图书馆编号： AV0041800

B往复压缩机故障分析和管道振动往复式压缩机故障率压缩机的大量故障是在使用中由于管理不当产生的，尤其是不善于、分析各种参数，不善于从参数的不正常变化中辨别故障产生的苗头，以致一旦发生或严重时才不得不停机处理，而有些故障可能会酿成机器损坏，有毒、易燃、易爆气体外泄等严重事故，因此需要重视对往复式压缩机的故障监测与诊断。往复压缩机故障分析往复压缩机故障分析往复式压缩机发生故障的部位基本上是由下列三部分组成：①传递动力部分一曲轴、连杆、十字头、活塞销、活塞等零部件的故障:②气体的进出及其密封部分—气缸、进气和排气阀门、弹簧、阀片、活塞环、填料函及排气量调节装置等部分的故障；③辅助部分—包括水、气、油三路的各种冷却器、缓冲器、分离器、油泵、安全阀及各种管路系统方面的故障。从反映故障状态的监测参数(征兆参数)上可分为两大类:一类故障征兆表现在机器的热力参数变化上，如机器的排气量变化，吸、排气压力变化，各部分温度变化以及油路、水路故障所表现出来的热力参数变化;另一类故障征兆表现在在机器的动力性能参数变化上，如压缩机主要零部件的缺陷、磨损、损坏和断裂故障所表现出来的机器振动和不正常声音，还有各种原因引发的管道振动。往复压缩机故障分析压缩机热力参数异常-排气量降低原因压缩机排气量降低的原因很多.大部分属于气流通道受阻，内、外泄漏，余隙过大、转速降低等方面的问。往复压缩机故障分析1多级压缩机的第1级和其后各级吸气阀漏气(1)阀片严重磨损，阀片变形、破裂或卡住。(2)阀座密封面不平，碰伤或粗糙度达不到要求(3)阀隙通道积炭或有异物卡住(4)弹簧力过小，弹簧磨损、断裂(5)阀体安装不当，位置歪斜，装反，阀体密封垫失效压缩机热力参数异常-排气量降低原因往复压缩机故障分析2气缸内泄漏与外泄漏（1）气缸或缸套过度磨损、偏磨或拉伤，可能原因有①气缸镜面的精度，表面粗糙度、椭圆度、圆锥度未达到要求；②气缸与十字头滑道同心度达不到要求；③气缸或缸套材质不良。(2)活塞与气缸配合间隙过大；(3)活塞环“咬死”或严重磨损，可能原因有：①润滑油不足，油质欠佳，使缸内温度过高，造成活塞环咬死；②活塞环失去弹力。(4)气缸冷却不良，气体经阀室时受到预热，影响级吸气效率；(5)活塞杆过度磨损或拉伤，活塞杆工作时跳动。可能原因有：①滑道与气缸不同心；②十字头与滑道、活塞与气缸间隙过大；③十字头销与连杆、活塞杆不垂直。（6）填料密封磨损泄漏，可能原因有：①密封圈与活塞杆间隙太小；②密封圈内圆表面有缺陷；③密封圈与闭锁环装反，起不到密封作用。(7)气缸盖或缸座与缸体端面贴合不严，垫片破损，发生漏气压缩机热力参数异常-排气量降低原因往复压缩机故障分析3吸气受阻(1)进气滤清器堵塞；(2)进气阀门未全开；(3)进气管太长或管径太小，阻力增大。4系统外泄漏安全阀泄漏，可能原因有：①安全阀弹簧失灵；②阀芯与阀座密封面接触不良；③安全阀开启后关闭不严。(2)中间冷却器泄漏；(3)管路连接法兰漏气(垫片破损，法兰螺栓未拧紧〕。压缩机热力参数异常-排气量降低原因往复压缩机故障分析5冷却器效率降低(1)冷却水进水温度高；(2)冷却器传热效果差，可能原因有：①传热表面有水垢、油污；②传热面金属锈蚀；③传热面积太小。(3)冷却器中间隔板破裂；(4)冷却水量减小。6压缩机转速降低（1）原动机功率不足，转速达不到额定值；（2）皮带传动的压缩机传动带太松，皮带打滑。压缩机热力参数异常-吸、排气压力不正常往复压缩机故障分析1吸气压力低——第一级吸气压力低(1)吸气管阻力大；(2)进气滤清器堵塞；(3)吸气阀片升程高度不够；(4)供气量不足。1吸气压力低——多级压缩机中间级吸气压力低(1)前级吸气阀或排气阀漏气；（2）前级管路漏气或阻力大；（3）前级气缸与活塞环漏气或填料函漏气；（4）前级系统不正常。压缩机热力参数异常-吸、排气压力不正常往复压缩机故障分析2吸气压力高（各级吸气口）（1）高压气体进人吸气管线；（2）吸、排气阀关闭不严，有漏气；(3)气缸与活塞环漏气；(4)级前冷却器冷却效果不好；（5）级后通本级的吸气管旁通阀泄漏。3排气压力低（各级吸气口）(1)本级吸、排气阀漏气或工作不正常；(2)气缸与活塞环漏气或填料函漏气；(3)本级吸气压力偏低；(4)排气管或阀门漏气，旁通管、泄压阀漏气；(5)耗气量过大。压缩机热力参数异常-吸、排气压力不正常往复压缩机故障分析4排气压力高（各级排气口）（1）本级用气量偏少；（2）本级吸气压力偏高；（3）后级气体压力偏高；（4）后级管路或气缸向本级漏气；（5）本级冷却器工作不正常；（6）本级排气管路不畅，阀门工作不正常；（7）排气管路严重积炭。5压力不稳定（各级吸排气口）(1)压力脉动过大；(2)气阀启闭不稳定；(3)驱动机转速不温定；（4）压力表气源阻尼太小。压缩机热力参数异常-吸、排气压力不正常往复压缩机故障分析4排气压力高（各级排气口）（1）本级用气量偏少；（2）本级吸气压力偏高；（3）后级气体压力偏高；（4）后级管路或气缸向本级漏气；（5）本级冷却器工作不正常；(6)本级排气管路不畅，阀门工作不正常；(7)排气管路严重积炭。5压力不稳定（各级吸排气口）(1)压力脉动过大；(2)气阀启闭不稳定；(3)驱动机转速不温定；（4）压力表气源阻尼太小。压缩机热力参数异常-温度不正常温度不正常包括压缩机吸、排气温度过高，气缸、轴承、活塞杆、机体等各部件过热。前者属于介质在压缩过程中的状态不正常产生气体温度过高，带来气缸、阀门积炭、磨耗和零部件变形、损坏。后者发生过热的原因是摩擦发热过大，或者摩擦副润滑、冷却状态恶化。摩擦过热情况可引起两种后果：一是在较高温度下使摩擦副加快磨损;二是热量不断积聚，直至烧毁摩擦表面.酿成重大事故。因此需要用测温仪器或手摸、眼看等方法，加强对压缩机各部位温度监测。