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028-8686 8787往复式压缩机通过曲轴带动连杆，进而驱动活塞进行上下往复运动。这一运动改变了气缸内的容积。当活塞向下运动时，气缸容积逐渐增大，进气阀随之打开而排气阀保持关闭，从而吸入空气并完成进气过程。相反，当活塞向上运动时，气缸容积逐渐减小，出气阀打开而进气阀关闭，进而完成压缩过程。为确保气缸与活塞之间的密封性，活塞上配备了活塞环，同时气缸内注入润滑油以润滑活塞环。
然而，由于往复压缩机结构的复杂性，其故障率相对较高。故障可能涉及多个部件，且原因各异。为了有效诊断故障，需要对压缩机进行全面的监测，包括热力信号、振动信号以及噪声信号等。这些信号提供了关键信息，如各部件温度、排气量、排气压力以及气缸内压力等，有助于识别和判断压缩机的故障类型。
此外，往复式压缩机的主要部件包括气缸、曲柄连杆机构、活塞组件、填料（即压缩机的密封件，主密封环、漏气密封环、刮油环等。）、气阀、机身与基础、管线、控制单元及系统以及其他附属设备等。每个部件都有其特定的功能和要求，例如气缸需要良好的表面以利于润滑和耐磨，同时还要确保足够的气流通道面积和气阀安装面积。曲柄连杆机构则是将电机的圆周运动转化为活塞的往复运动，同时承受着主要的应力。活塞组件包括活塞头、活塞环、支撑环、托瓦和活塞杆，其中活塞环负责密封气缸内的高压气体。填料则用于确保压缩机的密封性能。
综上所述，往复式压缩机的工作原理与结构复杂且关键部件众多，对其全面而准确的监测与诊断对于确保压缩机的稳定运行至关重要。
活塞杆填料的主要作用是密封气缸内座与活塞杆之间的间隙，从而防止气体沿活塞杆径向泄漏。其制造与安装需考虑三个关键间隙，包括轴向间隙、径向间隙和切向间隙，以确保填料环能在环槽内自由浮动、防止变形或损坏，并补偿磨损。目前，常用的平面填料类型包括“三六瓣型”和“切向切口三瓣型”。
气阀作为压缩机的重要组件，其设计质量直接影响压缩机的性能。理想的气阀应具备高效节能、气密性与动作及时性、长寿命、小余隙容积、低噪音和温升小等特点。目前，气阀材质分为金属和非金属，后者应用日益广泛。
此外，压缩机的管路和出入缓冲器设计是否合理，也会直接影响机组的振动情况。
针对往复式压缩机，目前常用的故障诊断监测方法包括热力性能监测法和振动监测法。热力性能监测主要通过监测温度和压力变化来了解压缩机内部零部件的工作状态。而振动监测法则利用传感器检测压缩机的振动信号，以判断其运行状态。这些方法为确保压缩机的稳定运行提供了有力支持。
振动信号是往复压缩机故障诊断中的一项关键特征参数。当气阀损坏、活塞杆下沉、十字头螺栓松动或连杆磨损等故障发生时，通常都会伴随着振动信号的异常变化。随着信号分析技术的不断进步，对往复压缩机非稳态振动信号的研究也日益增多。例如，通过加速度传感器测量十字头滑道箱、汽缸侧壁、汽缸盖以及轴承等关键部位的振动信号，可以有效诊断压缩机的动力性故障。
此外，位移监测法、油液监测法和噪声监测法也是往复压缩机故障诊断中的常用方法。位移传感器可用于监测活塞杆的沉降量，从而间接了解活塞环、十字头等部件的磨损状况。油液监测则通过对压缩机润滑油的分析，检测磨损颗粒的大小、形状和成分，为故障诊断提供辅助信息。而噪声监测则能捕捉到机械设备运行中的异常噪声，结合先进的噪声传感器进行信号分离和提取，有望成为未来往复压缩机故障诊断领域的一个研究热点。
在实际的故障诊断过程中，应综合考虑多参数之间的关联性，以便更准确地识别故障类型。同时，人工智能系统和神经网络技术的引入，使得往复压缩机的故障诊断技术达到了新的高度，为压缩机的稳定运行提供了有力保障。
下表展示了往复压缩机中常见的故障类型及其所对应的监测诊断方法，为故障诊断提供了有益的参考。
在往复式压缩机中，不同类型的故障所占的比例各不相同。了解这些故障的比例情况，对于制定有效的监测和诊断策略至关重要。
常见故障类型、原因分析及监测方法
往复式压缩机10大常见故障及处理办法
吸气阀泄漏或密封垫片损坏
此类故障会导致以下现象：(1)阀盖和排气阀温度异常升高；(2)压缩机级间压力上升；(3)压缩机排气量减少；(4)进气温度上升。这些现象的出现，主要是因为吸气阀泄漏或密封垫片损坏，使得高温气体回流至进气腔，进而导致阀温和进气温度上升。同时，压缩后的气体回流也会造成级间压力上升和排气量下降。
排气阀泄漏或密封垫片损坏
排气阀泄漏或密封垫片损坏的表现有：(1)排气阀和阀片温度异常升高；(2)排气压力下降；(3)压缩机排气量减少。这是由于泄漏或损坏导致部分高温高压气体在气缸吸气过程中回流，使得混合气体温度升高。再次压缩时，温度进一步升高，同时流量下降，最终导致排气压力和排气量下降。
