压缩机气阀故障诊断

赵质良，陈学峰，程 明

（1.解放军92493部队89分队，辽宁 葫芦岛 125000；2.海军驻南昌地区航空军事代表室，江西 南昌 330024）

气阀工作状态的好坏，是压缩机技术发展的核心问题之一。往复压缩机有60%以上的故障，发生在气阀上。据统计，气阀故障引起的停机次数，占总停机次数85%以上。气阀一旦发生故障，马上影响压缩机的产气量，降低效率，浪费能源。阀件破损后碎块落入汽缸，引起汽缸拉毛，活塞和活塞环损坏，带来更为严重的问题。

所以，能及时发现气阀故障，诊断出气阀发生故障的原因，采取合理的防治措施，对提高压缩机的运行可靠性，减少停机损失，将带来可观的经济效益。

1 气阀故障原因

气阀故障，主要是阀片、弹簧破损，气阀密封性差，阀片的开启时间和高度不对以及安装中产生的问题。气阀故障的原因见表1。

表1 气阀故障现象及原因

2 气阀故障信号及诊断

如表1所示，气阀故障主要表现为阀片损坏、弹簧折断和气阀漏气方面，其实这3种故障常常是互为因果的。阀片损坏，可导致气阀漏气；弹簧折断，使得阀片对阀挡和阀座的冲击速度和撞击力增大，导致阀片碎裂。因此，利用阀片冲击力的变化、气阀有否产生泄漏等特征参数，来判断阀片和弹簧故障，是当前研究利用振动信号诊断气阀故障的主要方法之一。

监测气阀的故障信号，除了观察压缩机的热力参数变化之外（如压缩机各级吸、排气压力变化、气量变化、阀腔内温度变化以及压力脉动变化等），更主要的是希望从气阀工作过程中产生的动力性能变化，来诊断故障。目前对气阀故障进行监测和诊断的主要方法有：

2.1 温度信号

温度信号包括吸气腔温度、排气腔温度、缸内气体温度、阀体温度和缸体温度等信号。这些信号中，由于阀体温度和缸体温度对故障的反应惯性大，变化缓慢，同时容易受到外界环境以及运行时间的影响，其信号对于故障诊断不是理想的信号。在压缩机稳定运行达到相对热平衡后，吸、排气腔的气体温度变化不大，容易测量，而且对故障的反应较为敏感，应作为故障监测的特征信号。鉴于此，在压缩机运行现场，配置了红外线测温仪,严密观测气阀的温度变化，气缸内气体温度变化。

2.2 压力信号

压力信号包括吸气腔压力、排气腔压力、气流脉动压力和缸内气体压力等信号。各气腔压力状况与故障紧密联系，可以通过吸、排气腔压力和压力脉动诊断故障，但这种方法需针对各个气阀设置测点，不便实现。缸内气压信号与故障联系紧密，气缸压力的变化，可直接反应热力故障的原因，是较理想的诊断信号，压缩机的运行状态及故障，大都可以通过气缸压力随时间的变化曲线反应出来。

2.3 振动和声音信号

利用振动信号诊断故障，是当前应用比较多的方法。振动信号监测方便，信号处理方法也较完善；但由于往复压缩机的振动信号成分较为复杂，干扰因素多，因此需在信号测点布置、信号处理、特征提取方面作综合考虑。噪声信号，通常都是作为有害信号在系统设计时加以排除。机器噪声中包括大量的机器状态信息，往复压缩机气阀是冲击、敲击噪声的主要来源之一，冲击和敲击噪声信号，必然带有阀片运行状态信息，通过对噪声信号进行分离及分析，可以了解设备运行状态，对设备进行状态监测及故障诊断。由于气阀故障引起压缩机温度、压力、振动等信号偏离正常状态,通过这些信号的监测和分析，就可以对压缩机气缸系统进行状态监测和故障诊断。

3 结束语

压缩机气阀虽然只是压缩机的一个部件，但其运行状况的好坏，直接影响柴油机的技术性能指标，而且还对整个设备运行的安全起着重要的作用。因此，应当提高运行管理人员的技术水平，在日常运行管理中，避免违章操作，出现问题及时维修解决，加强维护保养，保证设备的正常运行。

[1]马宏忠.电机状态监测与故障诊断[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]盛兆顺，等.设备状态监测与故障诊断技术发展及应用[M].北京：化学工业出版社，2003.

[3]杨国安，等.机械设备故障诊断实用技术[M].北京：中国石化出版社，2007.