壓縮機氣閥故障診斷

趙質(zhì)良，陳學峰，程 明

（1.解放軍92493部隊89分隊，遼寧 葫蘆島 125000；2.海軍駐南昌地區(qū)航空軍事代表室，江西 南昌 330024）

氣閥工作狀態(tài)的好壞，是壓縮機技術(shù)發(fā)展的核心問題之一。往復壓縮機有60%以上的故障，發(fā)生在氣閥上。據(jù)統(tǒng)計，氣閥故障引起的停機次數(shù)，占總停機次數(shù)85%以上。氣閥一旦發(fā)生故障，馬上影響壓縮機的產(chǎn)氣量，降低效率，浪費能源。閥件破損后碎塊落入汽缸，引起汽缸拉毛，活塞和活塞環(huán)損壞，帶來更為嚴重的問題。

所以，能及時發(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，對提高壓縮機的運行可靠性，減少停機損失，將帶來可觀的經(jīng)濟效益。

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，閥片的開啟時間和高度不對以及安裝中產(chǎn)生的問題。氣閥故障的原因見表1。

表1 氣閥故障現(xiàn)象及原因

2 氣閥故障信號及診斷

如表1所示，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，其實這3種故障常常是互為因果的。閥片損壞，可導致氣閥漏氣；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，除了觀察壓縮機的熱力參數(shù)變化之外（如壓縮機各級吸、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，來診斷故障。目前對氣閥故障進行監(jiān)測和診斷的主要方法有：

2.1 溫度信號

溫度信號包括吸氣腔溫度、排氣腔溫度、缸內(nèi)氣體溫度、閥體溫度和缸體溫度等信號。這些信號中，由于閥體溫度和缸體溫度對故障的反應(yīng)慣性大，變化緩慢，同時容易受到外界環(huán)境以及運行時間的影響，其信號對于故障診斷不是理想的信號。在壓縮機穩(wěn)定運行達到相對熱平衡后，吸、排氣腔的氣體溫度變化不大，容易測量，而且對故障的反應(yīng)較為敏感，應(yīng)作為故障監(jiān)測的特征信號。鑒于此，在壓縮機運行現(xiàn)場，配置了紅外線測溫儀,嚴密觀測氣閥的溫度變化，氣缸內(nèi)氣體溫度變化。

2.2 壓力信號

壓力信號包括吸氣腔壓力、排氣腔壓力、氣流脈動壓力和缸內(nèi)氣體壓力等信號。各氣腔壓力狀況與故障緊密聯(lián)系，可以通過吸、排氣腔壓力和壓力脈動診斷故障，但這種方法需針對各個氣閥設(shè)置測點，不便實現(xiàn)。缸內(nèi)氣壓信號與故障聯(lián)系緊密，氣缸壓力的變化，可直接反應(yīng)熱力故障的原因，是較理想的診斷信號，壓縮機的運行狀態(tài)及故障，大都可以通過氣缸壓力隨時間的變化曲線反應(yīng)出來。

2.3 振動和聲音信號

利用振動信號診斷故障，是當前應(yīng)用比較多的方法。振動信號監(jiān)測方便，信號處理方法也較完善；但由于往復壓縮機的振動信號成分較為復雜，干擾因素多，因此需在信號測點布置、信號處理、特征提取方面作綜合考慮。噪聲信號，通常都是作為有害信號在系統(tǒng)設(shè)計時加以排除。機器噪聲中包括大量的機器狀態(tài)信息，往復壓縮機氣閥是沖擊、敲擊噪聲的主要來源之一，沖擊和敲擊噪聲信號，必然帶有閥片運行狀態(tài)信息，通過對噪聲信號進行分離及分析，可以了解設(shè)備運行狀態(tài)，對設(shè)備進行狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷。由于氣閥故障引起壓縮機溫度、壓力、振動等信號偏離正常狀態(tài),通過這些信號的監(jiān)測和分析，就可以對壓縮機氣缸系統(tǒng)進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷。

3 結(jié)束語

壓縮機氣閥雖然只是壓縮機的一個部件，但其運行狀況的好壞，直接影響柴油機的技術(shù)性能指標，而且還對整個設(shè)備運行的安全起著重要的作用。因此，應(yīng)當提高運行管理人員的技術(shù)水平，在日常運行管理中，避免違章操作，出現(xiàn)問題及時維修解決，加強維護保養(yǎng)，保證設(shè)備的正常運行。

[1]馬宏忠.電機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[2]盛兆順，等.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.

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