往復(fù)壓縮機(jī)的故障分析.ppt

2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 1 往復(fù)壓縮機(jī)的故障類(lèi)型 熱力學(xué)參數(shù)異常 主要零部件故障 振動(dòng)異常示功圖及閥片運(yùn)動(dòng)規(guī)律的測(cè)量與故障分析氣流壓力脈動(dòng)與管道振動(dòng) 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 2 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 3 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 4 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 5 壓縮機(jī)故障一般都是在設(shè)計(jì) 制造 安裝和操作中產(chǎn)生的問(wèn)題 曾有人對(duì)某化工廠(chǎng)使用的往復(fù)式壓縮機(jī)故障率進(jìn)行調(diào)查 發(fā)現(xiàn)屬于設(shè)計(jì)缺陷產(chǎn)生的故障僅占6 屬于零件制造質(zhì)量低劣的故障占46 屬于不遵守操作規(guī)程造成的故障占40 屬于安裝檢修質(zhì)量不符合要求的故障占8 往復(fù)式壓縮機(jī)的故障種類(lèi)雖多 但從反映故障狀態(tài)的監(jiān)測(cè)參數(shù) 征兆參數(shù) 上可分為兩大類(lèi) 一類(lèi)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(lái)的熱力參數(shù)變化 另一類(lèi)故障征兆表現(xiàn)在機(jī)器的動(dòng)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(lái)的機(jī)器振動(dòng)和不正常聲音 還有各種原因引發(fā)的管道振動(dòng) 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 6 1 傳遞動(dòng)力部分 曲軸 連桿 十字頭 活塞銷(xiāo) 活塞等零部件的故障 2 氣體的進(jìn)出及其密封部分 氣缸 進(jìn)氣和排氣閥門(mén) 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 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 7 4 1往復(fù)式壓縮機(jī)的故障類(lèi)型與故障原因 4 1 1壓縮機(jī)熱力參數(shù)異常及其故障原因 吸 排氣壓力不正常吸氣壓力低吸氣壓力高排氣壓力低排氣壓力高壓力不穩(wěn)定 溫度不正常吸氣溫度高排氣溫度高氣缸過(guò)熱軸承過(guò)熱活塞桿過(guò)熱曲軸兩端蓋發(fā)熱 排氣量降低壓縮機(jī)的各級(jí)吸氣閥漏氣氣缸內(nèi)泄漏與外泄漏吸氣受阻系統(tǒng)外泄漏冷卻器效率低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速降低 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 8 氣閥故障往復(fù)式壓縮機(jī)有60 以上的故障發(fā)生在氣閥上 據(jù)某石化公司煉油廠(chǎng)對(duì)循環(huán)氫壓縮機(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 閥件破損后碎塊落入氣缸 引起氣缸拉毛 活塞和活塞環(huán)損壞 帶來(lái)更為嚴(yán)重的問(wèn)題 疲勞破壞 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 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 閥片材料缺陷 材料夾渣 夾層 裂紋等缺陷引起閥片應(yīng)力集中 介質(zhì)腐蝕 壓縮介質(zhì)本身有腐蝕性或介質(zhì)中含有水份 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)和空洞 引起應(yīng)力集中 產(chǎn)生腐蝕疲勞破壞 閥片損壞 4 1 2壓縮機(jī)主要零部件的機(jī)械故障 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 9 彈簧變形時(shí)與彈簧孔壁發(fā)生摩擦磨損 強(qiáng)度下降而斷裂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(dòng)循環(huán)載荷 引起疲勞破壞介質(zhì)對(duì)彈簧表面腐蝕 產(chǎn)生麻點(diǎn) 凹坑 引起應(yīng)力集中 加速?gòu)椈善谄茐牟馁|(zhì)不符合要求 彈簧的加工 熱處理有缺陷 氣閥彈簧損壞 4 1 2壓縮機(jī)主要零部件的機(jī)械故障 