温度测量方法：机械或管道内部温度——玻璃温度计、热电偶、热电阻机械零部件、机体表面——半导体温度计、红外点温计、红外热像仪等轴承瓦壁温度——埋入式热电阻进行监测压缩机主轴瓦温度的允许范围往复压缩机故障分析往复压缩机故障分析1吸气温度高(1)排气旁通阀向吸气管漏气；(2)吸气阀漏气；(3)级前冷却器工作不正常。2排气温度高（1）吸气很度偏高；(2)气阀、活塞环漏气(排气阀漏气对温度影响最大)；(3)本级压比偏高；(4)气缸冷却效果不好。压缩机热力参数异常-压缩机各部位温度不正常的原因往复压缩机故障分析3气缸过热(1)冷却水供给不足；(2)吸、排气阀漏气；(3)级的压比过高；(4)活塞支承环热膨胀间隙太小产生抱缸；(5)气缸与滑道对中不良，气缸镜面粗糙度不符合要求，气缸拉伤。4轴承过热(1)轴颈与袖瓦接触不良；(2)轴承径向、轴向间隙过小。主轴瓦的径向间隙一般为（0.8-1）d，d为主轴颈直径，mm)；(3)曲轴发生弯曲或扭曲；(4)润滑油不足或中断，油污染，油牌号不对；(5)主轴与电动机轴之间联轴器不对中量太大。压缩机热力参数异常-压缩机各部位温度不正常的原因往复压缩机故障分析5活塞杆过热(1)活塞杆与填料盒有偏斜，造成局部摩擦；(2)填料环的抱紧弹簧太紧，摩擦力太大；(3)填料环中有杂物，密封圈卡住；(4)活塞杆与填料环磨合不良；(5)无油润滑压缩机，活塞与填料函冷却不良。压缩机热力参数异常-压缩机各部位温度不正常的原因压缩机热力参数异常-工况改变对压缩机主要参数的影响流程工业中的压缩机常因工作参数的变化改变了压缩机的工作条件、从而影响压缩机的某些性能参数。经常遇到的工艺参数变化有：压缩机吸气压力变化、排气压力变化、以及各级吸气温度变化。这些参数的变化直接影响到压缩机的各级压力比、排气终了压力、排气温度、排气量和功率消耗。往复压缩机故障分析压缩机热力参数异常-油路故障压缩机油路包括油泵、注油器以及油路系统中的过滤器、冷却器、管路压力表等部分。故障主要表现在油压偏低、偏高、油温过高，油量不足，局部润滑不良，注油不正常等方面。油路系统的故障会引发机器摩擦、发热、烧损、咬死等一系列间题，必须查明原因，及时处理。往复压缩机故障分析往复压缩机故障分析1油压偏低油泵供油量不足，可能是泵转子间隙过大。磨损泄漏，油位太低，泵吸不上来；油路故障原因(2)润滑油污染，油泵过滤器堵塞；(4)油温太高，油的粘度太低；(3)油压调节阀(回油阀)漏油，油回流到油池；(5)各运动部件(如曲轴、连杆等处的摩擦圈〕间隙过大；(6)油管接头处松动漏油；(7)压力表失灵。往复压缩机故障分析1油压偏高(1)压缩机运动部件因间隙太小、配合不良、气缸和滑道表面粗糙或磨损等原因，摩擦发热量过大；(2)径向或轴向轴承故障(如巴氏合金脱落、严重磨损、咬轴辱)；(3)润滑油粘度过大，摩擦产生的功耗大，油温升高；(4)润滑油压力偏高；(5)润滑油冷却效果不好(冷却器小，水侧结垢或曲轴箱散热差)；(6)油过旅器堵塞等原因引起润滑油供应不足；(7)润滑油太脏。油路故障原因往复压缩机故障分析1注油器压力不足或油量不足(1)吸油过滤网堵塞或油管堵塞；(2)注油器柱塞与柱塞套孔磨损；(3)注油器的止逆阀不严密，供油量过少;(4)注油器调节不合适。油路故障原因压缩机主要零部件的机械故障1气阀故障气阀工作状态的好坏是压缩机技术发展的核心问题之一，往复式压缩机有60%以上的故障发生在气阀上。据某石化公司对压缩机的故障统计，气阀故障引起的停机次数占总停机次数的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。阀件破损后碎块落人气缸，引起气缸拉毛，活塞和活塞环损坏，带来更为严重的问题。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，对提高往复压缩机的可靠性，减少停机损失将带来可观的经济效益。往复压缩机故障分析压缩机主要零部件的机械故障1气阀故障往复式压缩机为了提高产气量，技术上的发展方向是高速、短行程。但是转速提高后带来的后果：一是在阀隙中的气流速度增大。阀片两侧压差上升，阀在开启和关闭过释中对阀座和阀挡的冲击速度、冲击力增大，这使阀片受力情况恶化，磨损加剧;二是单位时间内阀片对阀座和阀档的冲击次数增多，阀片和弹簧更快地发生疲劳破坏，这些问题的解决需要在气阀结构上、阀片的动力特性上和阀片、弹簧的材料上进行研究。目前对气阀的研究主要包括如下几个方面：气阀中流动气流压力损失的研究；阀片材料冲击应力和疲劳强度的研究；阀片运动规律的数学模拟和计算机求解方法的研究；阀片弹簧磨损、断裂故障诊断方法的研究。往复压缩机故障分析（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。往复压缩机故障分析(1)疲劳损坏——由于阀片承受着频繁的撞击载荷和弯曲交变载荷，阀片容易产生疲劳破坏。实际使用证明，阀片主要破坏形式是撞击载荷引起的径向断裂。(2)阀片磨损——环状阀片与导向块工作面之间产生的摩擦磨损，可减弱阀片强度，降低使用寿命。磨损量过大时可能阀片可能卡死在导向块上或者失去密封作用。环状阀片在工作时转动，将引起阀片边缘磨损。(3)介质腐蚀——压缩介质本身有腐蚀性或介质中含有水分，工作时冲刷阀片，破坏阀片表面保护膜，在阀片局部地方出现腐蚀麻点或空洞，引起应力集中，产生腐蚀疲劳破坏。1阀片损坏（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。往复压缩机故障分析(1)弹簧从阀片全闭到全启，其载荷由预压缩力变化到最大压缩力，承受脉动循环载荷，引起疲劳破坏。(2)弹簧变形时域弹簧孔壁发生摩擦磨损，强度下降而断裂。(3)介质对弹簧表面腐蚀，产生麻点、凹坑，引起应力集中，加速弹簧疲劳破坏。(4)材质不符合要求，弹簧的加工、热处理有缺陷。2气阀弹簧损坏（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。