一、往復(fù)式壓縮機(jī)診斷方法的研究現(xiàn)狀

在工業(yè)上被廣泛使用機(jī)械是往復(fù)式壓縮機(jī)，因?yàn)榈街两駷橹?，?duì)它的故障診斷都是比較復(fù)雜的，所以國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直以來(lái)都很關(guān)注于它的研究。在國(guó)外，美國(guó)學(xué)者曾經(jīng)利用氣缸內(nèi)側(cè)的壓力信號(hào)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(duì)千余種不同類(lèi)型的壓縮機(jī)建立了常規(guī)性參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，確定評(píng)定參數(shù)，以判斷壓縮機(jī)的工作狀態(tài)等。在國(guó)內(nèi)，有些專(zhuān)家對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的缸蓋振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行過(guò)簡(jiǎn)單的分析，也有人在缸蓋振動(dòng)信號(hào)對(duì)缸內(nèi)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(jī)的常規(guī)性能參數(shù)的監(jiān)測(cè)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(jī)操作人員用耳聽(tīng)、眼看，憑借經(jīng)驗(yàn)判斷故障的局面，而是有實(shí)際強(qiáng)有力的證據(jù)得到的檢測(cè)結(jié)果。

然而，由于往復(fù)式壓縮機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能領(lǐng)域的專(zhuān)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(jī)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(jī)工作狀態(tài)的有效特征參數(shù)。僅僅采取先憑經(jīng)驗(yàn)或設(shè)想去確定和試湊特征參數(shù)，然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法是不充分的，且不能找出優(yōu)特征參數(shù)，與實(shí)際的應(yīng)用還是有一定的出入的，這同往復(fù)式壓縮機(jī)在工業(yè)中的重要地位是不相稱(chēng)的。

二、往復(fù)式壓縮機(jī)熱力性能的故障及機(jī)理

（一）常見(jiàn)往復(fù)式壓縮機(jī)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(fù)式壓縮機(jī)熱力故障的主要原因?yàn)樘盍虾蜌忾y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(jì)資料表明, 氣閥故障占往復(fù)式壓縮機(jī)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(shí)甚至可拉毛氣缸導(dǎo)致機(jī)組報(bào)廢。在實(shí)際生產(chǎn)中, 現(xiàn)場(chǎng)操作人員常根據(jù)它來(lái)進(jìn)行診斷。

（二）往復(fù)式壓縮機(jī)機(jī)械功能的故障及機(jī)理

常見(jiàn)往復(fù)式壓縮機(jī)機(jī)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(jī)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(jī)身斷裂和燒瓦、電機(jī)故障等。實(shí)踐證明, 氣閥故障的診斷在往復(fù)式壓縮機(jī)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(yùn)動(dòng)件較多, 大多數(shù)還是機(jī)械性能故障。

三、往復(fù)式壓縮機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷方法及原理和技術(shù)特點(diǎn)

往復(fù)式壓縮機(jī)是一種復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，其狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(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:直觀檢測(cè)、熱力性能參數(shù)監(jiān)測(cè)、振動(dòng)噪聲監(jiān)測(cè)、潤(rùn)滑油液分析、專(zhuān)家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。

（一）直觀檢測(cè)

壓縮機(jī)操作人員僅用耳聽(tīng)、眼看、憑借經(jīng)驗(yàn)判斷設(shè)備的故障。隨著機(jī)械設(shè)備朝著高度自動(dòng)化的方向發(fā)展，該方法已無(wú)法滿足目前往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷的要求。

（二）熱力性能參數(shù)監(jiān)測(cè)

測(cè)量熱力性能參數(shù), 并據(jù)此判斷往復(fù)式壓縮機(jī)狀態(tài), 從而診斷故障的研究。一般通過(guò)儀表監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)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(duì)故障點(diǎn)缺乏準(zhǔn)確性及預(yù)測(cè)性, 目前主要用于監(jiān)測(cè)工藝參數(shù)及壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

（三）振動(dòng)噪聲監(jiān)測(cè)

振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷往復(fù)式壓縮機(jī)故障, 在實(shí)驗(yàn)室已取得了許多研究成果。利用機(jī)器表面振動(dòng)信號(hào)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(dòng)傳感器, 通過(guò)分析振動(dòng)信號(hào)診斷缸內(nèi)故障; 利用振動(dòng)信號(hào)診斷往復(fù)式壓縮機(jī)主軸承故障; 利用潤(rùn)滑油管路內(nèi)的壓力波信號(hào)診斷往復(fù)式壓縮機(jī)軸承故障等。但由于背景噪聲干擾大、往復(fù)式機(jī)械工況的變化導(dǎo)致其信號(hào)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(méi)有被廣泛的運(yùn)用。

（四）油液監(jiān)測(cè)潤(rùn)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(rùn)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(jì)數(shù)等。該方法的實(shí)施過(guò)程包括取樣、樣品制備、獲得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、形成診斷結(jié)論等步驟。潤(rùn)滑油中磨粒監(jiān)測(cè)技術(shù)則可分為在線和離線兩大類(lèi)。離線監(jiān)測(cè)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(cè)技術(shù)主要有顆粒計(jì)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(jì)數(shù)器，電磁型磨損顆粒計(jì)數(shù)器，尚未投入實(shí)際使用但已在研究的有X射線磨損顆粒在線監(jiān)測(cè)儀，超聲磨損顆粒監(jiān)測(cè)儀等。

四、對(duì)于往復(fù)式壓縮機(jī)中出現(xiàn)的問(wèn)題的對(duì)策

對(duì)于往復(fù)式壓縮機(jī)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(duì)策可以：

①對(duì)于排氣量不足：

a、進(jìn)氣濾清器的故障,應(yīng)定期清洗濾清器，對(duì)氣閥板、閥片上的污垢進(jìn)行清洗，有利于空壓機(jī)保持正常排氣量。常規(guī)情況下每200小時(shí)應(yīng)清洗一次濾清器，每500～800小時(shí)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(shí)更換易損件，如活塞環(huán)等。屬于安裝不當(dāng)、間隙不合適時(shí)，應(yīng)按圖紙進(jìn)行糾正；無(wú)圖紙時(shí)，可按經(jīng)驗(yàn)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％～0．09％；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(jī)轉(zhuǎn)速降低，因?yàn)榭諝鈮嚎s機(jī)的排氣量是按一定的海拔高度、吸氣溫度、濕度設(shè)計(jì)的，所有使用不能超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的高原，就不會(huì)導(dǎo)致吸氣壓力降低，使排氣量降低。

d、潤(rùn)滑油質(zhì)量不好，應(yīng)選擇高質(zhì)量的潤(rùn)滑油。長(zhǎng)期工作后，潤(rùn)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(yīng)更換一次機(jī)油，并對(duì)前一次使用的機(jī)油進(jìn)行過(guò)濾。

②對(duì)于溫度異常

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(jí)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(jí)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(jī)，缺水或水量不足時(shí)均會(huì)使排氣溫度升高。

對(duì)于往復(fù)式壓縮機(jī)機(jī)械功能的故障中的類(lèi)型其主要是（1）異常振動(dòng)、異常響聲（2）過(guò)熱。