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 10 4 1 2壓縮機(jī)主要零部件的機(jī)械故障 閥座密封面不平 表面粗糙度達(dá)不到要求密封面被碰傷閥片變形 破裂閥隙通道有異物卡住氣體溫度高 潤(rùn)滑油易變成碳渣卡住封面 石油氣壓縮機(jī) 溫度和壓力越高 聚合物積碳越嚴(yán)重 碳渣粘著在閥片和閥座上 使氣閥漏氣彈簧力過(guò)小彈簧端面與軸線(xiàn)不垂直閥座 閥片嚴(yán)重磨損 氣閥漏氣 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 11 活塞桿斷裂往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞桿斷裂事故也較常見(jiàn) 據(jù)報(bào)導(dǎo)約占重大事故的25 左右 活塞桿斷裂 不僅損壞活塞和氣缸 而且還由于其它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(lái)人員傷亡 生產(chǎn)裝置毀壞等一系列嚴(yán)重事故 活塞桿發(fā)生斷裂的地方多數(shù)是在活塞連接處與十字頭連接處 其原因一般是 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(duì)大型壓縮機(jī)須用滾壓加工 用以消除應(yīng)力集中 2 退刀槽 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(wèn)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(dòng)或連接螺紋的預(yù)緊力不足 5 某一級(jí)因其他故障原因而嚴(yán)重超載 6 活塞桿跳動(dòng)量過(guò)大 7 工藝氣體腐蝕 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 12 連桿螺栓斷裂連桿螺栓在工作時(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(duì)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(duì)其結(jié)構(gòu)形狀 應(yīng)力集中情況和裝配精度等方面都有嚴(yán)格要求 連桿螺栓斷裂的原因有 1 連桿螺栓擰得太緊或太松 擰得太緊 螺栓承受過(guò)大拉力而折斷 寧得太松 工作時(shí)螺母松動(dòng) 連桿大頭瓦在連桿體內(nèi)晃動(dòng) 螺栓承受過(guò)大的沖擊力而折斷 2 開(kāi)口銷(xiāo)折斷引起連桿螺栓松動(dòng) 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(wèn)題 5 連桿大頭瓦過(guò)熱 活塞卡住或超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) 連桿螺栓因承受過(guò)大應(yīng)力而折斷 6 運(yùn)動(dòng)部件出現(xiàn)故障 對(duì)連桿螺栓產(chǎn)生較大沖擊載荷 7 長(zhǎng)期使用達(dá)5000 8000小時(shí) 未對(duì)連桿螺栓進(jìn)行磁粉探傷和殘余變形測(cè)量 如果螺栓有萬(wàn)分之一以上殘余變形者均應(yīng)報(bào)廢 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 13 曲軸斷裂曲軸承受較大的交變載荷和摩擦磨損 對(duì)疲勞強(qiáng)度和耐磨性要求較高 曲軸多數(shù)發(fā)生拐臂處斷裂 曲軸斷裂的原因有 1 壓縮機(jī)地基與電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降 使聯(lián)軸器嚴(yán)重不對(duì)中 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(xiàn)發(fā)生變化 與曲軸軸線(xiàn)不垂直 使曲軸承受附加彎矩 4 軸瓦在曲軸上裝配不良 支承面貼合不均 間隙過(guò)小 軸承發(fā)熱 軸頸拉溝 咬住或彎曲變形 5 軸頸與曲拐過(guò)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為曲拐銷(xiāo)直徑 其表面粗糙度不大于0 4 6 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 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 14 活塞卡住 咬住或撞裂 1 潤(rùn)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(guò)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)吸入蒸發(fā)器中的液體造成 沖缸 壓縮機(jī)吸入氣體太潮濕 氣體被壓縮后有水份析出 發(fā)生氣缸 水擊 可撞裂活塞 甚至擊破氣缸 