往复压缩机故障分析(1)阀座密封面不平，表面粗糙度达不到要求。(2)密封面被碰伤。(3)阀片变形、破裂。(4)阀隙通道有异物卡住。(5)气体温度高，润滑油易变成碳渣卡住密封面。碳渣粘着在阀片和阀座上，使气阀漏气。(6)弹簧力过小。(7)弹簧端面与轴线不垂直。(8)阀座、阀片严重磨损。2气阀漏气*分故障析：由润滑油过多造成的液击和油粘滞，导致阀片疲劳损坏。机故障型：NuovoPignone机故障型：4HE/3氢气压缩机故障现象：阀片最外圈三处断裂，阀片表面故障现象：有积油。阀座、阀盖槽道及表面故障现象：布满积油。方故障案：采用抗油粘滞好的非金属气阀。常见故障实例——油粘滞（一）*机故障型：沈气氢气压缩机机故障型：4M20-75/320分故障析：润滑油过多且较粘，造成液击和油粘滞。故障现象：阀片发生鼠咬状损坏。方故障案：采用抗油粘滞性很好的CT阀常见故障实例——油粘滞（二）*机故障型：上海D-R氮氢压缩机方故障案：改用流通性好、抗杂质性能好的非金属气阀。故障现象：槽道堵塞，密封面有大量粉尘。分故障析：介质较脏，造成泄漏严重，气量不足。常见故障——阀堵塞(一)*布满粉尘和杂质的气阀常见故障——阀堵塞(二)*常见故障——阀较脏机故障型：某氯碱厂THORMASSONC2053级SV方故障案：清洗气阀，建议检查管道，增加过滤。故障现象：阀上很脏，有杂质、油污。分故障析：管道、介质很脏。*机故障型：某塑料部2PESULZER6B5A1.45方故障案：建议客户关注油气过滤器中润滑油的排放。2、3级气阀被堵怀疑是工艺控方故障案：制有问题，使高聚物在压缩机内提前产生。分故障析：1级进口油气过滤器清理不及时，润滑油与气体一起进入气缸，低聚物与分故障析：油的混合物产生液击。2、3排气阀槽道被较硬的高聚物堵塞，弹簧孔也被分故障析：堵塞，无法自由运行。故障现象：1级进气阀阀片断裂；2、3级排气阀温度高常见故障——油与低聚物的混合物(三)*常见故障——螺纹断裂（一）机故障型：沈气闪蒸气压缩机2D3.5-3.5/6.5-38.5机故障型：（主要介质为CO、CO2等）分故障析：由于气阀压阀罩没有压紧，造成气分故障析：阀在工作时发生转动和窜动，使螺分故障析：母防松部位强度不足而发生断裂。方故障案：实行正确的气阀安装。*常见故障——螺纹断裂（二）故障现象：二级排气阀105R，中心螺栓在定位销处断裂。阀座上的定位故障现象：销也发生错位。机故障型：某空压机LW-16/40分故障析：该机压阀罩是与气阀中心螺栓通过套筒连接。一旦压阀罩拧分故障析：得太紧，螺栓将会被剪断。方故障案：实行正确的气阀安装。*常见故障——螺纹断裂（二）分故障析：阀体上外圆有明显的磨擦痕迹，应是气阀安装不紧，在阀窝及分故障析：压阀罩内转动所致。故障现象：同心阀30R/54C中心螺栓断裂，阀片断裂。方故障案：实行正确的气阀安装。*分析：阀片的倾侧运动造成阀片外周发生断裂。故障现象：2级排气阀在使用两个多月故障现象：后，发生阀片断裂。：双缓冲，减少倾侧运动。常见故障——阀片外缘断裂*常见故障——液击机故障型：华北制药华盈公司氢压机机故障型：重气压缩机V-3/150方故障案：减小注油量。故障现象：弹簧片呈现鼠咬状损坏。分故障析：压缩机注油量太大，造成液击。*由偏吹造成的“阴阳脸”常见故障——偏吹*常见故障——腐蚀（一）故障现象：因工艺控制失误，使气阀阀片遭受酸性腐蚀（HCL）分故障析：在正常流程中，介质没有腐蚀，以往使用记录良好。方故障案：建议改善流程控制，气阀不作修改。*常见故障——腐蚀（二）因腐蚀造成的阀体“点蚀”*常见故障——过滤器出现故障压缩机：某石化厂JSW机故障现象：过滤器出现故障，气阀被融化的聚合物覆盖。*常见故障——卸荷器问题机故障型：厦门惠尔康Atlas40S60故障现象：阀片断裂，卸荷器叉脚在槽道中转动，叉脚磨损了3mm方故障案：在阀上增加防转结构。分故障析：由于气流的不稳定导致叉脚转动。*常见故障——氮气试车问题机故障型：独山子炼油厂沈气机故障型：4M50-18/24-180-BX机故障型：（加氢裂化新氢压缩机）故障现象：3级进气阀阀片在有卸荷叉叉脚故障现象：作用的地方断裂分故障析：在氮气试车工况下，所需的卸分分故障析：荷力远远大于氢气工况下的卸荷分故障析：力。如果提供的卸荷力不足，阀分故障析：片将产生颤振，导致阀片断裂。方故障案：建议客户不要在氮气工况下卸荷。(2)气阀漏气鉴别方法①在多级压缩机中，若某一级排气阀漏气，排出气缸的气体又部分泄漏回气缸，不仅使该级排气温度升高，排气压力下降，而且该级的排出气量不足，使前级的排气压力上升。因此判别某级排气阀是否漏气，可测量该级阀盖上的温度是否升高，本级排气压力是否下降，前级排气压力是否上升的方法来识别。此外，还可以用金属棒或泄漏检测仪检查。气阀漏气严重时会发出吱吱的声音。②某一级吸气阀漏气，则该级吸气阀部位温度升高。同时由于该级吸人气体又在压缩过程中泄漏出去，使前级排气压力上升，而后面各级因吸人气量不足，排气压力下降。因此同样可用测量温度、压力和声音的方法来判别。③如果第1级吸气阀漏气，则随后各级气量下降，各级排气压力也相应下降，因此可从各级排气压力和气量是否下降来加以辨别。往复压缩机故障分析（3）提高气阀耐用性的措施a.校核阀片运动规律各种压缩机阀片在活塞运动过程中都有一定的开启时间和关闭时间，因此有人想到，正常阀片的启闭时间应该符合一般统计规律.戴维斯根据大量气阀使用结果.提出了一个判别气阀可靠性的准则。如图所示，图中有三个曲柄转角参数θ1,θ2和θ3，它们都是从行程止点倒回过来度量的角度。往复压缩机故障分析由统计得到，当与阀的特征角符合下列条件时，气阀的寿命都比较长:式中——气阀假想关闭角，即假定无气体推力时，阀片在弹簧力作用下，从全开位置降落到阀座上所需时间对应的曲柄转角，(。);——关闭角。指阀片开始脱离升程限制器，直到活塞到达止点的时间所对应的曲柄转角，（。);——开启角。