[发明专利]一种基于模拟示功图的往复压缩机连杆大、小头瓦故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于模拟示功图的往复压缩机连杆大、小头瓦故障诊断方法，该方法基于往复压缩机模拟示功图绘制与往复运动质量惯性力计算，求得往复运动部件受力曲线，结合往复压缩机振动监测对连杆大头瓦、小头瓦进行故障分析，其特征在于包括以下步骤：

1）获得往复压缩机吸、排气压力，吸气阀弹簧刚度、弹簧预压缩量、阀片位移，排气阀弹簧刚度、弹簧预压缩量、阀片位移、阀片受压面积，往复压缩机气缸余隙容积，活塞面积，活塞杆截面积，曲轴半径，压缩介质，吸气温度，排气温度参数；

2）建立往复压缩各过程数学模型；

3）通过对数学模型的数值求解，使用迭代修正算法计算气缸内压力变化，绘制气缸模拟示功图，计算活塞受气体力变化规律；

4）模拟计算往复压缩机往复惯性力和运动部件整体受力情况，得到模拟的十字头销受力曲线与连杆大头瓦受力曲线；

5）使用往复压缩机在线监测诊断系统，获得十字头部位冲击振动信号；

6）当模拟的十字头销换向点位置左右10°范围内出现振幅超过15m/s²及以上冲击，即认为连杆小头瓦出现严重磨损，当模拟的连杆大头瓦受力最大点位置左右10°范围内出现振幅超过15m/s²及以上冲击，即认为连杆大头瓦出现严重磨损。

2.根据权利要求1所述的基于模拟示功图的往复压缩机连杆大、小头瓦故障诊断方法，其特征在于所述步骤2）建立的膨胀与压缩过程数学模型：

上式中各参数意义：

α：，γ为气体比热容比；

P：气体内实时压力；

S_活塞：活塞承受气压面积；

R_曲：曲轴半径；

ω：曲轴角速度；

A：假定单位时间系统与外界热交换量；

V_COLH：气缸余隙容积；

t：时间。

3.根据权利要求1所述的基于模拟示功图的往复压缩机连杆大、小头瓦故障诊断方法，其特征在于所述步骤3）中计算气缸内压力变化所使用的迭代修正算法具体如下：

根据公式

模拟计算膨胀过程压力曲线；

初始条件：t₀=0，P₀= P_实排，终止条件P≥ P_实吸，即：膨胀过程开始时间为0，开始压力等于实际排气阀开启时刻压力，终止条件气缸压力大于或等于实际吸气阀开启压力；

根据膨胀过程结束时刻气缸压力与对应的曲轴转角，作为吸气过程压力计算初始条件，获得吸气过程压力变化趋势；

根据吸气过程结束时刻气缸压力与对应的曲轴转角，作为压缩过程压力计算初始条件，根据公式

模拟计算压缩过程压力曲线；

根据压缩过程结束时刻气缸压力与对应的曲轴转角，作为吸气过程压力计算初始条件， 

获得排气过程压力变化趋势；

根据排气过程结束时刻气缸压力与对应的曲轴转角，其中气缸压力记为 P= P’_实排；将P’_实排与假定的膨胀过程开始压力P_实排进行比较，若

，则忽略误差结束计算；否则取，作为初始压力P₀，重新开始进行计算。