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 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 15 4 1 3壓縮機(jī)故障振動(dòng)分析 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(huì)引起機(jī)器和基礎(chǔ)的振動(dòng) 除了這種機(jī)械運(yùn)動(dòng)引起的振動(dòng)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(dòng)還會(huì)引起管路振動(dòng) 如果氣流脈動(dòng)頻率恰好與氣柱或管道自振頻率相同 就會(huì)產(chǎn)生管道共振 這種共振將帶來(lái)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(dòng) 嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)窳压艿?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) 我國(guó)現(xiàn)行 往復(fù)式壓縮機(jī)機(jī)械振動(dòng)測(cè)量與評(píng)價(jià) 標(biāo)準(zhǔn) GB T7777 87 是通過(guò)對(duì)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(dòng)測(cè)量 取其最大的振動(dòng)速度有效值作為壓縮機(jī)振動(dòng)烈度的評(píng)定值 壓縮機(jī)按不同結(jié)構(gòu)型式分為四類(lèi) 各類(lèi)壓縮機(jī)的振動(dòng)烈度不允許超過(guò)中規(guī)定的極限值 對(duì)于天然氣工業(yè)用的壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)則以美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)API618為基礎(chǔ) 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 16 4 1 3壓縮機(jī)故障振動(dòng)分析 往復(fù)式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)慣性力和往復(fù)慣性力分析 2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)慣性力和往復(fù)慣性力 1 活塞的位移 速度和加速度 一階往復(fù)慣性力 二階往復(fù)慣性力 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 17 4 1 3壓縮機(jī)故障振動(dòng)分析 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(huì)引起機(jī)器和基礎(chǔ)的振動(dòng) 除了這種機(jī)械運(yùn)動(dòng)引起的振動(dòng)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(dòng)還會(huì)引起管路振動(dòng) 如果氣流脈動(dòng)頻率恰好與氣柱或管道自振頻率相同 就會(huì)產(chǎn)生管道共振 這種共振將帶來(lái)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(dòng) 嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)窳压艿?上述這些振動(dòng)問(wèn)題往往是設(shè)計(jì) 制造中產(chǎn)生的 另外 往復(fù)式壓縮機(jī)由于安裝和操作不當(dāng)也會(huì)帶來(lái)一些故障振動(dòng)問(wèn)題 經(jīng)?？赡馨l(fā)生振動(dòng)的部位和原因 1 振動(dòng)故障 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 18 4 1 3壓縮機(jī)故障振動(dòng)分析 1 振動(dòng)故障 氣缸與底座調(diào)整不良 連接螺栓松動(dòng) 氣缸與活塞環(huán)磨損或間隙太大 氣缸余隙太小 活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中碰撞閥座 發(fā)出沉悶的金屬撞擊聲和振動(dòng) 活塞和閥座上的螺栓螺母因松動(dòng)而落入氣缸 發(fā)生敲擊振動(dòng) 氨制冷壓縮機(jī)和臨界溫度較低的氣體容易發(fā)生氣缸帶液 在氣缸內(nèi)發(fā)生液體沖擊 壓縮機(jī)運(yùn)行中曾中斷供水 閥門(mén) 缸壁 活塞溫度迅速上升 在高溫下突然通入冷卻水冷卻氣缸 使缸壁驟然冷卻而抱住活塞 產(chǎn)生很大振動(dòng) 甚至嚴(yán)重?fù)p壞缸體和活塞 