指阀片在气体推力作用下克服弹簧力到达全开的瞬时位置开始，到活塞运动止点这段时间所对应的曲柄转角，(。)。往复压缩机故障分析往复压缩机故障分析建立这两个可靠性准则的主要意义在于用来分析和修正一些故障很多的气阀。如果这些气阀不符合该准则，而且经常出现故障时，处理的方法有:①调整关闭状态时弹簧的预压缩量;②调整弹簧的刚度系数K;③调整阀片升程h;④改变阀片厚度和设置缓冲片。往复压缩机故障分析b.改变气阀结构对于转速较高的压缩机，为了提高气阀耐用期，需采用较小的阀片开启高度，这样可以减小阀片的撞击速度，确保气阀及时关闭，改善气阀的运动频率特性。阀片开启高度降低后，气阀的流通缝隙面积将减小，气流阻力增大，补偿的方法是增加阀座的通道数、采用多环窄通道气阀。这样既可增大气流在阀隙中流通的面积，又可改善阀片的受力状态。往复压缩机故障分析（3）提高气阀耐用性的措施c.调整弹簧力提高阀片寿命的措施，除了降低阀片开启高度之外，还需要采用待性较硬的弹簧或变刚性弹簧。使阀片在开启过程中增加其缓冲能力。对于转速较高的压缩机,阀片弹簧应采用钢丝直径较粗、中径较大，工作圈数较多，阀片全开后总变形最较小的弹簧，这样，弹簧的工作应力就较小，耐用期较长，同时因为阀片的撞击速度降低后阀片的寿命也得到了提高。但是气阀弹簧力也不能过强，否则气阀会过早关闭。弹簧力过强的极端情况.将导致气阀产生振颤现象。往复压缩机故障分析（3）提高气阀耐用性的措施d.阀片边缘倒圆角由于阀片的破坏主要是在撞击载荷下由阀片边缘开始的径向断裂，所以阀片边缘应倒圆角，以消除产生在边缘的应力集中。如图所示，对环状阀片，倒圆角的半径较小，一般取r=0.2~0.5mm.对于网状阀片，由于破坏多数发生在外圈边缘，因此在外缘应倒大圆弧，一般取R=5~7mm.其余为小圆角。往复压缩机故障分析（3）提高气阀耐用性的措施e.改善阀片制造工艺据资料介绍，阀片磨削的残余应力可达200MPa以上。阀片残余应力的存在将缩短阀片的使用寿命。为此可采用小磨削量，精磨后进行补充回火处理。f.控制压缩气体中的油水含量实际操作证明，压缩气体中油水含量较多时，阀片使用寿命迅速下降.因为注入气缸的润滑油和气体压缩时析出的水分混合，流过气阀时就粘附在阀座和阀挡上，阀片和密封口接触时液膜产的附着力将阻碍阀片运动，引起阀片的开启和关闭滞后。当阀片克服附着力而脱离密封口后.以很大加速度撞击阀座或阀挡，从而降低了阀片的使用寿命。往复压缩机故障分析（3）提高气阀耐用性的措施（4）气阀故障诊断方法的研究气阀故障主要表现为阀片损坏、弹簧折断和气阀漏气方面，其实这三种故障常常互为因果的，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放障。目前对气阀故障进行监测和诊断的主要方法如下：往复压缩机故障分析①在压缩机气阀阀盖上用传感器拾取振动信号或噪声信号，然后对信号进行分析处理和故障识别。②在气阀阀室内用位移传感器拾取阀片运动规律信号，校核阀片运动规律。③引出气缸的压力，作出气缸内的P-V示功图，从示功图的变化上判别气阀故障，④测量吸、排气腔内的脉动压力和温度变化诊断气阀故障。往复压缩机故障分析第①种方法使用很方便，不需要在阀体上开孔安装传感器。但是在阀盖上的测振传感器接收到的信号中混有很多机器其他运动部件的信号，对信号的处理和识别难度较大，需要对各种型式的压缩机进行深人研究。第②种方法虽然能直接测到阀片的运动状态，而且还能得到阀片位移随曲柄转角或时间变化的关系，信号受环境的影响很少。但是对阀片位移测量需要在阀座或升程限制器上开孔安装传感器，这在实际应用中有一定困难。对阀片运动规律的测录主要用来分析气阀工作的好坏，指导气阀的设计和改进。第③种方法已在一些大型的、重要的压缩机上获得应用，已有不少人设计出各种形式的气缸压力引出装置，有些压缩机出厂时已在机体上预留出气缸测压孔，可用来作气缸示功图的测量。利用示功图来识别故障，对不同类型的压缩机也需要作深入的研究分析，从正常和异常两种情况的示功图对比上确定对哪一类故障是敏感的。第④种方法对诊断气阀故障的有效性还需作进一步研究。往复压缩机故障分析活塞杆故障往复式压缩机的活塞杆断裂事故也较常见，据报道约占重大事故的25%左右，对于使用比较普遍的对称平衡型压缩机，活塞杆断裂的事故率达到51.5﹪，在石化行业，重整氢气压缩机也屡有活塞杆断裂事故发生。活塞杆断裂，不仅损坏活塞和气缸，而且还由于其他零部件的连锁性破坏，使易燃、易爆或有毒气体向外泄漏，带来人员伤亡、生产装置毁坏等一系列严重事故，因此在操作中必须予以足够重视。活塞杆发生断裂的地方多数是在活塞连接处与十字头连接处，其原因如下。往复压缩机故障分析①活塞杆的螺纹由于螺纹牙型圆角半径小，应力集中严重，容易在循环载荷下产生裂纹和断裂。因此对大型压缩机需用滚压加工。用以消除应力集中。②退刀糟、卸荷槽、螺纹表面的粗糙度达不到要求，容易产生表面裂纹。③活塞杆的材质和热处理有问题，例如存在粗晶、魏氏体组织、偏析以及强度和塑性不符合要求:④连接螺纹松动或连接螺纹的顶紧力不足。⑤某一级因其他故障原因而严重超载。⑥活寒杆跳动量过大。⑦工艺气体腐蚀。往复压缩机故障分析为了降低活塞杆与十字头、活塞杆与活塞连接处的主应力幅和螺纹根部严重的应力集中现象，德国BORSIG公司在国际上率先开发了一种机械-液压连接方式的技术，该技术的活塞杆端为无螺纹结构，采用三次施加并释放达150MPa的超高油压，把活塞杆压配人十字头内，便受力零件产生预应力，从而有效地降低大直径活塞杆传统结构中螺纹根部存在严重的应力集中问题，极大地提高了活塞杆工作的可命性。往复压缩机故障分析连杆螺栓断裂连杆螺栓是压缩机最重要的零件之一。它的断裂将造成严重事故.由于连杆螺栓在工作时承受很大的交变载荷和几倍于活塞力的预紧力，因此对它不仅要求具有足够的静强度.更重要的是要有较高的耐疲劳能力。对其结构形状，应力集申情况和装配精度等方面都有严格要求。