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[摘 要]空气压缩机在机械制造和开采矿产等很多行业应用比较广泛。较长时间的运行和操作压缩机，难免会产生故障，这就要求我们对这些故障要及时地进行诊断和维修，否则会容易发生安全事故。为了提高活塞式压缩机的故障诊断的正确性和效率，本文就对活塞式空气压缩机故障诊断进行分析和研究，同时也对活塞式空气压缩机的工作原理和常见的故障进行了阐述。
[关键词]活塞式空气压缩机；故障诊断；方法分析；
中图分类号：TH457 文献标识码：TH 文章编号：1009―914X（2013）25―0334―01
1 前言
空气压缩机主要有活塞式空气压缩机、离心式空气压缩机、滑片式空气压缩机、膜片式空气压缩机等很多类型，其中应用最为广泛的是活塞式空气压缩机。由于活塞式空气压缩机的结构比较复杂，经过长期的运行，经常会出现很多故障。因此，要求工作人员要经常对压缩机进行定期的检查和维护，从根本上减少故障的发生。本文主要对活塞式空气压缩机经常出现的故障及其原因进行了分析，并介绍了常用的故障检测方法，这对减少空气压缩机的故障发生、提高工作效率和安全运行具有重要的指导意义。
2活塞式压缩机的工作原理
活塞式压缩机的曲轴旋转时，活塞不断的在做往复运动，由气缸内壁和盖以及活塞的顶面之间所构成的容积也会随着活塞的运动不断地发生缩小或变大的周期性改变。当活塞从气缸盖处开始运动时，气缸的容积开始变大，气体便沿着进气管进入气缸，等容积变到最大时便停止进入；相反，当活塞开始反向进行运动时，气缸的容积开始变小，气体的压力开始不断的变大，当压力大到一定程度时，气体便开始排出气缸，当活塞运动到极点的时候气体停止排出。空气依靠气阀的关闭和打开进行吸入或排出，压缩机旋转一周，气缸的容积内的气体就实现吸气到压缩再到排气全过程，完成了一个工作循环。
3活塞式压缩机的故障诊断方法
活塞式压缩机常见故障可分为流体性质和机械性质的两大类。其中，流体性质故障主要表现的特征就是机器运行时出现：排气量不足、排气压力和排气温度等异常状况。而机械性质的故障特征主要表现为机器在运行时出现：响声出现异常、温度过热等状况。造成出现各类故障的原因是不同的，要利用通过不同的方法采集的信息才能进行诊断。在实际生产应用中，通过比较各种诊断方法的可行性，依据度量方法的综合应用的合理性，然后再确定使用哪种诊断方法进行诊断。
3.1热力参数法
通过对活塞式压缩机的各项性能进行全面的处理分析，并将结果与标准参数值进行对比，分析其结果是偏高还是偏低，从而可以判定该活塞式压缩机的零部件是否存在故障。如果存在故障，要对发生故障的零件位置以及故障的性质等进行判断和分析。热力参数法根据选择不同的参数，可分为压力和温度两种参数法，它们比较适用于检测压缩机的热力性能的故障。
根据压缩机温度和压力的变化规律对故障进行的判断是粗略的、简单的一种判断方法。为了达到诊断要求，需要利用气缸压力信号和示功图这两种诊断手段进行更深一层的分析，同时还要依据正确的基准参数和理论计算方法。
3.2振动法
在活塞式压缩机的运行中，会由于各种力的相互作用产生振动，引起噪音。
当活塞式压缩机内部某个零部件发生故障时，该部件的运动力学就会发生变化，从而使产生的振动和噪音变得异常，可以借助该变化对故障的性质和原因进行诊断。由于活塞式压缩机的内部结构比较复杂，而且其不同零件传递的振动响应不同，这些问题导致用振动法来检测活塞式压缩机的故障困难较大，这也是该诊断方法的局限性。
3.3油液分析法