氣缸振動(dòng) 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 19 4 1 3壓縮機(jī)故障振動(dòng)分析 1 振動(dòng)故障 機(jī)體振動(dòng) 往復(fù)慣性力和力矩沒(méi)有平衡好 曲軸中心線(xiàn)與機(jī)身滑道中心線(xiàn)不垂直 對(duì)稱(chēng)平衡型壓縮機(jī)機(jī)身的主軸承不同心 機(jī)身水平度不符合要求 地腳螺松松動(dòng) 運(yùn)動(dòng)部件連接不牢 基礎(chǔ)剛性不好 底座不均勻下沉 聯(lián)軸器對(duì)中不良 或機(jī)體基礎(chǔ)與電動(dòng)機(jī)底座不均勻下沉 主軸承間隙過(guò)大或軸瓦磨損 連桿大頭和曲拐銷(xiāo)之間間隙過(guò)大 曲拐銷(xiāo)向反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)大頭瓦產(chǎn)生撞擊 十字上下滑板與十字頭滑道間隙過(guò)大 具有浮動(dòng)銷(xiāo)的十字頭 十字頭銷(xiāo)能在銷(xiāo)孔中轉(zhuǎn)動(dòng) 雖然磨損均勻 但磨損后沖擊和振動(dòng)較大 活塞桿彎曲或活塞桿連接螺母松動(dòng) 活塞桿負(fù)載過(guò)大 連桿軸承損壞 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 20 4 1 3壓縮機(jī)故障振動(dòng)分析 1 振動(dòng)故障 壓縮機(jī)機(jī)體振動(dòng)引起基礎(chǔ)振動(dòng) 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)薄弱 與機(jī)體或管道某一部分發(fā)生共振 由壓縮機(jī)振動(dòng)等原因產(chǎn)生基礎(chǔ)下沉 基礎(chǔ)振動(dòng) 2 噪聲故障 往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中 各運(yùn)動(dòng)部件會(huì)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 常用的監(jiān)測(cè)手段是用聽(tīng)棒測(cè)聽(tīng)機(jī)器各個(gè)部位 也可用機(jī)械故障聽(tīng)診器 它是利用加速度傳感器拾取的信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波 放大 通過(guò)耳機(jī)測(cè)聽(tīng) 比聽(tīng)棒有更高的靈敏度和信噪比 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 21 4 1 3壓縮機(jī)故障振動(dòng)分析 振動(dòng)和噪聲故障 往復(fù)式壓縮機(jī)由于運(yùn)動(dòng)部件機(jī)構(gòu)復(fù)雜 零部件多 產(chǎn)生故障振動(dòng)和故障聲音是由多種原因產(chǎn)生的 而且各種激勵(lì)力對(duì)機(jī)器外殼上某測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng) 由于傳輸途徑的干擾也往往難以識(shí)別故障 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 閥碰撞等故障 往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)行故障振動(dòng)和聲音的狀態(tài)監(jiān)測(cè) 相對(duì)其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械來(lái)說(shuō)難度較大 故障診斷的研究工作開(kāi)展得還不很普遍 有必要有意義對(duì)活塞式壓縮機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)進(jìn)行深入研究 研制出有一定特色且切實(shí)可行的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 22 4 1 3壓縮機(jī)故障振動(dòng)分析 往復(fù)壓縮機(jī)需監(jiān)測(cè)的狀態(tài)量及其測(cè)量分析方法 振動(dòng)和噪聲故障 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 23 4 1 3壓縮機(jī)故障振動(dòng)分析 某鋼鐵廠(chǎng)空壓機(jī)站有多臺(tái)2D12 100 8型空氣壓縮機(jī) 曾出現(xiàn)過(guò)多起一 二級(jí)氣缸十字頭連桿斷裂事故和基礎(chǔ)底腳螺栓松動(dòng)引起振動(dòng)的故障 該機(jī)型為2列 對(duì)稱(chēng)平衡式 結(jié)構(gòu)布置如圖4 6所示 機(jī)器的技術(shù)參數(shù)如下 排氣量 102m3 min一級(jí)排氣壓力 0 