设备故障诊断基础

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1、筱备故障诊瞬基舷谈往复式空气压缩机故障振动诊断方法摘要：通过振动形式分析往复式空气压缩机的常见故障，可冇效降低设备故障率，实现状态监测和预知维修，确保设备安全、正常、经济地运行。关键词:往复式空气压缩机;故障;振动诊断1.前S往复式压缩机吸排气是间断性的过程，其出口管道中气体的流动不是定常的，造成出口管道屮气流的压力和速度呈周期性变化，即存在气流脉动。气流脉动不仅降低了压缩机的容积效率，造成产量下降，引起额外的功率消耗，同时更易引起管道的强烈振动，从而使管道附件,特别是管道的连接部位和管道与附件的连接部位等处发生松动和破裂，轻者

2、造成泄漏,重则引起爆炸。本文对振动原因进行分析并提出减振措施。2.往复空压机的振动故障及特征分析2.1往复空压机的故障振动往复式空气压缩机由于存在旋转惯性力、往复惯性力及力矩，将会引起机器和基础的振动。除了这种机械运动引起的振动之外，往复压缩机山于间歇性吸气和排气，气流的压力脉动还会引起管路振动。如果气流脉动频率恰好与气柱或管道口振频率相同，就会产生管道共振，这种共振将带來严垂的后果，不仅引起压缩机和基础、管道各连接部分松动，严重时共至会振裂管道。2.2往复空压机的振动分析空气压缩机的振动分为木体（含驱动机）的振动及管道的振动，

3、本体的振动主要山其内部不平衡惯性力及力矩引起的，管道的振动主要由管道内气体压力脉动引起，由于它们Z间通常是刚性连接的，因此二者又是相互影响的。空气压缩机木体和管道的振动都是在周期性变化的扰力作用下形成的,属于受迫振动，其振动不仅与振力的大小有关，还与扰力振动频率有关（扰力值变化的频率），同时还与振动系统固有频率及振动系统H由振动的频率的接近程度有关（一般0・・2倍的固有频率为共振区）。2.2.1往复空压机的振动分析往复压缩机为曲柄连杆机构，属于往返式机械，运转时产生往复扰力。假定往复运动质最是mb（含活塞质最、

4、•字质最、活塞杆

5、质最及连杆核算到十字头的质量则往复运动的惯性为Pb=mbr32（cos0+Xcos2。）=pbl+pb2（1）3=jin/30rad/s（2）式中n机械转速mb往复运行质量，kgr曲柄旋转半径0Illi柄转角入连杆比，即曲柄旋转半径与连杆长度之比，通常活塞式空气压缩机的入=0・2~0・25由式⑴可以看出，Pb由两部分组成，其中Pbl=mbrw2cos()(N)(2)为一阶往复惯性力,其大小变化的周期等于1111柄旋转一周的时间，即以随机于转速变化;Pb2-mbrG)2cos20(N)(3)为二阶段惯性力，其大小以二倍转速变化。另

6、外，除往复惯性力外，曲轴还受到旋转运动质量(含曲拐、曲柄销、连杆等换算到曲柄销的质量)，引起的离心力，其大小为Pa=maro2sincot(N)⑷一般情况，往复压缩机的旋转离心力可以通过装平衡铁平衡，往复惯性力可以通过多列结构及平衡铁部分抵消,但要完全平衡是不町能的，剩余的往复惯性力以及产生的力矩依然很大，这些力矩造成了空压机的振动。2.2.2活塞空压机电动机的振动分析电动机振动的特征与离心式空压机相似，属于旋转式机械,其振动主要山轮子的质量不平衡引起，运动时的不平衡扰力为P二POsincot(l)式中P0轮了的旋转离心力，Ns

7、机械运动时的圆周率，即轮子旋转和速度，rad/sP0二mee3,2(2)见式(2)t运转吋间，sme伦子质量，kge轮了质量中心于旋转中向线的距离，即偏向矩2.2.3活塞空压机气体管道的振动分析2.2.3.1造成管道振动的根本原因引起压缩机机组和管道振动的原因，一般有两种：-•是山于运动部件的动力平衡差或基础设计不当而引起的；二是气流的压力脉动引起的。生产中遇到的管道振动绝大多数是由气流脉动引起的，而气流脉动引起的管道振动，则可通过现场采取相应的扌也逝來减小。2.2.3.2气流脉动及其引起的管道振动管道中所充满的气体，即气柱，可

8、以压缩、膨胀，因此气柱本身就是一个具有连续质量的弹性振动系统，在压缩机周期性排气与吸气的激发下，必然引起气柱振动，也就造成管道气流的压力脉动。压力脉动作用在管道的转弯处或截而变化处，激起管道做机械振动，若此时气柱频率与管道结构的固冇频率相近时，就会引起管道产生共振。对于活塞压缩机输气管道，不仅受到空气压缩机振动的影响，更主要的是活塞压缩机周期性、间歇性的进、排气引起的管道内气体压力脉动所产生的气体压力波，压力波沿着气林以声速传播,在管道转弯处、阀门、肓管或截而变化处形成激振力，造成管道系统的强烈振动。对活塞压缩机管道系统而言,有

9、两个振动系统:一是管路内气柱振动系统,另一是管道的机械振动系统。相应的对振动系统的激发（或扰动）也冇两个:空压机对铮路吸气或排气对气柱的激发以及气流脉动波所形成的激振力对管道机械系统的激发。其屮，活塞式空压机对管道内气柱的激振频率为fc二nmk/60Hz式中n空