往复压缩机故障分析连杆螺栓断裂连杆螺栓断裂的原因如下.①连杆螺拴拧得太紧或太松。拧得太紧，螺拴承受过大拉力而折断;拧得太松，工作时螺母松动，连杆大头瓦在连杆体内晃动，螺栓承受过大的冲击力而折断。因此拧紧螺母时要用扭力扳手按要求力矩上紧。或者用测量螺栓伸长量的方法来控制拉紧力。②开口销折断引起连杆螺栓松动、断裂。③连杆螺栓疲劳断裂。④连杆螺栓的材质、锻压、热处理、加工，探伤和装配有问题(特别要注意螺栓的过渡圆角、退刀槽、螺纹表面的粗糙度是否符合技术要求)。往复压缩机故障分析连杆螺栓断裂连杆螺栓断裂的原因如下.⑤连杆大头瓦过热，活塞卡住或超负荷运转。连杆螺栓因承受过大应力而折断。⑥运动部件出现故障，对连杆螺栓产生较大冲击载荷(例如曲轴、十字头、活塞杆断裂)。⑦长期使用达5000~8000h，未对连杆螺栓进行磁粉探伤和残余变形测量。如果螺栓有万分之一以上残余变形者均应报废。往复压缩机故障分析十字头鞋曲轴断裂曲轴是压缩机中传递动力的重要运动件。由于承受较大的交变载荷和摩擦磨损，所以对疲劳强度和耐磨性要求较高。曲轴一旦断裂，将使曲轴箱、连杆、十字头或活塞等发生一系列连锁性破坏。曲轴多数发生拐臂处断裂，曲轴断裂的原因如下。①压缩机地基与电动机基础发生不均匀沉降，使联轴器严重不对中附加载荷。曲轴承受巨大的附加载荷②压缩机超载或在紧急停机时产生的剧烈冲击。③安装不正确或工作中气缸轴线发生变化，与曲轴轴线不垂直，使曲轴承受附加弯矩。往复压缩机故障分析曲轴断裂曲轴断裂原因④轴瓦在曲轴上装配不良，支承面贴合不均，间隙过小，轴承发热，轴颈拉沟、咬住或弯曲变形。⑤轴颈与曲拐过渡圆角是最严重的应力集中点，该处最容易发生疲劳断裂。圆角半径一般取r=(0.05~0.09)d(d为曲拐轴直径)，其表面粗糙度不大于0.4um如果过渡圆角不圆，表面粗糙，此处易产生裂纹而断裂。⑥由于设计不合理、材质不良、热处理不合要求，探伤不及时等因素产生裂纹和断裂。往复压缩机故障分析活塞卡住、咬住或撞裂活塞发生卡住、咬住或撞裂的原因：①润滑油质量低劣，注油器供油中断，发生干摩擦，因摩擦发热，阻力增大被卡住、咬住。②气缸冷却水供应不足或气缸过热状态下突然通冷却水强烈冷却，使气缸急剧收缩，(抱缸)，把活塞咬住。③气缸带液(例如，制冷压缩机吸人蒸发器中的液体造成“冲缸”;压缩机吸人气体太潮湿，气体被压缩后有水分析出，发生气缸“水击），可撞裂活塞，甚至击破气缸。往复压缩机故障分析活塞卡住、咬住或撞裂活塞发生卡住、咬住或撞裂的原因：④气缸与活塞间隙太小。⑤气缸内掉入活塞螺母、气阀碎片等坚硬物，活塞撞击时碎裂。⑥活塞材质不良、铸件质量低劣，强度达不到要求。往复压缩机故障分析气缸磨损往复压缩机故障分析(1)气缸内有异物，此时气缸镜面也有轴向的沟状磨痕；(2)活塞环材质不合适；(3)注油不适当，包括注油孔位不适当，压缩机汽缸润滑油牌号错，注油量偏少；(4)汽缸或缸套硬度偏低，汽缸镜面易拉毛；(5)活塞环在环槽中的轴向间隙偏小；(6)活塞环开口间隙小；(7)活塞环轴向高度和径向宽度尺寸偏小；(8)活塞环结构型式不合理。1磨损过快——活塞环外圆有轴向拉毛呈沟槽状活塞环故障往复压缩机故障分析(1)汽缸镜面拉毛，活塞环也拉毛；(2)活塞环断裂；(3)活塞环过量磨损；(4)活塞环开口漏气，聚四氟乙烯活塞环应尽量采取搭接口、T形环或双环结构，减少环开口处漏气。1密封性能差——气体向低压级倒流，排气压力低活塞环故障活塞环故障除造成活塞环寿命短和密封性能差的上述原因外，活塞杆的跳动超差也是原因之一，尤其对高压级活环影响很大。当活塞环跳动超过0.1mm时，就很难保证活塞环寿命。若跳动超过0.2mm时，活塞环的寿命仅为跳动值小于0.064mm的活塞环寿命的1/4～1/5。往复压缩机故障分析填料函故障往复压缩机故障分析1密封性能差——漏气(1)密封圈的过量磨损；(2)密封圈拉伸弹簧弹力过小或断裂；(3)密封圈轴向间隙不适合，间隙过大时填料窜气（一级填料），间隙过小时密封圈不能随活塞杆移动，造成漏气；(4)冷却差，特别是聚四氟乙烯密封圈必须冷却可靠；(5)注油量和油质不合理；(6)活塞杆过量磨损；(7)锥形填料圈按锥角大小排列顺序装错位置；(8)聚四氟乙烯密封圈无防冷流设计；(9)聚四氟乙烯密封圈的配方、原材料、压制和烧结工艺不合理，或对实际使用工况的适应性差；(10)气体不清洁，有异物进入填料函；(11)密封圈磨损补偿性能差；(12)填料函内零件加工不合理，不符合图形要求；(13)填料函组装不合理；(14)活塞杆跳动偏大。填料函故障往复压缩机故障分析1填料函发热——活塞杆发热、变色，填料函冒烟(1)塑料密封圈轴向间隙小；(2)密封圈设计不适合；(3)密封圈材质差；(4)冷却失效；(5)润滑失效；(6)密封圈与活塞杆未磨合；(7)聚四氟乙烯密封圈冷流严重，冷流的聚四氟乙烯进入填料盒与活塞杆之间。压力切向环内径处杯槽印痕径向环上阻流环印痕切向环阻流环径向环径向环切向环阻流环压力×压缩机故障振动曲柄连杆机构的运动惯性力往复式压缩机的运动部件是一整套曲柄连杆机构，这套机构在工作时既有加速和减速运动，又有旋转和往复运动。压缩机在工作负荷下，作用在活塞、连杆、十字头和曲轴上的力有惯性力、气体力和摩擦力。惯性力有两种，即曲柄旋转时产生的旋转惯性力和活塞、十字头组件往复运动时产生的往复惯性力，连杆运动时则兼有这两种惯性力的作用。在这些力中，气体力和摩擦力属于机器的内力，不会传递到基础上去，只影响到机身、中体、缸体、缸盖以及各运动零部件的受力状况和机器的磨损和功耗状况。往复压缩机故障分析压缩机故障振动曲柄连杆机构的运动惯性力但是旋转惯性力、往复惯力、旋转阻力矩都是随曲柄转角变化的自由力和力矩，它们作用于机体轴承座上，通过地脚螺栓传给基础，使基础产生振动。而基础对机体的反作用力也同样使机器产生振动。另外从压缩机的受力分析中可知，活塞力通过连杆，作用在曲轴上的一个垂直于气缸轴线分力与十字头作用在滑道上的侧向力，构成一个有使压缩机倾倒趋势的倾覆力矩，该力矩也是一个随曲柄转角而周期性变化的自由力矩，传递到基础，也会引起基础振动。