往复式空压机的振动诊断，你get了吗

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往复机械是指那些主要功能由往复动作完成的机械，典型代表机型有内燃机、往复式空气压缩机（简称空压机）和柱塞泵。在生产企业中，往复机械应用广泛，地位重要，也是现场诊断的主要对象，广泛应用于冶金、矿山、化工、建材、烟草、机械制造等，许多工业部门。

往复式空压机振动特点

往复式空压机的结构原理如下图所示。

1-曲柄连杆机构；2-活塞；3-气缸；4-十字头（滑块）；5-储气罐

往复式空压机结构原理示意图

空压机在工作过程中，由电动机带动曲柄连杆机构，活塞杆拖动活塞在气缸内作往复运动，从而完成吸气、排气工作循环。活塞杆与曲柄连杆机构通过十字头连接起来，并将曲轴的旋转运动转变为活塞的往复运动。

往复式空压机采用曲柄连杆机构传动，在机器运行中产生强烈的变向冲击和变载冲击，以及活塞对缸套的撞击；各个气阀的阀门，周期性地产生落座冲击；再加上滚动轴承、管道、地基、电动机等各个部位产生的附加振动，这些来自不同部位的振动，互相混叠交织，彼此干扰，使综合振动变得相当复杂。

概括起来，往复式空压机主要振动特点表现在以下几个方面：

  · 振动频率范围宽广，给对激励源的识别带来一定的困难；

  · 机体内运动零件数量多而且形状复杂，在工作状态下难以接近；

  · 各个不同部件激励力的传递途径及其对表面振动的贡献还不十分清楚；

  · 当运动部件出现不同故障时，对振动信号的分析识别有相当的难度；

  · 在测试某一部位时，难以排除来自其他方面的众多干扰；

  · 对振动敏感点的选择及判据的确定，在理论和经验上都不太成熟，特别是当前对往复机械的判别还缺少权威性的判断标准。

针对往复机械的这些特点，在诊断时要注意两个问题：

  · 选用诊断手段不宜单一化，既坚持以振动诊断为主，又要兼用其他各种手段，如温度监测、油液分析、性能参数测量等；

  · 对往复机械的结构特点、动力学特性、故障机理要有充分的认识了解。

常见故障类型及其振动特征

往复式空压机长期工作在强烈冲击、高温、高压等恶劣的环境下，对维护管理要求较高，在某些方面稍有疏忽就容易发生故障或事故。据国内某厂的统计资料，全厂有130台往复式空压机，在10年内共发生各种重大事故216起，具体情况如表1所列。

表1 某厂10年内往复式空压机主要事故统计

表中所列9类事故中，前5项共计102起（约占事故总数的47%）都与振动有直接关系。这些事故在发生发展过程中，必然在振动信号中有所反映；后面4项事故也与振动有某种间接的关系，比如气缸或冷却器开裂，就可能与其连接管道或者基础的异常振动加剧等因素有关。若定期采用振动监测，其中多数事故都可以做到防患于未然。

尽管诊断空压机故障可采用各种方法，然而最可靠有效的还是振动测量分析。有人曾对2105柴油机在各种故障情况下的振动特征作过深入研究，其中所获得的一些重要结论可供我们在诊断往复机械时参考，其要点如下：

  · 气门漏气。振动信号相当于“白噪声”，频率范围很宽。在缸盖上测得的振动响应中高频成分增加，由于气门漏气的振动信号比较弱小，在选择传感器的安放位置时须仔细认真。

  · 连杆与曲柄销间隙增大。从时域波形中可明显地看到冲击特性，在频谱图上冲击成分主要集中在1.7-2.3kHz频段内，该频段内功率谱成分增大。

  · 连杆铜套与活塞销之间的间隙增大。这种情况一旦发生，机身上总振级增加。振动响应主要反映在5kHz频域内，振动能量集中在频带0.4-1.3kHz和频带1.6-2.4kHz，且随着间隙增大振动能量向高频带集中。

  · 缸套与活塞间隙增大。这时振动能量主要集中在0.8~1.4kHz和1.5-2.2kHz，当间隙较小时，振动能量在两频带中分布较均匀；间隙增大时，能量向高频带转移。

  · 拉缸。拉缸前的重要迹象主要表现在总振级下降，振动明显低于正常值。在机身表面振动功率谱图 (PSD) 中，高频成分 (>3kHz) 增加，位于气缸中点的振动最具代表性。

来源：因联智慧诊断微信公众号