工业级往复压缩机实验台

1.实验台组成概述

本往复压缩机实验台位于北京化工大学昌平科技园，可进行半实物仿真实验，其主要由电动机、往复压缩机、控制柜和润滑油站、储气罐、液压油站等组成。如图1所示为实验台的主体结构。

图1 实验台的主体结构

表1 实验台主要技术参数

实验台所使用的往复式压缩机安装有在线监测系统，能实时监测并采集压缩机运行过程中的动态压力，振动信号和吸排气温度等状态参数。

2.功能介绍

2.1 压缩机性能监测与调控实验研究

本实验台，主体为两级双作用往复压缩机，通过PLC数据采集，监控了压缩机性能参数（进出口温度压力及流量）、润滑油温度、缸头振动、曲轴箱振动等。还可以开展压缩机性能参数调控等实验研究。

图2 压缩机实时在线受力监测与分析界面

2.2 压缩机气阀故障诊断研究

气阀故障是由气阀阀片变形、断裂等原因引起的往复压缩机排气量不足，压力、温度异常，以及缸体振动也相应异常的常见的非严重故障。对比多个气阀故障案例和正常运行的气阀温度传感器数据，可以看出气阀阀盖温度有以下特点：气阀阀盖温度随工艺变换、天气变换等因素影响呈现不断波动状态，且同类气阀之间具有波动起伏一致的特点；而当其中一个气阀发生气阀泄漏时，温度会逐渐上升，且与其他气阀波动起伏不一致。

图3 正常运行时吸气阀温度走势图

图4 气阀故障时吸气阀温度走势图

图5 气阀故障特征参数分布图

2.3 压缩机活塞杆断裂/松动故障研究

活塞杆断裂故障是往复压缩机在运行中因活塞杆断裂导致的机组无法工作，是一种严重故障。活塞杆松动故障是往复压缩机在运行中因活塞杆连接部分螺纹逐渐松动导致的机组故障，严重可导致撞缸。

图6 活塞杆断裂故障的敏感特征评估结果

图7 活塞杆松动故障的敏感特征评估结果

2.4 压缩机拉缸、磨损故障诊断方法

拉缸故障是往复压缩机的支撑环或活塞环在与缸内壁长期磨损后产生的，是活塞在运行过程中与缸内壁发生碰磨。拉缸故障是往复压缩机严重故障，在故障诊断过程中，我们需要知道支撑环或活塞环的磨损程度。

图8 正常运行与拉缸故障的缸体振动波形图

图9 拉缸故障特征参数分布图

2.5 压缩机无级气量调节技术研究

在该试验台上利用局部行程压开进气阀的调节原理进行压缩机负荷的连续无级调节，以有效降低压缩机低负荷运行时的功耗。目前应用的液压驱动无级气量调节系统执行机构主要包含液压油缸、卸荷器（含气阀）及液压油站。

图10 局部行程压开进气阀调节的原理图

图11 气量调节系统自动调节监控界面

负责人：张进杰 邮箱：zjj87427@163.com