2MPa二級(jí)排氣壓力 0 8MPa軸功率 540kw轉(zhuǎn)速 500r min 故障實(shí)例 對(duì)稱(chēng)平衡式空壓機(jī)的故障振動(dòng)診斷 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 24 4 1 3壓縮機(jī)故障振動(dòng)分析 故障實(shí)例 對(duì)稱(chēng)平衡式空壓機(jī)的故障振動(dòng)診斷 1 多臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行期間 第一次監(jiān)測(cè) 發(fā)現(xiàn)該型壓縮機(jī)的3號(hào)機(jī)比4號(hào)機(jī)在測(cè)點(diǎn) 上的振動(dòng)值高出很多 從測(cè)點(diǎn) H方向的頻譜圖上可見(jiàn) 3號(hào)機(jī)的工頻成分幅值為2 1mm s 3倍頻 5倍頻成分的幅值也非常高 而對(duì)比4號(hào)機(jī)同測(cè)點(diǎn)同方向上的工頻成分幅值 僅為0 4mm s 由此確定3號(hào)機(jī)存在故障 由于測(cè)點(diǎn) 位于靠聯(lián)軸節(jié)端的軸承座上 初步診斷為聯(lián)軸節(jié)對(duì)中不良或該端機(jī)座松動(dòng) 經(jīng)過(guò)檢查 發(fā)現(xiàn)曲軸箱靠電動(dòng)機(jī)端的底座地腳螺釘確定松動(dòng)情況嚴(yán)重 引起該處測(cè)點(diǎn)很高的振幅 停機(jī)后緊固地腳螺栓 振幅就大幅度下降 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 25 4 1 3壓縮機(jī)故障振動(dòng)分析 故障實(shí)例 對(duì)稱(chēng)平衡式空壓機(jī)的故障振動(dòng)診斷 2 第二次監(jiān)測(cè) 發(fā)現(xiàn)4號(hào)機(jī)測(cè)點(diǎn) 位于一級(jí)缸體部位 三個(gè)方向上的振幅較上一次測(cè)量值有較大幅度上升 振動(dòng)幅值呈迅速上升趨勢(shì) 在短短的半天時(shí)間內(nèi) 同一測(cè)點(diǎn)上4號(hào)機(jī)比3號(hào)機(jī)的通頻振幅幾乎大了近一倍 工頻成分高出3倍 前者還存在明顯的4倍頻成分 證明4號(hào)機(jī)的一級(jí)缸體部位存在故障 當(dāng)即決定停機(jī)檢查 結(jié)果發(fā)現(xiàn)一級(jí)缸十字頭螺栓松動(dòng) 使活塞 連桿和十字頭在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生較大的撞擊力 經(jīng)過(guò)調(diào)整以后 該測(cè)點(diǎn)的振幅基本恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài) 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 26 4 1 3壓縮機(jī)故障振動(dòng)分析 經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 1 氣缸上的測(cè)點(diǎn) 上例中測(cè)點(diǎn) 和 在徑向和軸向方向上的振幅對(duì)活塞在缸體內(nèi)的運(yùn)行情況好壞比較敏感 徑向和軸向振幅明顯上升 說(shuō)明活塞 連桿 十字頭存在松動(dòng) 在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生直線(xiàn)位置偏移 2 地腳螺栓松動(dòng) 在機(jī)座垂直方向上的振幅將會(huì)明顯上升 3 十字頭滑道處徑向振動(dòng)明顯上升 反映十字頭與滑道接觸不良 4 通過(guò)同類(lèi)機(jī)組振動(dòng)情況的相互比較 機(jī)組自身不同時(shí)刻的振動(dòng)情況比較 有助于判別機(jī)器是否存在故障和故障發(fā)展的程度 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 27 4 2示功圖及閥片運(yùn)動(dòng)規(guī)律的測(cè)量和故障分析 4 2 1壓縮機(jī)示功圖顯示的故障 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(guān)察和記錄不同的活塞位置或曲軸轉(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 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(wèn)題 例如 測(cè)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(guò)大或過(guò)小 以及閥片顫振 氣流脈動(dòng)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(duì)比的方式進(jìn)行 