01 用示功器測取示功圖原理

示功圖通常利用示功器來測取，常用的示功器有機械式、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系統(tǒng)示意圖。圖中應(yīng)變式壓力傳感器送出的壓力信號由動態(tài)電阻應(yīng)變儀調(diào)制成1V范圍內(nèi)的電壓信號，經(jīng)過采樣放大器放大和零電平移動，由A/D變換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后輸入微機。同時，光電傳感器送出氣缸內(nèi)活塞止點信號，此信號經(jīng)放大，一路送往數(shù)字轉(zhuǎn)速顯示儀測定轉(zhuǎn)速；另一路經(jīng)采樣放大器調(diào)制后，作為開關(guān)量直接輸入微機外設(shè)接口，控制A/D變換器的啟動及采樣循環(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。

圖1 測試示功圖的微機系統(tǒng)簡圖

02 無損氣缸壁的氣缸壓力測量方法

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

壓縮機氣閥種類很多。按閉合元件形狀來分，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孔測取氣缸壓力。對于大、中型壓縮機而言，環(huán)狀閥應(yīng)用最為普遍。下面以環(huán)狀閥為例，來介紹無損缸壁的氣缸壓力測取方法實施細節(jié)。

圖 2 環(huán)狀閥結(jié)構(gòu)簡圖

1一閥座；2—閥片；3—彈簧；4—螺栓；5—測壓通孔；6—升程限位器

圖2是環(huán)狀閥結(jié)構(gòu)簡圖，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)點是進、排氣閥的閥座及升程限位器可以互換；缺點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，近年來氣閥大多用螺栓連接。低壓時，螺孔制成通孔，為防止工作時松動，螺栓端部應(yīng)予鉚死；高壓時，為了防止通過螺紋漏氣，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）進行擠壓力鎖緊。螺栓直徑根據(jù)氣閥直徑依照有關(guān)標準選取，一般均在 10mm 以上。

由于螺栓直徑較大，可以在其中心通過簡單的搖臂鉆床鉆出 2~3mm 的引壓通孔，而對螺栓的強度不會造成很大影響，如圖2所示。在測壓通孔的上部約10mm處插入引壓銅管，引壓銅管外圓與測壓通道之間采用耐高溫的環(huán)氧樹脂膠密封。根據(jù)需要可將傳感器直接布置在螺栓頂部或通過引壓銅管將氣缸壓力引出機器，將傳感器布置在機器外部?？紤]到引壓管過長會帶來信號滯后較大等因素，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，則其引線需要穿過缸蓋壁面才能與計算機測試系統(tǒng)相連接，此時需要考慮引線密封的問題?？刹捎脠D4所示的密封結(jié)構(gòu)。經(jīng)實驗證實，該結(jié)構(gòu)可很好地解決引線密封問題。

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—氣缸蓋；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的幾種故障

利用示功圖形狀變化，可以顯示壓縮機在結(jié)構(gòu)設(shè)計、管道配置以及操作運行中的故障和問題。例如：測量壓縮機的指示功率，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，氣閥彈簧力過大或過小，以及閥片顫振、氣流脈動等故障情況。故障的判別一般采用正常示功圖與不正常示功圖作對比的方式進行，并且要有一定的實踐經(jīng)驗。

表1列出了幾種典型示功圖，圖中虛線表示壓縮機工作正常情況，實線為有故障情況，通過兩者比較，判別壓縮機的某些故障。表中對示功圖的特點作了說明。

表1 壓縮機某些故障的示功圖比較

圖5顯示了氣閥工作情況的幾個典型示功圖。圖（f）、圖（g）、圖（h）的吸、排氣線呈多次波動狀態(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。三者情況有時較難區(qū)分，可以通過測量吸、排氣腔或管道中的動態(tài)壓力，把氣流壓力脈動情況區(qū)別開來。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