2 2D12往复式压缩机典型部件的动力学分析与故障机理研究
往复压缩机常见故障浅析
往复压缩机常见故障浅析往复压缩机是一种常见的压缩机类型，在工业生产中广泛应用于各种场景。
由于工作环境恶劣、运行时间长等原因，往复压缩机也会出现一些故障。
本文将对一些常见的往复压缩机故障进行浅析。
1. 油液问题：往复压缩机的正常运行需要润滑油的支持，所以油液问题是一种常见的故障。
油品的选择不当、使用寿命过长以及油液中含有杂质都可能导致故障的发生。
油液的温度、粘度等参数也需要控制在一定范围内。
2. 活塞环磨损：往复压缩机的活塞环在工作过程中，易受到摩擦磨损的影响。
当活塞环磨损严重时，会导致机组的密封性能下降，使得气体泄漏严重，从而影响整个系统的压缩效率。
3. 活塞杆密封问题：活塞杆是往复压缩机中重要的密封部件，其密封性能直接关系到系统的工作效率。
如果活塞杆密封不好，会导致气体泄漏，从而引起压缩机工作不稳定、能耗增加等问题。
4. 冷却系统故障：往复压缩机在工作过程中会产生大量的热量，需要通过冷却系统来散热。
如果冷却系统故障，就会导致压缩机温度升高，影响系统的正常工作。
常见的冷却系统故障包括冷却水温度过高、冷却器堵塞等。
5. 气阀故障：往复压缩机中的气阀是控制气流进出的关键部件，如果气阀故障，会导致系统压力不稳定、压力波动等问题。
常见的气阀故障有堵塞、损坏等。
针对以上故障，可以采取以下措施进行预防和解决：1. 定期更换润滑油，注意选择合适的油品，并按照规定的使用寿命进行更换。
保持油液的清洁，避免杂质的混入。
2. 定期检查和更换活塞环，注意保持活塞环的良好状态，避免磨损严重影响机组的压缩效率。
3. 定期检查和更换活塞杆密封件，保持密封性能的良好状态。
4. 定期清洗和维护冷却系统，确保冷却系统的正常工作，及时排放冷却器中的污垢。
5. 定期检查和维护气阀，确保气阀的正常工作，避免堵塞、损坏等故障的发生。
往复压缩机的常见故障主要包括油液问题、活塞环磨损、活塞杆密封问题、冷却系统故障和气阀故障等。
采取有效的预防和解决措施可以减少这些故障带来的影响，保持往复压缩机的正常工作。
2--2D12往复式压缩机典型部件的动力学分析与故障机理研究
2 2D12往复式压缩机典型部件的动力学分析与故障机理研究2.1 引言2D12-70/0.1~13型对动式双作用石油气压缩机广泛应用于石化企业，其主要参数如下：轴功率500kw、排气量70m3/min、一级排气压力0.2746~0.2942Mpa、二级排气压力1.2749Mpa、活塞行程240mm、曲轴转速496rpm。
压缩机采用隔爆型异步电动机通过刚性联轴器和飞轮驱动曲轴旋转，带动两侧连杆，并经过十字头、活塞杆分别使一、二级活塞在一、二级气缸内作水平方向对动。
当压缩机工作时，活塞两侧分别吸气和压气。
一级气缸每一侧工作腔各有四个进气阀和四个排气阀，二级气缸每一侧工作腔各有两个进气阀和两个排气阀，皆为多环窄通道低行程的环状阀。
进气阀在缸体的上部，排气阀在缸体的下部。
往复式压缩机结构复杂、激励源众多，需要对其进行动力学分析，以便建立典型零件的动力学数学模型。
这有利于对往复式压缩机故障机理的认识，并为实验研究和信号监测提供理论依据。
2.2 运动学和动力学分析2.2.1 曲柄--连杆机构运动学分析对于压缩机等往复式机械，大质量的活塞--曲柄连杆机构是主要的运动部件，属于正置式曲柄--连杆机构，它的最大特点是气缸中心线通过曲轴的回转中心，并垂直于曲柄的回转轴线，这一机构的运动关系决定了整个系统的动力学特性[19，20]。
由图2.1的几何关系，可求得活塞的位移、速度和加速度。