需要有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 28 壓縮機(jī)示功圖顯示的故障 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 29 4 2示功圖及閥片運(yùn)動(dòng)規(guī)律的測(cè)量和故障分析 4 2 2閥片運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線(xiàn) 對(duì)一個(gè)性能良好的氣閥來(lái)說(shuō) 要求它在氣缸內(nèi)壓力超過(guò)排氣壓力或低于吸氣壓力時(shí)能夠迅速打開(kāi) 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(méi)有太多的反彈 能夠穩(wěn)定地貼在閥擋上 閥片在開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程中波動(dòng)要小 關(guān)閉后不應(yīng)有多次開(kāi)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 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 30 4 2示功圖及閥片運(yùn)動(dòng)規(guī)律的測(cè)量和故障分析 4 2 2閥片運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線(xiàn) 閥片運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線(xiàn)在故障診斷方面的作用1 判斷閥片開(kāi)閉是否及時(shí) 如果閥片滯后開(kāi)閉或開(kāi)閉時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 則可能的故障原因是 a 彈簧力不合適 b 閥座上帶有過(guò)多的油水 對(duì)閥片產(chǎn)生粘著作用 c 閥隙通流面積太小 氣流阻力太大 d 氣流存在壓力脈動(dòng) 2 判斷是否存在氣流壓力脈動(dòng)氣流壓力脈動(dòng)在閥片運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線(xiàn)圖上不僅表現(xiàn)為閥片開(kāi)閉不及時(shí) 而且還出現(xiàn)大幅度的波動(dòng) 高頻率的顫振和多次開(kāi)啟現(xiàn)象 3 判斷氣閥流通截面大小閥片運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)包圍的面積表示氣閥的實(shí)際通流能力 稱(chēng)為 時(shí)間 截面 閥片運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)的 時(shí)間 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 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 31 4 3壓縮機(jī)的氣流壓力脈動(dòng)與管道振動(dòng) 4 3 1氣流脈動(dòng)引起的故障分析 往復(fù)式壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中 吸氣 排氣是間斷性的 活塞運(yùn)動(dòng)速度也是隨時(shí)間而變化的 這種現(xiàn)象會(huì)引起管道內(nèi)氣流的不穩(wěn)定流動(dòng) 產(chǎn)生流體壓力脈動(dòng) 管路系統(tǒng)內(nèi)所容納的氣體稱(chēng)為氣柱 氣體像任何振動(dòng)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 壓縮機(jī)裝在管路的始端 活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)周期性地向管路吸氣 排氣 對(duì)管路中的氣柱產(chǎn)生激發(fā)力 引起氣柱振動(dòng) 氣柱是一個(gè)連續(xù)的彈性體 在接受了激發(fā)后 就把所形成的振動(dòng)能量以聲速向管道遠(yuǎn)方傳播 簡(jiǎn)單管道的氣柱固有頻率 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 32 4 3壓縮機(jī)的氣流壓力脈動(dòng)與管道振動(dòng) 4 3 1氣流脈動(dòng)引起的故障分析 i 1 3 5 1 管道一端封閉 如壓縮機(jī)端 另一端為開(kāi)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(kāi)口端 2 兩端封閉的管道 如兩臺(tái)壓縮機(jī)并聯(lián) 中間用管道連接 i 2 4 6 3 兩端均為開(kāi)口的管道 如兩個(gè)大容器之間用管道連接 i 2 4 6 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 