01 用示功器測(cè)取示功圖原理

示功圖通常利用示功器來(lái)測(cè)取，常用的示功器有機(jī)械式、電氣式和電子式，在故障診斷中，一般采用電子式示功器。圖1是電子式示功器微機(jī)系統(tǒng)示意圖。圖中應(yīng)變式壓力傳感器送出的壓力信號(hào)由動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀調(diào)制成1V范圍內(nèi)的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)采樣放大器放大和零電平移動(dòng)，由A/D變換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后輸入微機(jī)。同時(shí)，光電傳感器送出氣缸內(nèi)活塞止點(diǎn)信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)放大，一路送往數(shù)字轉(zhuǎn)速顯示儀測(cè)定轉(zhuǎn)速；另一路經(jīng)采樣放大器調(diào)制后，作為開(kāi)關(guān)量直接輸入微機(jī)外設(shè)接口，控制A/D變換器的啟動(dòng)及采樣循環(huán)的終了。系統(tǒng)可完成數(shù)據(jù)采集、處理、打印及數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)。

圖1 測(cè)試示功圖的微機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

02 無(wú)損氣缸壁的氣缸壓力測(cè)量方法

許多新型往復(fù)壓縮機(jī)現(xiàn)在都設(shè)計(jì)有壓力測(cè)量點(diǎn)，而對(duì)于老式壓縮機(jī)，為了測(cè)取氣缸壓力，目前都是采用在氣缸缸壁上直接開(kāi)孔取壓的方式。由于這種取壓方式操作的困難性及所帶來(lái)的破壞性，制約了示功圖法診斷故障的廣泛應(yīng)用。下面將介紹的無(wú)損氣缸壁的氣缸壓力測(cè)量方法是一種從氣閥結(jié)構(gòu)上出發(fā)的方法。它既能準(zhǔn)確測(cè)量氣缸內(nèi)氣體壓力，又不損壞氣缸缸壁，同時(shí)操作方便。

壓縮機(jī)氣閥種類很多。按閉合元件形狀來(lái)分，可分為環(huán)狀閥、網(wǎng)狀閥、碟形閥、槽狀閥、條狀閥及舌簧閥等，但不論各類氣閥結(jié)果有何差異，氣閥總是與氣缸相聯(lián)通的。因此，完全可能在氣閥上開(kāi)孔測(cè)取氣缸壓力。對(duì)于大、中型壓縮機(jī)而言，環(huán)狀閥應(yīng)用最為普遍。下面以環(huán)狀閥為例，來(lái)介紹無(wú)損缸壁的氣缸壓力測(cè)取方法實(shí)施細(xì)節(jié)。

圖 2 環(huán)狀閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1一閥座；2—閥片；3—彈簧；4—螺栓；5—測(cè)壓通孔；6—升程限位器

圖2是環(huán)狀閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，它由閥座、閥片、彈簧、升程限位器及氣閥螺栓組成。閥座和升程限位器之間的連接可采用螺栓或螺釘。螺釘連接的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)、排氣閥的閥座及升程限位器可以互換；缺點(diǎn)是螺釘頭有可能斷裂而落入氣缸，造成重大事故。所以必須增加擋圈，近年來(lái)氣閥大多用螺栓連接。低壓時(shí)，螺孔制成通孔，為防止工作時(shí)松動(dòng)，螺栓端部應(yīng)予鉚死；高壓時(shí)，為了防止通過(guò)螺紋漏氣，螺孔制成盲孔，螺栓的防松依靠螺栓上凸緣與閥座（或升程限位器）進(jìn)行擠壓力鎖緊。螺栓直徑根據(jù)氣閥直徑依照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取，一般均在 10mm 以上。

由于螺栓直徑較大，可以在其中心通過(guò)簡(jiǎn)單的搖臂鉆床鉆出 2~3mm 的引壓通孔，而對(duì)螺栓的強(qiáng)度不會(huì)造成很大影響，如圖2所示。在測(cè)壓通孔的上部約10mm處插入引壓銅管，引壓銅管外圓與測(cè)壓通道之間采用耐高溫的環(huán)氧樹(shù)脂膠密封。根據(jù)需要可將傳感器直接布置在螺栓頂部或通過(guò)引壓銅管將氣缸壓力引出機(jī)器，將傳感器布置在機(jī)器外部?？紤]到引壓管過(guò)長(zhǎng)會(huì)帶來(lái)信號(hào)滯后較大等因素，也可以采用將傳感器布置在氣腔的方式，如圖3所示。若將傳感器布置在閥腔中，則其引線需要穿過(guò)缸蓋壁面才能與計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)相連接，此時(shí)需要考慮引線密封的問(wèn)題?？刹捎脠D4所示的密封結(jié)構(gòu)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該結(jié)構(gòu)可很好地解決引線密封問(wèn)題。

圖 3 傳感器連接示意圖

1—螺栓；2—引壓管；3—傳感器

圖4 引線氣缸蓋密封結(jié)構(gòu)

1—?dú)飧咨w；2—密封膠；3—密封底座；4—引線；5—密封壓蓋；6—密封膠木

03 用示功圖判別壓縮機(jī)的幾種故障

利用示功圖形狀變化，可以顯示壓縮機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、管道配置以及操作運(yùn)行中的故障和問(wèn)題。例如：測(cè)量壓縮機(jī)的指示功率，氣閥上的壓力損失和功率損失，氣缸余隙容積的大小，氣閥和管道截面積是否太小，氣閥、活塞環(huán)、密封填料是否泄漏，氣閥彈簧力過(guò)大或過(guò)小，以及閥片顫振、氣流脈動(dòng)等故障情況。故障的判別一般采用正常示功圖與不正常示功圖作對(duì)比的方式進(jìn)行，并且要有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

表1列出了幾種典型示功圖，圖中虛線表示壓縮機(jī)工作正常情況，實(shí)線為有故障情況，通過(guò)兩者比較，判別壓縮機(jī)的某些故障。表中對(duì)示功圖的特點(diǎn)作了說(shuō)明。

表1 壓縮機(jī)某些故障的示功圖比較

圖5顯示了氣閥工作情況的幾個(gè)典型示功圖。圖（f）、圖（g）、圖（h）的吸、排氣線呈多次波動(dòng)狀態(tài)，分別表示閥片發(fā)生顫振、閥片升程高度太高和氣流壓力脈動(dòng)。三者情況有時(shí)較難區(qū)分，可以通過(guò)測(cè)量吸、排氣腔或管道中的動(dòng)態(tài)壓力，把氣流壓力脈動(dòng)情況區(qū)別開(kāi)來(lái)。而閥片顫振情況與升程高度是有聯(lián)系的，屬于哪一類故障原因較難區(qū)分。

圖5 氣閥幾種工作情況的典型示功圖