往复压缩机故障分析在压缩机的几个自由力及力炬中，惯性力的周期性变化是压缩机产生振动的主要原因，下面简要介绍这两种惯性力的形成。往复压缩机故障分析(1)活塞的位移、速度和加速度当曲柄轴转过α角时，连杆的摆角为，β活塞的位移量为令式中λ——称为连杆的长径比，活塞式压缩机的λ值一般在1/3.5~1/0.6范围内。因为右边按二项式展开，并略去人高次项可得则往复压缩机故障分析对时间t求导数，可得活塞的运动速度活塞运动的加速度为上式对时间t求导数往复压缩机故障分析（2)曲柄连杆机构的旋转惯性力和往复惯性力旋转惯性力主要是由曲轴的质量不平衡产生，另外连杆的刚体平面运动有一部分质量可转化为旋转运动质量.一部分转化为往复运动质量。整个机械的旋转惯性力可表示为式中mr一旋转运动部分的总质量、它包括由曲轴产生的旋转运动质量和连杆大头部分转化过来的旋转运动质量；r—曲柄旋转半径;—曲柄旋转角速度。旋转惯性力引起机器的振动像不平衡振动一样，产生每转一次的转速频率振动，这种振动可以通过平衡方法把旋转惯性力基本消除掉，即在旋转‘惯性力所指的相反方向上施加平衡质量。往复压缩机故障分析往复运动的惯性力是由往复运动部件的加速度产生。假定往复运动部件的总质量为ms(它包括了活塞组件和连杆小头部分的转化质量)，则往复运动的惯性力为:上式中往复运动的惯性力F;由两部分组成:称为一阶往复惯性力，力的变化周期等于曲轴旋转一周的时间，且在=时为最大，因此一阶往复惯性力引起的振动频率为机器的转速频率。称为二阶往复惯性力，力的变化周期相当于曲轴旋转半周的时间，且在和时为最大，因此二阶惯性力引起的振动频率为转速频率的2倍。往复压缩机故障分析几种型式压缩机的不平衡往复惯性力的大小和方位往复压缩机故障分析压缩机故障振动和不正常声音(1)故障振动往复式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，往复式压缩机由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自振频率相同，就会产生管道共振，这种共振将带来严重的后果，不仅引起压缩机和基础、管道各连接部分松动，严重时甚至会振裂管道。往复压缩机故障分析往复式压缩机故障振动的部位及原因往复压缩机故障分析压缩机机体振幅的大小与机器的结构型式有关，在同样的激振力下。一般立式、卧式、移动式的压缩机振幅要大于角度式、固定式的压缩机。中国现行《往复式压缩机机械振动测量与评价》标准(GB/T777-87)是通过对压缩机机体外表面不同高度和不同方向上(X,Y、Z三个方向)进行振动测量取其最大的振动速度有效值作为压缩机振动烈度的评定值。振动烈度的分档方法见表4-10。表中各档的比例是1：1.6,即每两个烈度的级差值为4dB。压缩机按不同结构型式分为四类，各类压缩机的振动烈度不允许超过规定的极限值。往复压缩机故障分析往复压缩机故障分析压缩机的振动烈度〔GB/T7777-87)往复压缩机故障分析各类压缩机的振动烈度(GB/T7777-873压缩机的基础振动可引起基础下沉，机器结构部件损坏，与机器连接的管道振动，管件损坏等一系列严重事故，因此对基础的振幅有一定限止测量振动大都采用测振仪。对于基础振动的测量，可用速度式传感器;对于机体各部位振动的测量可用速度式、加速度式传感器。如果测出的振幅超过允许值，则需要根据上述所列各类可能发生的振动原因寻找故障，否则带病运转，将会加速机器的损坏或出现人身事故。往复压缩机故障分析(2)不正常声音往复式压缩机运行过程中，各运动部件会发出有节奏的与转速一致的正常响声，有经验的工人能从不同响声中判断出压缩机运行是否正常。当响声有刺耳的噪声、撞击声和不规则的节奏时，他们可立即判定机器运转不正常，甚至能判断故障发生的大致部位。往复压缩机故障分析往复式压缩机故障声音的部位及其原因往复压缩机故障分析利用压缩机在运行中发出的不正常声音来判别故障，常用的监测手段是用听棒测听机器各个部位，也可用机械故障听诊器，它是利用加速度传感器拾取的信号经过滤波、放大，通过耳机测听，比听棒有更高的灵敏度和信噪比。往复压缩机故障分析往复式压缩机由于运动部件机构复杂，零部件产生故障振动和故障声音是由多多种原因产生的，而且各种激励力对机器外壳上某测点的振动响应，由于传输途径的干扰也往往难以识别故障。有些报道认为，往复式压缩机的故障频谱图不同于旋转机械，它除了工频成分之外，往往伴有许多高倍频成分，而且它们的幅值也较高。高倍频成分上的能量集中可能是反映出主轴承磨损、活塞撞击、阀片碰撞等故障。因此对往复式压缩机进行故障振动和故障声音的状态监测，相对其他旋转机械来说难度较大，故障诊断的研究工作开展得还不很普遍，诊断方法多数还停留于依赖人的五官感觉，或者用一些简单的测试仪器。国内外也有一些工厂和研究机构注重对往复式压缩机的状态监测与故障诊断技术进行开发研究，已研制出有一定特色的在线监测系统。往复压缩机故障分析例如，有些在线监测诊断系统能对机器进行多测点、多参数进行监测，监测参数有压缩机的气体压力、温度、流量、油温、振动、位移，电动机的电压、电流、功率等。有些监测系统还辅以气缸的示功图监测，阀片运动规律监测，润滑油磨损颗粒监测。监测压缩机运行中是否发生气缸下沉、活塞、活塞杆和填料磨损、气阀损坏、主轴承磨损、曲轴不平衡和运动部件连接松动等方面的故障。。往复压缩机故障分析往复压缩机故障分析对称平衡式空压机故障振动诊断某钢铁厂空压机站有多台2D12—100/8型空气压缩机，曾出现过多起一、二级汽缸十字头连杆断裂事故和基础底脚螺栓松动引起振动的故障。该机型为2列、对称平衡式，结构布置如图8所示。(1)多台压缩机运行期间，第一次监测，发现该型压缩机的3号机比4号机在测振点①上的振动值高出很多，其中H方向上高出4倍，V方向上高出1倍，A方向高出1倍多。