33 4 3壓縮機(jī)的氣流壓力脈動(dòng)與管道振動(dòng) 4 3 1氣流脈動(dòng)引起的故障分析 管路中的氣柱是否會(huì)發(fā)生共振 取決于氣流的激發(fā)頻率 壓縮機(jī)氣流的壓力脈動(dòng)波形并不是一種簡(jiǎn)諧波 而是包含了多種頻率成分的復(fù)合波形 我們可以通過(guò)諧波分析方法 把氣流脈動(dòng)波形分解為數(shù)階諧波 其中幅值最大的諧波稱(chēng)為主諧波 當(dāng)激發(fā)頻率在氣柱固有頻率的共振區(qū)內(nèi) 就會(huì)使管道中的氣柱處于共振狀態(tài) 此時(shí)氣流壓力脈動(dòng)非常嚴(yán)重 引起管道 壓縮機(jī)和基礎(chǔ)的強(qiáng)烈振動(dòng) 氣柱共振狀態(tài)下的管道長(zhǎng)度稱(chēng)為共振管長(zhǎng) 共振管長(zhǎng)區(qū)為 轉(zhuǎn)速 n單作用 m 1雙作用 m 2 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 34 4 3壓縮機(jī)的氣流壓力脈動(dòng)與管道振動(dòng) 4 3 1氣流脈動(dòng)引起的故障分析 實(shí)例某汽車(chē)制造廠(chǎng)一臺(tái)型號(hào)為L(zhǎng)8 60 70型雙缸雙作用空氣壓縮機(jī) 該機(jī)使用中發(fā)現(xiàn)當(dāng)二級(jí)排氣壓力達(dá)到額定值0 7MPa時(shí) 一級(jí)排氣壓力超過(guò)額定值約18 5 壓縮機(jī)參數(shù) 轉(zhuǎn)速n 428r min吸入溫度t 20 一級(jí)排氣額定壓力p1 0 2 0 23MPa二級(jí)排氣額定壓力p2 0 7MPa一級(jí)進(jìn)氣管實(shí)測(cè)長(zhǎng)度l 3 468m聲速 雙缸雙作用壓縮機(jī)的激發(fā)頻率一階共振管長(zhǎng) 一般對(duì)于避免管道氣柱共振的措施有兩種 其一是取消進(jìn)氣管 這樣一級(jí)排氣壓力可以恢復(fù)到正常的設(shè)計(jì)壓力 其二是把進(jìn)氣管加長(zhǎng) 最后采取了第二種措施 把進(jìn)氣管加長(zhǎng)至l 6 5m 從而恢復(fù)到正常壓力 管道振動(dòng)現(xiàn)象也隨之減弱 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 35 4 3壓縮機(jī)的氣流壓力脈動(dòng)與管道振動(dòng) 4 3 2管道壓力脈動(dòng)的防治措施 管道壓力脈動(dòng)實(shí)質(zhì)上是一種周期性的氣流沖擊波浪 消減壓力脈動(dòng)就是消減壓力的不均勻度 減小其脈動(dòng)幅度 通常的防治措施是在管路系統(tǒng)中加裝各種類(lèi)型的消振器 例如緩沖器 聲學(xué)濾波器 孔板等 當(dāng)然 管道中氣流壓力的不均勻度首先與激發(fā)源有關(guān) 在多缸壓縮機(jī)中 缸體的布置方式和各缸曲柄的錯(cuò)角位置將會(huì)直接影響到壓力波的波長(zhǎng)和波動(dòng)的均勻性 采用合理的吸排氣順序氣閥開(kāi)啟時(shí)間長(zhǎng)短與壓比有關(guān) 而開(kāi)啟的相位差 取決于氣缸的結(jié)構(gòu)與曲柄錯(cuò)角的配置 對(duì)同一級(jí)壓縮的二個(gè)缸來(lái)說(shuō) 雙作用氣缸比單作用氣缸的氣流連續(xù)性好 壓力脈動(dòng)相對(duì)要小 同樣為單作用氣缸 曲柄錯(cuò)角a 90 的配置優(yōu)于a 0 的配置 對(duì)動(dòng)式單作用氣缸的激發(fā)力是相互疊加的 脈動(dòng)最大 對(duì)于相連兩個(gè)級(jí)的氣缸 任何型式的雙作用氣缸 由于I級(jí)缸排出的同時(shí)II級(jí)缸吸入 其進(jìn) 排氣激發(fā)力是相互抵消的 但是對(duì)于雙級(jí)單作用氣缸 只有對(duì)置式和曲柄錯(cuò)角為180 的立式 激發(fā)力才能相互抵消 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷技術(shù) 36 4 3壓縮機(jī)的氣流壓力脈動(dòng)與管道振動(dòng) 4 3 2管道壓力脈動(dòng)的防治措施 2 裝設(shè)緩沖器緩沖器實(shí)際上是個(gè)蓄能器 它像水庫(kù)那樣能夠起到調(diào)節(jié)能量的作用 當(dāng)上游處在壓力波的峰值時(shí) 由于氣體的彈性作用 壓力波進(jìn)入緩沖器后壓縮其中氣體 壓力波的動(dòng)能變?yōu)榫彌_器內(nèi)氣體被壓縮后的彈性勢(shì)能 而當(dāng)上游處在壓力波的波谷時(shí) 緩沖器內(nèi)壓縮氣體膨脹 勢(shì)能變?yōu)閯?dòng)能 彌補(bǔ)了管道內(nèi)瞬時(shí)壓力的下降 這樣 通過(guò)能量轉(zhuǎn)換 緩沖器就等于一個(gè)氣體彈簧 起到對(duì)振源的隔振作用 從而把出緩沖器后的壓力脈動(dòng)峰值降低了很多 2020 3 7 工業(yè)裝備故障診斷