负荷调节机构卡涩
负荷调节机构卡涩的症状包括：(1)负荷调节指示器无法动作；(2)进气阀和排气阀温度升高；(3)压缩机级间压力上升；(4)压缩机排气量减少；(5)进气温度上升。卡涩可能会造成吸气阀泄漏或压缩机负载启动，进而影响传动部件的使用寿命。
活塞环常见故障
活塞环可能出现的故障有：(1)断裂；(2)胀死失去弹性；(3)过度磨损导致间隙增大。这些故障会使活塞环无法有效密封，进而导致该级排气温度升高、排气压力降低以及压缩机排气量减少。
工艺介质夹带颗粒物
在压缩机运行过程中，有时会发现气缸及填料密封腔体内积聚了大量沉积物。这些沉积物主要由工艺介质携带的微细固体粉尘或结焦的碳粒组成，其硬度极高。这些颗粒在密封腔体处的沉积会严重磨损密封填料，从而缩短填料密封环及活塞杆的使用寿命。为避免这种颗粒磨损，可以通过调整工艺参数，使压缩机达到设计要求，并考虑在必要时加入气固分离器以分离掉这些颗粒杂物。
活塞杆组合密封环紧箍力过大或弹簧失弹
在往复式压缩机中，活塞杆与填料密封处于相对运动状态。填料环通过弹簧及环径向压差抱紧活塞杆来实现密封。然而，过大的弹簧紧箍力会导致活塞杆与填料环之间的摩擦加剧，进而产生大量热量。这会使填料环在初期就经历高温升和剧烈磨损。由于聚四氟乙烯填料环的热膨胀系数较大，若热量不能及时散去，填料环将发生热膨胀变形，加剧摩擦磨损。经过短暂的高强度磨损后，当填料对活塞杆的抱紧力减小，摩擦力也随之减小，导致填料环与活塞杆之间的缝隙增大，介质泄漏量增加，最终密封失效。为解决这一问题，可以在保持总体结构不变的情况下，更换活塞密封环并调整其与缸体之间的间隙，或采用具有自润滑和耐磨性能更佳的材料制作活塞环和填料环。同时，降低弹簧紧箍力并引入间隙密封也是有效的解决方法。弹簧失弹问题通常由弹簧疲劳引起，需及时更换质量可靠的弹簧。
填料密封盒冷却水流量不足
填料密封盒的温度上升主要是由于填料环与活塞杆之间的剧烈摩擦所产生的热量未能及时散去。在实际操作中，由于填料密封用水与缸套用水往往采用并联方式，导致填料密封处的压降较大，进而使得填料盒的冷却水流量不足。这种情况严重影响了填料的正常使用寿命。
因此，需要适当增加循环水的压力和流量，以确保循环水能够及时带走活塞杆与填料环摩擦所产生的热量。同时，应严格控制填料密封盒处的温度，不超过60℃。
有的填料盒和不需要循环水冷却，保证润滑油正常流动即可。
填料密封处注油量不当
注油量过多容易导致过多的油乳化，形成沉积物；而注油量过少则会影响填料环的润滑效果，加速其磨损，进而缩短使用寿命。
在确定注油量时，除了参考厂家的标准外，还应结合试车初期对密封环运行情况的检查，找到一个合适的注油量。试车结束后，可以通过检查填料处活塞杆上是否有碳状物来判断注油量的大小是否合适。
管路振动引发的故障
往复压缩机及其管线的振动问题主要有两大类原因。一是机组振动，这可能是由于基础设计不当或装配误差大导致的机组平衡恶化。此外，压缩机基础质量太小也可能引起本体振动。二是管线内气流脉动，这是由于活塞式压缩机吸气和排气的间隙变化引起的。当气体在管线内充满时，会形成气柱，这个气柱作为一个弹性振动系统，在特定工况下可能发生振动。特别是在机组管系的弯头处，气体运动方向的改变会导致管线受到冲击力的作用，从而引发振动。如果弯头处缺乏固定支点，这种振动可能会更加剧烈。
如果管内存在脉动，管线各部分的压力将不均匀，从而形成振源。由于管系中弯头众多，流体在管线内不断改变流动方向，对管线造成冲击。同时，流体自身的状态也在发生变化。当这些变化诱发的振动频率与管系固有频率相同时，便会产生共振。
为消除共振，最基本的方法是减小气流脉动压力，并将其控制在允许的最小范围内，以避免激发频率与管路固有频率的重合。具体措施包括：
在压缩机每一级出入口附近设置缓冲罐，以改变管系的气柱固有频率，打破振源与管系振动频率的重合，并降低气流脉动的幅度。但需注意，缓冲罐的容积设计不当也可能引起振动，通常其容积应大于气缸行程容积的10倍，并尽可能靠近气缸。
在管系的适当位置，特别是管线弯头处，增设固定支撑，并通过在管线与支点间加入硬橡胶板来改变支撑弹性和管系振动频率。
在管线适当位置增设孔板，以改变管系振动频率。但需注意，孔板减振会伴随较大的阻力损失，因此仅适用于已发生共振且无法改变截面情况，其减振效果通常不如缓冲罐。
此外，撞缸是往复机组的严重事故，表现为缸体内发出巨大的撞击声，可能导致机组多处损坏。撞缸可分为液击和金属撞击两种类型，其声音虽有所不同，但后果均极为严重。为防范撞缸事故，应规范日常操作以防止大量带液进入机组，并加强巡检以发现并排查异常声音。
