壓縮機(jī)氣閥故障診斷

趙質(zhì)良，陳學(xué)峰，程 明

（1.解放軍92493部隊(duì)89分隊(duì)，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(jī)技術(shù)發(fā)展的核心問題之一。往復(fù)壓縮機(jī)有60%以上的故障，發(fā)生在氣閥上。據(jù)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)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汽缸，引起汽缸拉毛，活塞和活塞環(huán)損壞，帶來更為嚴(yán)重的問題。

所以，能及時(shí)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(duì)提高壓縮機(jī)的運(yùn)行可靠性，減少停機(jī)損失，將帶來可觀的經(jīng)濟(jì)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(shí)間和高度不對(duì)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(hào)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(shí)這3種故障常常是互為因果的。閥片損壞，可導(dǎo)致氣閥漏氣；彈簧折斷，使得閥片對(duì)閥擋和閥座的沖擊速度和撞擊力增大，導(dǎo)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(dāng)前研究利用振動(dòng)信號(hào)診斷氣閥故障的主要方法之一。

監(jiān)測(cè)氣閥的故障信號(hào)，除了觀察壓縮機(jī)的熱力參數(shù)變化之外（如壓縮機(jī)各級(jí)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(dòng)變化等），更主要的是希望從氣閥工作過程中產(chǎn)生的動(dòng)力性能變化，來診斷故障。目前對(duì)氣閥故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷的主要方法有：

2.1 溫度信號(hào)

溫度信號(hào)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(hào)。這些信號(hào)中，由于閥體溫度和缸體溫度對(duì)故障的反應(yīng)慣性大，變化緩慢，同時(shí)容易受到外界環(huán)境以及運(yùn)行時(shí)間的影響，其信號(hào)對(duì)于故障診斷不是理想的信號(hào)。在壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)到相對(duì)熱平衡后，吸、排氣腔的氣體溫度變化不大，容易測(cè)量，而且對(duì)故障的反應(yīng)較為敏感，應(yīng)作為故障監(jiān)測(cè)的特征信號(hào)。鑒于此，在壓縮機(jī)運(yùn)行現(xiàn)場，配置了紅外線測(cè)溫儀,嚴(yán)密觀測(cè)氣閥的溫度變化，氣缸內(nèi)氣體溫度變化。

2.2 壓力信號(hào)

壓力信號(hào)包括吸氣腔壓力、排氣腔壓力、氣流脈動(dòng)壓力和缸內(nèi)氣體壓力等信號(hào)。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(dòng)診斷故障，但這種方法需針對(duì)各個(gè)氣閥設(shè)置測(cè)點(diǎn)，不便實(shí)現(xiàn)。缸內(nèi)氣壓信號(hào)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(hào)，壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及故障，大都可以通過氣缸壓力隨時(shí)間的變化曲線反應(yīng)出來。

2.3 振動(dòng)和聲音信號(hào)

利用振動(dòng)信號(hào)診斷故障，是當(dāng)前應(yīng)用比較多的方法。振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)方便，信號(hào)處理方法也較完善；但由于往復(fù)壓縮機(jī)的振動(dòng)信號(hào)成分較為復(fù)雜，干擾因素多，因此需在信號(hào)測(cè)點(diǎn)布置、信號(hào)處理、特征提取方面作綜合考慮。噪聲信號(hào)，通常都是作為有害信號(hào)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)加以排除。機(jī)器噪聲中包括大量的機(jī)器狀態(tài)信息，往復(fù)壓縮機(jī)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(hào)，必然帶有閥片運(yùn)行狀態(tài)信息，通過對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行分離及分析，可以了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷。由于氣閥故障引起壓縮機(jī)溫度、壓力、振動(dòng)等信號(hào)偏離正常狀態(tài),通過這些信號(hào)的監(jiān)測(cè)和分析，就可以對(duì)壓縮機(jī)氣缸系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷。

3 結(jié)束語

壓縮機(jī)氣閥雖然只是壓縮機(jī)的一個(gè)部件，但其運(yùn)行狀況的好壞，直接影響柴油機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)，而且還對(duì)整個(gè)設(shè)備運(yùn)行的安全起著重要的作用。因此，應(yīng)當(dāng)提高運(yùn)行管理人員的技術(shù)水平，在日常運(yùn)行管理中，避免違章操作，出現(xiàn)問題及時(shí)維修解決，加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

[1]馬宏忠.電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

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

[3]楊國安，等.機(jī)械設(shè)備故障診斷實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2007.