往复压缩机气阀故障诊断方法的试验研究(2)

2009-08-19 杨菲华东理工大学

　　图3是气缸内压力在一个周期内随时间变化的PT示意,清晰地反应了进气阀泄漏严重程度对气缸内压力的影响,衡量气缸内压力在一个周期内均值的指标———平均指示压力随气阀泄漏量的增大而降低。由于气缸内压力与示功图的直接关系,实际工程中更多的是应用示功图来诊断往复压缩机故障。

图3　气缸内压力随漏气量的变化

3. 2、往复压缩机气阀示功图分析

　　图4是排气压力为0. 4MPa时,进气阀正常状态下与泄漏状态下(阀内垫片间隙逐渐增大)的实际示功图。

图4　示功图随漏气量的变化

　　通过比较发现变化明显,具体表现在以下几个方面: (1)压缩过程延长; (2)排出线(排气行程)逐渐缩短; (3)内止点不变,外止点逐渐向右偏移,行程线相应缩短; (4)膨胀过程缩短; (5)吸入线延长; (6)有效指示功率(示功图面积)减小。可见正常状态下示功图与故障状态下示功图差别的大小取决于通过进气阀泄漏的严重程度。在压缩过程中,由于气体会从进气阀向外泄漏排出气缸,所以活塞必须运行更长的距离才能使气缸内气体压力达到排气阀开启的压力。当气体泄漏非常严重时,气缸内的压力可能会达不到排气阀开启的压力。

　　在排气过程中,气体会经过进气阀和排气阀排出气缸。当气体泄漏严重时,排气阀过早关闭,导致外止点向右偏移,排气行程缩短。

　　在膨胀过程中,尽管排气阀过早关闭,但活塞仍朝外止点运动。此时气缸内的气体继续从进气阀中泄漏出去,使得气缸内的气体再膨胀线速度较正常情况快(膨胀线缩短) ,造成进气阀提前打开。

　　吸气过程中由于进气阀过早打开,造成实际吸气行程(吸入线)大于正常工况下的吸气行程。经过对压缩过程的分析可知,由于进气阀泄漏使活塞必须运行更长的距离才能使气缸内气体压力达到排气阀开启的压力,即要达到同样的排气压力,压缩机要做更多的功。而根据示功图面积计算出来的故障状态下压缩机指示功率均小于正常状态下的数值。损失的功必然以热能的形式随气体排出压缩机外,这是排气温度升高的原因之一。工程中必须警惕这种温度的升高,因为由于进气阀的泄漏,产生由热效应造成的损失在实际生产中,多数情况下大于泄漏直接造成的损失。

3. 3、往复压缩机气阀振动分析

　　在转速为522 r /min时对故障进气阀阀盖方向进行测试,具体振动数据如表1所示。

　　通过比较,并没有发现某个频率振幅明显的增大,当漏气故障发生时,基频和倍频的振幅会随着漏气程度的增大而增大。要找出低频区内振幅增大的原因,首先要知道引起阀盖振动的两个主要激振力的性质:由气流脉动冲击引起的振动为低频振动,而由阀片撞击阀座和升程限制器引起的振动为高频振动。当气阀漏气时,加剧气流脉动,与气阀的漏气严重程度密切相关。然而这种振幅的变化是微小的,实际工程中很难作为诊断设备故障的依据。