往復壓縮機在進、排氣閥吸氣、排氣，活塞、連桿、十字頭往復運動時產生撞擊和噪聲，并且各缸之間的撞擊和噪聲相互干擾，如果采用常規頻譜分析的手段，頻譜圖上將呈現連續而密集的寬帶譜線，故障特征信號被背景噪聲所湮沒，難以提取和識別，而且振動對氣體泄漏也不敏感。

       沖擊、漏氣和摩擦是往復機械最主要的信號類型，其在時域的特征如圖1所示。我們在現場使用的往復壓縮機是由多個氣缸組成，各缸的進排氣閥的開啟、關閉沖擊信號混雜在一起。往復壓縮機診斷技術強調各項參數處理成為相對曲軸轉角的定位信號進行分析，閥門開啟關閉、十字頭運動等事件與曲軸相位對應起來，從而實現故障分析和預知。相位信號通過下述手段采集，在飛輪罩殼上固定安裝磁電式速度傳感器，盤車使1缸處于上止點位置，在飛輪上鉆孔使其與磁電傳感器精確對齊，各缸之間的角度差是固定的，這樣在逐缸測試各種類型的信號時，便有了一個相位參考基準，就可以各類信號在一個做功周期內與相應的事件準確對應起來，同時同類缸的同類信號也可以放在一起進行類比判斷，哪個缸存在異常便易顯現出來。為進一步消除各缸信號串擾，對振動和超聲波信號進行分頻段處理，超聲波信號取36kHz~44 kHz和15 .5 kHz~40 kHz；振動高頻信號取5 .6kHz ~40 kHz；振動中頻取180 Hz~8 kHz；振動低頻取1Hz~8 kHz。高頻信號頻率高、波長短、方向性好、衰減大，因此抗干擾性強；中、低頻信號與之相反，但能反映振動能量的大小。幾種類型的信號采用不同的頻段組合，既可隔離干擾又能反映振動的能量大小，各種信號相互印證，結合性能分析，便能對往復壓縮機故障進行全面地分析與診斷。

1、往復壓縮機的常見故障機理、典型特征

      往復壓縮機主要由曲軸、連桿、十字頭、活塞桿、活塞、氣閥、缸體、機座等組成，通過吸氣、壓縮、排氣、膨脹實現氣體的增壓。活塞壓縮機結構復雜，故障較多，常見故障有氣閥漏氣、活塞環磨損、連桿大頭瓦磨損等故障。

1.1氣閥的故障機理和特征分析

      壓縮機氣閥為自動閥，由閥座、閥片、彈簧和升程限制器組成。它借助于氣缸和閥腔之間的氣體壓力差而開啟，并由于受到進、排氣過程中流經氣閥的氣流推力作用而上升;當推力大于彈簧的反作用力時，閥片停留在升程限制器上;反之，當氣流推力小于彈簧力時，閥片便向下關閉。氣閥是活塞壓縮機中最為關鍵的一個組件，也是易于損壞且故障率最高的部件，占總故障的60%以上。它的工作狀況直接影響到壓縮機的排氣量、功率消耗等性能，也影響到運轉的可靠性。

（1）壓力-轉角曲線

根據進排氣壓力、溫度、氣體組分、余隙等參數計算理論壓力-轉角曲線；

缸頭端的缸內壓力-轉角曲線與理論曲線比較；

曲軸端的缸內壓力-轉角曲線與理論曲線比較。

（2）Logp-LogV曲線

      由氣體的過程方程pVⁿ=常數

      兩邊取對數可得Logp+ nLogV=常數，這是一個斜率為n，變量為Logp和LogV的線性方程。n是壓縮和膨脹的過程指數，它的值由氣體的組分、壓力、溫度所決定。ne表示膨脹的過程指數，nc表示壓縮的過程指數，n是ne與nc的比值。正常情況下，n值應該等于1。在膨脹過程中，氣體通過排氣閥漏入氣缸內，并與氣缸余隙中殘留的氣體一起膨脹，造成氣缸內壓力比正常時要高，這就使活塞需要更遠的行程才能使缸內壓力低于吸氣閥的開啟壓力，導致斜率ne變??；而壓縮過程中，氣體繼續通過排氣閥漏入氣缸內，使氣缸內壓力上升較快，排氣閥能較早打開，導致斜率nc值變大。

（3）氣閥的超聲波波形

      氣閥在整個膨脹、吸氣、壓縮、排氣過程中，基線變寬，在整個作功過程中都存在氣體噪聲，表明這個氣閥漏氣，而另一排氣閥和兩個吸氣閥也受干擾，波形基線有所變寬。

（4）氣閥的溫度   

1.2連桿大頭瓦磨損的故障機理和特征

      對于雙作用壓縮機，活塞桿受力由作用在活塞兩側的氣體壓力差，活塞、活塞桿、十字頭、連桿產生的往復慣性力，活塞環與氣缸、十字頭與滑軌產生的摩擦力組成。由于氣體壓力、往復運動組件的加速度是瞬時變化的，活塞桿的受力也隨之變化。

   測量活塞兩側的壓力曲線，計算往復運動組件的往復慣性力，可求出活塞桿的受力曲線和活塞桿受力反向的角度。當十字頭銷與襯套、曲軸銷與連桿大頭瓦間隙過大時，在活塞桿受力反向時就會產生沖擊，間隙大則沖擊的幅值也大。

      通過在壓縮機中體下方測量十字頭的低頻振動曲線，再與活塞桿受力曲線比較，即可判斷連桿大、小頭間隙是否正常。

      活塞桿受力和中體低頻振動曲線，在活塞桿受力反向時出現幅值異常的沖擊幅值。檢查發現連桿大頭瓦巴氏合金層已磨穿。

 1.3活塞環燒蝕

      若活塞環磨損，則活塞兩側壓力的合力反向時，在中體下方所測低頻振動信號將出現顯著的振幅，振幅尖峰出現的位置對應活塞兩側壓力的合力曲線過零線的位置。

1.4氣閥松動

      在壓縮機每個氣閥上采集超聲波信號和高頻振動信號，超聲波信號對氣閥的漏氣很敏感，而振動信號能有效判斷氣閥出現的沖擊。

  吸氣閥在20度~40度曲軸轉角范圍內出現了較大的沖擊尖峰，該位置并非氣閥開啟位置，也不是其它氣閥串擾所致。當曲軸側缸內壓力開始上升約20度后出現的沖擊，表明氣閥可能存在松動。開始壓縮時，氣體壓力較低，不足以托起氣閥，故起始位置無沖擊，當壓力升至能托起氣閥時，氣閥沖向閥罩產生沖擊信號。檢查發現，氣閥密封墊圈脫落，氣閥便在閥室內反復撞擊。