在压缩机的运行过程中，各个部件相接触的磨擦副的相对运动会发生不同程度的磨损，不同部件在不同的运行时间产生的磨损特征不同。所以，机械设备的重要信息都包含在润滑油中，可以通过抽样检测润滑油样品，运用各种方法手段，来检测润滑油的性能以及携带的磨损微粒，并对其进行定性和定量的分析，从而判断该部件的磨损状况，对故障进行合理的诊断。
3.4 MCGS 组态软件对空压机组实施监测监控
依据活塞式空气压缩机经常出现的故障类型，通过对这些故障进行分析和研究，不断的寻求新的、安全的故障检测技术是目前亟待解决的一个问题。基于MCGS 组态软件对空压机组实施监测监控，对于空气压缩机实施智能监控，效果比较好。该系统能够在压缩机运行过程中对其运行状态实时进行检测，能及时准确地发现故障所在的位置。
4 常见故障分析
活塞式空气压缩机引起故障的原因很多，这些故障如果不及时进行处理和维修，会严重影响压缩机的安全运行。以下就对活塞式压缩机在运行过程中经常出现的故障进行分析。
4.1润滑系统故障
活塞式压缩机的润滑系统故障可分为循环润滑机构故障和气缸润滑结构故障两类。
4.1.1 循环润滑机构故障
（1）油压突然降低。原因主要有：油压表失灵、刮油环损坏、以及供油不良等很多原因引起的；（2）油压过高。使用油脂的黏度比较大和运行中的某处油管路发生堵塞是造成油压过高的主要原因；（3）齿轮油泵故障。主要由于磨损使得配合间隙过大、调节阀发生磨损等引起的；（4）润滑油温过高。
4.1.2 气缸润滑结构故障
（1）气缸进油量过少。主要由油管发生堵塞、柱塞被磨损等原因引起的。（2）气缸壁、排气腔及气阀上的焦渣、积炭。（3）气缸进油量过少。（4）润滑油消耗量过大。
4.2 冷却系统故障
水垢堵塞冷却器是压缩机常常出现的冷却系统故障。当水垢堵塞了冷却器之后，使得润滑油的散热效果降低，那么进入油的温度就会增大，容易造成压缩机发出油温报警信号导致停止运行。当水垢堵塞了气缸水套，会使得气缸的温度和排气的温度升高。因此，要经常对冷却水泵和管路进行定期检查，保证冷水压力的稳定和正常，提供良好的冷却条件。
4.3 排气故障
活塞式压缩机的排气故障最常见的就是排气温度过高，引起排气温度过高的原因主要是由于气阀的安装不合理；阀座与阀片之间的密封性不良；活塞环的磨损比较严重等原因导致的。此外，如果冷却水质比较差和水量比较少，那么也容易造成排气温度比较高。
4.4 断裂故障
曲轴断裂、连杆的断裂、活塞杆断裂、气缸及缸盖破裂等是断裂故障主要出现的断裂形式。（1）曲轴断裂。在轴颈与曲臂的圆角过渡处容易发生断裂，主要是由于：过渡圆角太小、圆角加工不规则、长期超负荷运转和采用的材质本身有缺陷等原因造成的。（2）连杆的断裂。连杆螺钉断裂主要是由于：①连杆螺钉长期使用，没有及时进行更换，容易产生塑性变形；②螺钉头与大头端面的不均匀接触而产生强大的偏心负荷；③连杆的材质不良；（3）活塞杆断裂。十字头连接的螺纹处和紧固活塞的螺纹处是比较容易发生断裂的地方，也是活塞杆的薄弱环节；（5）气缸、缸盖破裂。
4 结束语
综上所述，活塞式压缩机广泛应用在了各个行业，需要利用故障诊断技术来提高压缩机运行过程中出现的故障检测的正确性。润滑系统故障、冷却系统故障、排气故障和断裂故障这四种故障是压缩机运行过程中经常出现的故障类型，针对每种故障的发生采用的诊断方法不同。这就要求每位操作人员和机器维修人员要以先进的压缩机理论为指导，正确、全面地分析发生故障的原因和位置，结合实际选择合适的诊断方法，来确保空气压缩机的安全、可靠的运行。
参考文献
[1] 夏松波；张嘉钟.旋转机械故障诊断技术的现状与展望[J].振动与冲击，1997，16（2）：1-5.
[2] 浪伟.活塞式压缩机容积系数对排气量的影响分析[J].压缩机技术，2001，01：13～15.
[3] 聂书奎；黄光亮.浅析空气压缩机综合节能技术在煤矿的应用[J].矿山机械械，2012，10：23-25.
