设备故障诊断 - 往复机械的动力性能监测

设备故障诊断 - 往复机械的动力性能监测

往复机械种类很多，有往复式压缩机、内燃机（柴油机及汽油机），往复泵等、其应用范围十分广迂，因此，和旋转机械一样，对往复机械进行状态监测与故障诊断具有十分重要意义．

往复机械的故障主要有两种，一种是结构性的故障，另一种是性能方面的故障，结构性故障是指零件磨损、裂纹、装配不当、动静部件间的碰磨、油路堵塞等，而性能方面故障表现在机器性能指标达不到要求，如功率不足，油耗量大等．显然，结构性故障会反映机器的性能指标，而通过性能指标的评定，也可反映结构性故障的存在和其严重程度．
    
对于往复机械的监测和诊断，一般应用振动诊断法是有效的，还须辅以其它的检测方法和手段，如温度监测，油样的光谱、铁谱分析及性能参数的测定等．
 
对往复机械性能监测可以了解其工作情况并有助于判断其故障，对往复机械中的内燃机来说具体的监测内容有。
    
1．汽缸的压力检测
    
监测汽缸压力可以检查燃油燃烧是否处于良好状态，内燃机燃油的耗量与燃烧状态存在密切关系．汽缸中的燃烧过程是与燃油的品质，预热温度及喷油系统工作状态有关，因此监测汽缸压力具有十分重要意义．
    
以曲轴转角作为时间横坐标，以气缸压力为纵坐标的示功图包含有丰富的信息，我们可以利用示功图上压力膨胀线上某一固定曲柄转角时的压力值来获得有关燃烧好坏的信息，如过后燃烧或燃烧阻滞方面信息．根据示功图上最高压缩压力及压力升高率，通过计算可以得到内燃机功率值，燃烧放热规律等性能指标，还可以判断气阀，活塞环与缸套的工作状态及其气密性．利用各缸平均指示压力值可以校检各缸间的功率是否平衡．
    
对各汽缸测得的压力值进行互相关分析也有助于内燃机的工况监测与故障诊断．试验表明，对于调整良好的内燃机，茗缸压力信号之间的互相关系数峰值应近似为1，峰值之间所对应的时延即为两缸之间的发火间隔角，对于同一汽缸，利用不同样本的压力变化值进行互相关分析也可对汽缸工作过程有无异常进行检查，如各缸工作过程不均衡，则互相关曲线将出现异常，
 
除对汽缸压力进行监测外，对高压油路压力信号的监测可以分析喷油器和喷油泵的工作状态及故障，同时还可监视供油提前角的变化．
    
2．温度信号的检测
    
温度是柴油机工作时最基本的热工参数．它对柴油机的综合性能指标影响很大，是既方便检测又可进行有效诊断的参数．温度信号包括柴油机的水温、油温，排气温度及轴承温度等．
    
3．起动性能的检测
    
起动性能是柴油机的重要指标，影响起动性能的主要因素是起动动力源性能，起动机性能，气缸压缩性能、供油系统、进气系统以及环境温度等，为此应对动力源（蓄电池）的性能、气缸压缩性能、供油压力波、进气压力波、起动瞬时转速等进行检测，据此进行单项或多项相关性诊断．
    
4．动力性能的检测

动力性能是柴油机的核心，影响动力性能的因素主要有汽缸的气密性、供油量、喷油提前角、进气量等．可以利用内燃机瞬时转速变化对气密性和动力性进行监测和诊断．

5．增压系统的检测
    
目前，大部分柴油机（除高速小型柴油机外）都装有废气涡轮增压器，增压器工作好坏直接影响主机工作的状态．因此，为了监测涡轮与压气机的效率，需要测量涡轮进出口压力、温度及其转速．对于压气机也要测量相应的温度与压力参数．
  
对中间冷却器中增压空气压降的监测可以了解冷却器的污染程度，对空气过滤器前后压降的监测可以确定过滤器有否堵塞现象．
    
6．进排气系统的检测
    
进排气系统监测的内容有。进排气压力，各缸支管排气温度，总管排气温度及排气的成分等，各缸排气温度的变化将反映进排气阀及喷油器工作状况．瞬时排气温度的测定能监测喷油器的故障，
    
对于往复式空压机性能监测参数，除各点温度、压力外，尚应监测排气量及汽缸的漏气量，以了解气阀，活塞等的工作状态．
    
往复机械中燃油品质恶化，捧气阀泄漏，活塞环磨损，冷却器失效等故障会对其性能参数发生影响，反之，若往复机械性能发生变化也可判别其故障的存在，因此，利用往复机械性能的监测来判别其故障是一种方便、实用的诊断方法．