从测振点①H方向的频谱图上可见，3号机的工频成分幅值为2.1mm/s，三倍频、5倍频成分的幅值也非常高，而对比4号机同测点同方向上的工频成分箱值，仅为0.4mm/s由此确定3号机存在故障。往复压缩机故障分析对称平衡式空压机故障振动诊断由于测振点①位于靠联轴节端的轴承座上，初步诊断为联轴器对中不良或该端机座松动。经过检查，发现曲轴箱靠电动机端的底座地脚螺钉松动情况严重，引起该处测点很到的振幅。停机后紧固地脚螺栓，振幅就大幅度下降。4.2示功图及阀片运动规律的测量与故障分析压缩机示功图显示的故障示功图的测量压缩机运行时，气缸内的气体体积和压力是在不断变化的，通常利用示功器观察和记录不同活塞位置或曲轴转角时气缸内部气体压力的变化，所得到的就是p-V示功图。示功器的原理是把活塞移动或曲轴旋转时的位置信号(用行程S、曲轴转角a或时间t)作横坐标，气缸内的压力信号作纵坐标，同时输人到光线示波器等一类显示或记录装置，然后描绘出气缸内压力和活塞行程体积的关系曲线。示功图的测量包括如下几个部分:①压力信号转换;②曲轴转角信号③转速测量;④压力标定;⑤指示图显示。常用的示功器有机械式、气电式和电子式往复压缩机故障分析测试示功图的微机系统往复压缩机故障分析光电传感器送出气缸内活塞止点信号(可在飞轮上某一相应点贴上一条状铝箔纸，产生反光脉冲信号代替活塞止点位置)，此信号经放大，一路送往数字转速显示仪测定转速;用示功图判别压缩机的几种故障利用示功图形状变化，可以显示压缩机在结构设计、管道配置以及操作运行中的故障和问题。例如:测量压缩机的指示功率，气阀上的压力损失和功率损失，气缸余隙容积的大小，气阀和管道截面积是否太小，气阀、活塞环、密封填料是否泄漏.气阀弹簧力过大或过小，以及阀片颤振、气流脉动等故障情况。故障的判别一般采用正常示功图与不正常示功图作对比的方式进行。往复压缩机故障分析气阀某些故障的示功图形状图(f>、图(g)图(h)的吸、排气线呈多次波动状态，分别表示阀片发生颤振、阀片升程高度太高和气流压力脉动。三者情况有时较难区分，可以通过测量吸、排气腔或管道中的动态压力，把气流压力脉动情况区别开来。而阀片颤振情况与升程高度是有联系的，属于哪一类故障原因较难区分。往复压缩机故障分析阀片运动规律曲线图对一个性能良好的气阀来说，要求它在气缸内压力超过排气压力或低于吸气压力时能够迅速打开，亦即气流在阀上的压力损失要小;当阀片到达阀挡(升程限制器)时，没有太多的反弹，能够稳定地贴在阀挡上;阀片在开启和关闭过程中波动要小，关闭后不应有多次开启现象;当活塞到达上、下死点位置后，阀片能及时返回阀座。当运行工况发生变化，气流发生压力脉动，气阀出现故障或者气阀本身存在设计不合理等问题时，上述要求就不能满足了。气阀产生的故障现象集中表现在阀片的启闭运动上，因此测定阀片运动的规律，可以帮助诊断气阀故障，提高压缩机效率。往复压缩机故障分析阀片运动规律曲线的测量测定气阀阀片的运动规律，亦即侧量阀片在离开阀座后的位移量随曲柄转角(或时间〕之间的变化关系。阀片位移量的检测传感器有光电式、电感式、电容式和电阻式等.与之相应的测量方法就有光电法、电感法、电容法和电阻法等，往复压缩机故障分析电感法测量中的非接触式电感位移传感器。原理是在阀座或阀挡上装有电感线圈(其中一个为工作线圈4。另一个为补偿线圈8，用以补偿由温度引起的误差)。当阀片作开闭运动时，阀片1与线圈4之间产生相对位移。改变了线圈的磁通量，因而引起感抗的变化。通过交流电桥电路的调制，把电感量变化转换为电压变化，然后把电压的变化信一号输人放大器，经过放大后进行数据采样和记录，便可得到阀片运动规律曲线。但是电感式位移传感器是非线性的.即直接输出的电压信号与阀片位移量不成正比，为此需用一偏心轮作静态标定试验，标定后的曲线才是真正的阀片位移量与时间或曲柄转角的变化关系图非接触式电感位移传感器1-阀片;2-阀座或升程限制器;3.-绝缘板。4一工作线圈;5-线圈铁心;6-安装螺钉;7-铁支架;8一补偿线圈;9-铁磁体外壳;11-引线铆钉;12一引线往复压缩机故障分析图为阀片的运动规律曲线。图中纵坐标为阀片的开启高度，横坐标为时间(也可表示为活塞行程)。阀片运动曲线上各点的斜率表示阀片各运动阶段在各个位置时的运动速度。t1-阀片开启过程时间a-c;t2-阀片全开过程时间c-d;t3-阀片关闭过程时间d-e;t4-阀片全关过程时间f-a;t5-阀片从开启到关闭终了经过的时间a-e;t6-阀片从开启到第一次撞击阀挡之间的时间a-b往复压缩机故障分析ef阀片开启过程的平均速度为h——阀片升程高度;t6——阀片从开启到第一次接触阀挡的时间。阀片关闭过程的平均速度为式中t3——阀片关闭过程时间。某一点的瞬时速度为往复压缩机故障分析阀片运动规律曲线在故障诊断方面的作用（1)判断阀片开闭是否及时如果阀片滞后开闭或开闭时间过长，则可能的故障原因有以下几点。①弹簧力不合适。②阀座上带有过多的油水，对阀片产生黏着作用，使阀片开启和关闭均发生滞后。例如，有一台使用中的压缩机，它的三级吸气阀使用寿特别低.经观察发现，二级油水分离器内的油水总是排不干净，而且液位经常很高，由于油水被气体带人三级缸，引起三级吸气阀损坏。后来在二级油水分离器上增添了一根排污管以后，分离器内液位迅速下降，一级吸气阀的使用寿命就有了明显提高。③间隙通流面积太小，气流阻力太大。④气流存在压力脉动。往复压缩机故障分析(2〕判断是否存在气流压力脉动管路中或者压缩机吸、排气腔中存在气流压力脉动，将会增加压缩机的功率损失，降低效率。缩短气阀寿命。气流压力脉动在阀片运动规律曲线图上不仅表现为阀片开闭不及时，而且还出现大幅度的波动、高频率的颤振和多次开启现象。(3)判断气阀流通截面大小阀片运动曲线包围的面积表示气阀的实际通流能力，称为“时间一截面”。阀片运动曲线的“时间一截面”太小，表示气阀流通截面太小。