[4] 于子捷；吴春燕；钱毅.空压机状态检测系统[J].工矿自动化，2003，12：37-39.
[5] 陈明华；杨航.空气压缩机电机轴承失效分析[J].中国设备工程2006，05：24-27
[关键词]活塞式空气压缩机；故障诊断；方法分析；
中图分类号：TH457 文献标识码：TH 文章编号：1009―914X（2013）25―0334―01
1 前言
空气压缩机主要有活塞式空气压缩机、离心式空气压缩机、滑片式空气压缩机、膜片式空气压缩机等很多类型，其中应用最为广泛的是活塞式空气压缩机。由于活塞式空气压缩机的结构比较复杂，经过长期的运行，经常会出现很多故障。因此，要求工作人员要经常对压缩机进行定期的检查和维护，从根本上减少故障的发生。本文主要对活塞式空气压缩机经常出现的故障及其原因进行了分析，并介绍了常用的故障检测方法，这对减少空气压缩机的故障发生、提高工作效率和安全运行具有重要的指导意义。
2活塞式压缩机的工作原理
活塞式压缩机的曲轴旋转时，活塞不断的在做往复运动，由气缸内壁和盖以及活塞的顶面之间所构成的容积也会随着活塞的运动不断地发生缩小或变大的周期性改变。当活塞从气缸盖处开始运动时，气缸的容积开始变大，气体便沿着进气管进入气缸，等容积变到最大时便停止进入；相反，当活塞开始反向进行运动时，气缸的容积开始变小，气体的压力开始不断的变大，当压力大到一定程度时，气体便开始排出气缸，当活塞运动到极点的时候气体停止排出。空气依靠气阀的关闭和打开进行吸入或排出，压缩机旋转一周，气缸的容积内的气体就实现吸气到压缩再到排气全过程，完成了一个工作循环。
3活塞式压缩机的故障诊断方法
活塞式压缩机常见故障可分为流体性质和机械性质的两大类。其中，流体性质故障主要表现的特征就是机器运行时出现：排气量不足、排气压力和排气温度等异常状况。而机械性质的故障特征主要表现为机器在运行时出现：响声出现异常、温度过热等状况。造成出现各类故障的原因是不同的，要利用通过不同的方法采集的信息才能进行诊断。在实际生产应用中，通过比较各种诊断方法的可行性，依据度量方法的综合应用的合理性，然后再确定使用哪种诊断方法进行诊断。
3.1热力参数法
通过对活塞式压缩机的各项性能进行全面的处理分析，并将结果与标准参数值进行对比，分析其结果是偏高还是偏低，从而可以判定该活塞式压缩机的零部件是否存在故障。如果存在故障，要对发生故障的零件位置以及故障的性质等进行判断和分析。热力参数法根据选择不同的参数，可分为压力和温度两种参数法，它们比较适用于检测压缩机的热力性能的故障。
根据压缩机温度和压力的变化规律对故障进行的判断是粗略的、简单的一种判断方法。为了达到诊断要求，需要利用气缸压力信号和示功图这两种诊断手段进行更深一层的分析，同时还要依据正确的基准参数和理论计算方法。
3.2振动法
在活塞式压缩机的运行中，会由于各种力的相互作用产生振动，引起噪音。
当活塞式压缩机内部某个零部件发生故障时，该部件的运动力学就会发生变化，从而使产生的振动和噪音变得异常，可以借助该变化对故障的性质和原因进行诊断。由于活塞式压缩机的内部结构比较复杂，而且其不同零件传递的振动响应不同，这些问题导致用振动法来检测活塞式压缩机的故障困难较大，这也是该诊断方法的局限性。
3.3油液分析法
在压缩机的运行过程中，各个部件相接触的磨擦副的相对运动会发生不同程度的磨损，不同部件在不同的运行时间产生的磨损特征不同。所以，机械设备的重要信息都包含在润滑油中，可以通过抽样检测润滑油样品，运用各种方法手段，来检测润滑油的性能以及携带的磨损微粒，并对其进行定性和定量的分析，从而判断该部件的磨损状况，对故障进行合理的诊断。
3.4 MCGS 组态软件对空压机组实施监测监控
