[发明专利]一种开放式的往复式压缩机故障诊断试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种开放式的往复式压缩机故障诊断试验装置，属于石油工程和故障诊断技术领域。

背景技术

往复式压缩机广泛应用于石油化工和制冷领域，是该领域的核心设备，有着举足轻重的并且特殊工业地位。但是，由于其内部结构复杂、部件运动规律和工作载荷多变，因此故障机理复杂，一旦某些关键部件发生故障，将会致使整个设备瘫痪，使企业蒙受巨大损失，尤其对于应用于石油化工领域的大型往复式压缩机，因其易燃易爆的工作环境，一旦设备发生重大故障，不仅致使企业损失重大，而且甚至危及人民财产生命安全，危及国家战略资源的储备等。因此，开展往复式压缩机故障机理研究，发展行之有效的故障诊断技术有着极其重大的意义，备受国内外学者的广泛关注。

往复式压缩机故障诊断技术理论研究起源于二十世纪九十年代中后期，在2000年后得到较快的发展，直至今日，已经取得一定有价值的研究成果，但是较旋转机械故障诊断而言，依旧进展滞后，存在不足，难以突破针对其自身特点的故障机理、特征提取和故障诊断方法研究的瓶颈。当前往复式压缩机故障诊断方法主要有示功图故障诊断法和振动故障诊断法。示功图故障诊断法发展较为成熟，成为诊断气阀和活塞环等部件故障的有效方法，但是此方法存在局限性对曲轴、连杆、十字头和活塞这些运动关键部件故障无明显效果。振动故障诊断方法能够通过提取振动信号来分析气阀、活塞、十字头、气缸及曲轴等部件故障，但是这种方法存在振动特征盲目性，无法深层次的揭示故障机理 。

当前能够实现开放式的往复式压缩机故障诊断试验模拟装置几乎没有，现在比较流行的试验装置是通过在真实压缩机上安装传感器测量压缩机的气缸压力、温度等参数信号以及振动信号，采用基于示功图的参数诊断技术和振动诊断技术相结合的综合故障诊断试验装置；或者是通过计算机开发的往复压缩机故障诊断试验模拟仿真试验系统的虚拟装置。虽然研究人员依靠上述试验装置或者虚拟仿真装置取得一定的成果，但是也成为限制往复压缩机故障诊断技术发展的瓶颈，不能进一步的探索故障机理。因此，迫切需要一台全新的开放式的往复压缩机故障诊断试验模拟装置，能够将故障表征和故障机理相结合，以全面深层次地进行往复压缩机故障诊断技术研究。

发明内容

本发明旨在提供一种开放式的往复式压缩机故障诊断试验装置，能模拟压缩机真实工况的故障诊断，它既能够模拟往复压缩机的运动规律，实现周期多变载荷的加载，较为真实的还原压缩机的实际工况，又能方便研究人员观察主要关键运动部件的运动变化和故障的表征现象，针对性地提取故障振动信息，以实现深层次地研究往复式压缩机振动故障诊断技术。

为达到上述目的，本发明采用下述方案：

一种开放式的往复式压缩机故障诊断试验装置，由压缩机主体装置、载荷加载装置、电动机、传动装置、检测装置和底盘组成，所述的电动机通过联轴器连接传动装置，并通过传动装置将动力分别传送给压缩机主体装置的曲轴和载荷加载装置的凸轮，实现往复式压缩机的工作模拟；所述检测装置的传感器安装于压缩机主体装置上，提取故障特征；所述电动机、传动装置和压缩机主体装置通过螺栓固定于底盘上。

所述压缩机主体装置由曲轴、连杆、滑道、十字头、气缸、活塞组成，所述曲轴和连杆的大头通过曲轴销连接，其配合为间隙配合，所述连杆的小头和十字头通过十字头销连接，其配合为间隙配合，所述活塞的活塞杆端部和十字头上加工有螺纹，并通过螺纹连接在一起，所述滑道为十字头提供往复运动的滑轨，所述气缸为活塞提供往复运动的滑轨，从而实现将曲轴的旋转运动转换为十字头和活塞的往复直线运动。所述曲轴为设计有键相的圆盘，键相角为15˚。所述的十字头由十字头本体、上滑履和下滑履通过螺钉连接组成。所述活塞由活塞头和聚四氟乙烯材料的无油润滑的活塞环、支撑环组成。所述的气缸由上气缸和下气缸通过螺栓连接组成。所述的滑道由上滑道和下滑道通过螺栓连接组成。

所述载荷加载装置由凸轮机构和弹簧构成，所述凸轮机构为盘形直动对心滚子推杆凸轮机构，由盘形凸轮和滚子推杆组成，凸轮的转角位置对应着曲轴的相位角，使得进气过程对应着凸轮的推程，压缩过程对应着凸轮的远休止过程，排气过程对应着凸轮的回程，膨胀过程对应着凸轮的近休止过程，推杆沿着气缸提供的与活塞滑轨同轴线的滑轨做往复直线运动，其一端为与凸轮接触的滚子，另一端为螺杆，装配有特殊结构的螺母，能够安装不同刚度的弹簧；所述弹簧为圆柱螺旋压缩弹簧，其一端与活塞相接触，另一端与凸轮的推杆相接触，并预紧装配于两者之间，活塞上加工有弹簧导杆，推杆上加工有与之配合的导孔。