涉及“三个间隙”。分别为轴向间隙(保证填料环在环槽内能自由浮动),径向间隙(防止由于活塞杆的下沉使填料环受压造成变形或者损坏)和切向间隙(用于补偿填料环的磨损)。目前平面填料多为“三六瓣型”和“切向切口三瓣型”。

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5、气阀 

是压缩机最主要的组件,同时也是最容易损坏的零件。其设计的好坏会直接影响到压缩机的排气量、功耗及运转可靠性。好的气阀应具有以下特点:高效节能(占轴功率的3%~7%),气密性与动作及时性完美结合,寿命长(一般实际寿命8000h),形成的余隙容积小,噪音低,温升小,可翻新使用。目前气阀的材质分为金属和非金属,就目前的情况看,非金属材料阀片的应用越来越广泛。

6、管线和附属设备<

压缩机的管路和出入缓冲器的设计是否合理,将直接影响机组的振动情况。

往复式压缩机5大故障诊断监测办法

目前,往复式压缩机的故障诊断监测方法主要有以下几种:

温度是往复压缩机较为敏感的特征参数,监测温度的变化可以了解压缩机内部零部件的工作状态,如排气阀漏气,在吸气过程会出现倒吸现象,导致气阀温度升高;活塞杆拉伤,填料函的温度也会升高等。使用温度监测方法时,传感器可置于机体外侧,不需改变壳体结构,操作方便。

往复压缩机一个运动周期包括吸气、压缩、排气、膨胀4 个过程,压力在4 个过程中呈周期性变化,缸内压力变化曲线可直接反应压缩机是否正常运行。

如吸气阀泄漏,吸气过程压力延长,排气过程缩短,膨胀过程曲线也会下移。由于压力测点位于缸内,在缸盖或壳体其它位置要预留安装孔,这是压力监测的需要特别注意的地方。

2、振动监测法 

振动信号也是往复压缩机故障诊断的一个敏感特征参数,如气阀损坏、活塞杆下沉、十字头螺栓松动、连杆磨损等大多数故障均伴随着振动信号的异常。基于越来越成熟的信号分析技术,对往复压缩机非稳态振动信号的研究工作也越来越多,如通过加速度传感器测十字头滑道箱、汽缸侧壁、汽缸盖、轴承等处的振动信号来诊断动力性故障,是一种比较有效的方法。

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3、位移监测法 

往复压缩机活塞杆断裂通常会引起其他零部件的破坏,严重时甚至会引起机组爆炸。活塞杆断裂是瞬间发生的,断裂之前的裂纹监测非常困难,只能对断裂部位做事后分析,目前还没有可靠有效的诊断预警方法。通过安装位移传感器,监测活塞杆的沉降量,间接了解活塞环、十字头等的磨损状况,可以作为一种辅助手段。

4、油液监测法

油液监测是通过对压缩机润滑油进行油液分析,检测样品内磨损颗粒的大小、形状、成分等,是一种比较理想的辅助手段。如用铁谱分析、光谱分析、颗粒计数等监测空压机运动副的磨损情况等。有学者通过检测油品中的铜元素含量,发现大头瓦碎裂,成功避免了事故的发生。

5、噪声监测法

噪声信号中有机械设备运行的信号,也包含周围环境及其它噪声源的信号,因此,噪声监测在往复压缩机故障诊断中也可以作为一种可靠的辅助手段。结合先进的噪声传感器,分离提取典型故障噪声信号,是往复压缩机故障诊断领域未来研究的一个热点和难点。

往复压缩机故障种类繁多,一个故障会引起多个特征参数的变化,因此在故障诊断过程中应该综合考虑多参数之间的关联性,以便更精确地识别故障类型。此外,人工智能系统和神经网络技术也越来越多的应用在往复压缩机故障诊断系统中,使故障诊断技术达到了智能化的高度。

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