依据活塞式空气压缩机经常出现的故障类型，通过对这些故障进行分析和研究，不断的寻求新的、安全的故障检测技术是目前亟待解决的一个问题。基于MCGS 组态软件对空压机组实施监测监控，对于空气压缩机实施智能监控，效果比较好。该系统能够在压缩机运行过程中对其运行状态实时进行检测，能及时准确地发现故障所在的位置。
4 常见故障分析
活塞式空气压缩机引起故障的原因很多，这些故障如果不及时进行处理和维修，会严重影响压缩机的安全运行。以下就对活塞式压缩机在运行过程中经常出现的故障进行分析。
4.1润滑系统故障
活塞式压缩机的润滑系统故障可分为循环润滑机构故障和气缸润滑结构故障两类。
4.1.1 循环润滑机构故障
（1）油压突然降低。原因主要有：油压表失灵、刮油环损坏、以及供油不良等很多原因引起的；（2）油压过高。使用油脂的黏度比较大和运行中的某处油管路发生堵塞是造成油压过高的主要原因；（3）齿轮油泵故障。主要由于磨损使得配合间隙过大、调节阀发生磨损等引起的；（4）润滑油温过高。
4.1.2 气缸润滑结构故障
（1）气缸进油量过少。主要由油管发生堵塞、柱塞被磨损等原因引起的。（2）气缸壁、排气腔及气阀上的焦渣、积炭。（3）气缸进油量过少。（4）润滑油消耗量过大。
4.2 冷却系统故障
水垢堵塞冷却器是压缩机常常出现的冷却系统故障。当水垢堵塞了冷却器之后，使得润滑油的散热效果降低，那么进入油的温度就会增大，容易造成压缩机发出油温报警信号导致停止运行。当水垢堵塞了气缸水套，会使得气缸的温度和排气的温度升高。因此，要经常对冷却水泵和管路进行定期检查，保证冷水压力的稳定和正常，提供良好的冷却条件。
4.3 排气故障
活塞式压缩机的排气故障最常见的就是排气温度过高，引起排气温度过高的原因主要是由于气阀的安装不合理；阀座与阀片之间的密封性不良；活塞环的磨损比较严重等原因导致的。此外，如果冷却水质比较差和水量比较少，那么也容易造成排气温度比较高。
4.4 断裂故障
曲轴断裂、连杆的断裂、活塞杆断裂、气缸及缸盖破裂等是断裂故障主要出现的断裂形式。（1）曲轴断裂。在轴颈与曲臂的圆角过渡处容易发生断裂，主要是由于：过渡圆角太小、圆角加工不规则、长期超负荷运转和采用的材质本身有缺陷等原因造成的。（2）连杆的断裂。连杆螺钉断裂主要是由于：①连杆螺钉长期使用，没有及时进行更换，容易产生塑性变形；②螺钉头与大头端面的不均匀接触而产生强大的偏心负荷；③连杆的材质不良；（3）活塞杆断裂。十字头连接的螺纹处和紧固活塞的螺纹处是比较容易发生断裂的地方，也是活塞杆的薄弱环节；（5）气缸、缸盖破裂。
4 结束语
综上所述，活塞式压缩机广泛应用在了各个行业，需要利用故障诊断技术来提高压缩机运行过程中出现的故障检测的正确性。润滑系统故障、冷却系统故障、排气故障和断裂故障这四种故障是压缩机运行过程中经常出现的故障类型，针对每种故障的发生采用的诊断方法不同。这就要求每位操作人员和机器维修人员要以先进的压缩机理论为指导，正确、全面地分析发生故障的原因和位置，结合实际选择合适的诊断方法，来确保空气压缩机的安全、可靠的运行。
参考文献
[1] 夏松波；张嘉钟.旋转机械故障诊断技术的现状与展望[J].振动与冲击，1997，16（2）：1-5.
[2] 浪伟.活塞式压缩机容积系数对排气量的影响分析[J].压缩机技术，2001，01：13～15.
[3] 聂书奎；黄光亮.浅析空气压缩机综合节能技术在煤矿的应用[J].矿山机械械，2012，10：23-25.
[4] 于子捷；吴春燕；钱毅.空压机状态检测系统[J].工矿自动化，2003，12：37-39.
[5] 陈明华；杨航.空气压缩机电机轴承失效分析[J].中国设备工程2006，05：24-27