气流阻力大，相应在气阀上的压力损失也大，往复压缩机故障分析压缩机气阀阀片的运动规律是气缸内压力、管路压力、气阀弹簧力、阀片开启高度、阀片重量等综合因素作用的结果。因此综合研究分析各个作用力与气阀弹簧力及气阀运动的关系，有助于查找气阀故障的原因和选择合适的气阀弹簧。为了便于分析气阀中的一些故障问题，最好是把压缩机示功图上气缸内的压力变化、管路内的压力变化以及阀片运动曲线画在同一张图上进行比较，有利于对几种典型故障作出判别。有关这方面的内容还需要作深入的研究工作。往复压缩机故障分析压缩机的气流压力脉动与管道振动气流压力脉动引起的故障分析压力脉动的起因活塞式压缩机在运转过程中，由于吸气、排气是间断性的，两者交替着进行;另外，活塞运动速度又是随时间而变化的，这种现象就会引起管道内气流的不稳定流动，产生流体压力脉动。压力脉动会给压缩机工作带来不利影响，例如。可能使压缩机级的指示功率增加;降低气阀的使用寿命;使得排气量增大或减小;破坏安全阀的严密性以及引起管道和设备很大振动.压缩机吸气、排气的间歇性，使管道内气流呈脉动状态，压力随时间的变化如图所示。压力脉动的幅度大小，可用压力不均匀度来表示，其定义为式中—脉动最大压力—脉动最小压力—平均压力，=（+）。脉动压力的幅度是指偏离平均压力的最大幅度，即（-）=显然，管道中压力脉动的不均匀度愈大，振动频率愈高，则振动能量愈大，愈有可能对管道带来破坏作用，尤其是气流经过管道弯头、阀门、喷嘴等处，较大的压力不均匀度将成为管道振动的主要激振力。在管道各连接处产生的振动应力，又可能成为整个结构疲劳破坏的重要原因。因此对使用中的管道，气流压力不均匀度要有一定限制。一般说来，在压缩机与缓冲器之间的管道内，压力不均匀度δ在5%~7%以下是合适的。对于进气管道和连接管道，许用值[δ]=4%~8%;对于排气管道，许用值[δ]=2%~4%。排气量大、压力较高时取小值。圣波得堡化工机械研究院（原列宁格勒化工机械研究院)对大型对置式压缩机的压力不均匀度许用值提出的标准美国标准推荐，在管道内的压力不均匀度许用值[δ]（%)为:式中P0——管道内气体的平均绝对压力，MPa。d——管道内径，m;f——激发频率，Hz；，其中，m为激发谐波的主要阶次（m=1,2,…..）n为压缩机转速，r/min.气缸与缓冲器之间的管道内，压力不均匀度许用值[δ](%〕为——压缩级的压缩比对于压缩机外围管道振动，在某一振动频率范围内的总振幅，日本西南研究所作出了个容许的振动基准，这个基准值可用下图表示。管道振动容许基准气柱固有频率与气柱共振现象气柱固有频率与气柱共振现象管路系统内所容纳的气体称为气柱。气体像任何振动物体一样，具有一定的质量，可以压缩、膨胀，具有一定弹性、所以气柱本身就像一个弹簧，在一定激发力作用下会发生振动。压缩机装在管路的始端，活塞运动时周期性地向管路吸气、排气，对管路中的气柱产生激发力，引起气柱振动。气柱是一个连续的弹性体.在接受了激发后，就把振动能量以声速向管道远方传播。气柱弹性系统本身，根据配管情况，管路始端、末端的边界条件，有其自己的一系列固有频率。对于简单管道，可由下面的基本方程导出多种边界条件下的各阶气柱固有频率。图4-15表示管道内一气柱，其截面积为A,任取一微段dx，其运动方程为:或式中u—微元体的脉动速度;p—脉动压力;—气体平均密度。根据连续性方程—单位时间内通过微元体的质量等于质量对时间的变化率，可得:微元体的微小密度变化是由压力变化引起的，而压力波是以声速传播，声速的计算式由物理学中可知代入，可得消去u对x和t的偏导数后可得称为声学波动方程，其解为(4-22)式中—气柱固有圆频率;A,B—积分常数，由边界条件确定。设微元体脉动速度为将u与声学波动方程解代入运动方程，得因此(4-24)式(4-22)、式((4-24)为气体微元体的压力P和脉动速度u的运动方程。从式中看出，p和u在给定位置点上在作谐振动，它们的振幅是随着位置的不同而不同。如果单独研究各点的振幅，则由式(4-22)、式(4-24)可知（4-25）（4-26）管道端部的p和u值由该处的边界条件决定，一个管道的声学闭端是指该端P=1;u=0;声学开端是指该端p=0,u=1。下面分别用三种边界条件求得简单管道的气柱固有频率。①管道一端封闭(如压缩机端)，另一端为开口（如连接缓冲器、膨胀容器)。只要容器的容积大于管道容积的10倍以上，就可以把容器视为开口端，根据研究，这样处理得到的计算频率，其误差不超过4%。这类管道，在x=0处为闭端，以u=0。代人式(4-26)得B=0在x=l为开口端。以p=0代入式(4-25)得式中A不能为零，因此式中i—气柱固有频率的阶次。当i=1时，计算的频率称为基频;当i=3时，计算频率称为第二阶固有频率，余类推。a—气体声速，;K—气体绝热指数;R—气体常数，J/kg·KT—气体绝对温度，K;l—管道长度，m。②两端封闭的管道(如两台压缩机并联,中间用管道连接)。在x=0处为闭端，以u=0代人式〔4-26)得B=0在x=l处为闭端.以u=0代人式(4-26)得因为A不能为零，则气柱固有频率方程为或（4-28）③两端均为开口的管道(如两个大容器之间用管道连接)。管道在x=0处为开口端，以P=0代人式(4-25)，得到A=0在x=l处也为开口端，以P=0。代人式(4-25)得=0同理，.当B时，气柱的固有频率方程与式(4-28)相同。复杂管道的气柱固有频率计算可借助计算机用转移矩阵法求解。如图(a)所示的管道系统可将其简化成图(b)所示一系列管道元件组成的管系。管系元件的组成如下:I等截面管子元件，1-2,3-4,5-6,7-8,9-10,11-12,13-14,15-16;II.体积元件，V1(2-3)、V2(8-9),V3(12-13);III.变截面管子元件，4-5,6-7;IV.流人点元件，10-11管系又分为主线和支线。通常取气流流动的主方向为主线，管系的支线通常是放空管道、旁通管道等。管系分解成各个元件以后，