ω为曲柄的角速度，x为由原点O沿x轴测得的B点的位置。
连杆长度lAB=；曲柄与连杆长度之比：l r /=λ，取时间为t 时，曲柄转角则为：t ⋅=ωθ。
图2.1压缩机结构几何模型（1）活塞的位移αλα22sin 1cos -+=l r x （2.1）一般，连杆的长度都远大于曲柄的长度，λ值一般都小于1/3.5，1|sin |22≤-αλ，按二项式定理展开公式（2.1），略去λ的高次项，得到活塞位移公式即wt r r l t r x 2cos 44cos λλω+-+= （2.2） （2）活塞的速度 )2sin 2(sin )(t t r d dx dt d d dx dt dx t x v ωλωωαωαα+-=⋅=⋅===∙ (2.3)（3）活塞的加速度即)2cos (cos 2t t r a ωλωω+= （2.4）2.2.2 曲柄--连杆机构动力学分析（1）活塞运动的动力学分析设活塞质量为B m ，则往复式压缩机运行时，作用在往复运动活塞上的惯性力为往复惯性力H Q ，若连杆非常长，即λ很小时，活塞部分的往复惯性力H Q 为若连杆很短时，则活塞部分的惯性力H Q 为图2.2各部件受力分析图如图2.2所示，c P 沿连杆中心线方向，称为连杆推力；q P 为周期性循环变化的气体压力；活塞受到的侧向力H P ，H P 垂直于气缸壁。
往复式压缩机结构及常见故障处理
往复式压缩机结构及常见故障处理往复式压缩机工作时，曲轴带动连杆，连杆带动活塞，活塞做上下运动。
活塞运动使气缸内的容积发生变化，当活塞向下运动的时候，汽缸容积增大，进气阀打开，排气阀关闭，空气被吸进来，完成进气过程；当活塞向上运动的时候，气缸容积减小，出气阀打开，进气阀关闭，完成压缩过程。
通常活塞上有活塞环来密封气缸和活塞之间的间隙，气缸内有润滑油润滑活塞环。
一、往复式压缩机结构往复式压缩机是容积式压缩机的一种，其主要部件包括气缸、曲柄连杆机构、活塞组件、填料（也就是压缩机的密封件）、气阀、机身与基础、管线及附属的设备等。
1、气缸气缸是压缩机主要零部件之一，应有良好的表面以利于润滑和耐磨，还应具有良好的导热性，以便于使摩擦产生的热能以最快的速度散发出去；还要有足够大的气流通道面积及气阀安装面积，使阀腔容积达到恰好能降低气流的压力脉动幅度，以保证气阀正常工作并降低功耗。
余隙容积应小些，以提高压缩机的效率。
2、曲柄连杆机构该机构包括十字头、连杆、曲轴、滑导等——它是主要的运转和传动部件件，将电机的圆周运动经连杆转化为活塞的往复运动，同时它也是主要的受力部件。
3、活塞组件主要有活塞头、活塞环、托瓦和活塞杆。
活塞的形状和尺寸与气缸有密切关系，分为双作用和单作用活塞。
活塞环用以密封气缸内的高压气体，防止其从活塞和气缸之间的间隙泄漏。
托瓦的作用顾名思义是起支撑活塞的作用，所以托瓦也是易损件，托瓦材质的好坏也直接影响压缩机的使用寿命。
4、填料活塞杆填料主要用于密封气缸内座与活塞杆之间的间隙，阻止气体沿活塞杆径向泄漏。
填料环的制造及安装涉及“三个间隙”。
分别为轴向间隙（保证填料环在环槽内能自由浮动），径向间隙（防止由于活塞杆的下沉使填料环受压造成变形或者损坏）和切向间隙（用于补偿填料环的磨损）。
目前平面填料多为“三六瓣型”和“切向切口三瓣型”。
5、气阀是压缩机最主要的组件，同时也是最容易损坏的零件。
其设计的好坏会直接影响到压缩机的排气量、功耗及运转可靠性。
往复活塞式压缩机关键部件故障原因分析
２ ０ １ ４ 年 第 ２ ４ 期ｌ 科技创新与应用
往 复活塞式压缩机关键部件故限公司安装 工程八公 司， 安徽 淮南 ２ ３ ２ ０ ３ ８ ） 摘 要： 文章主要 以往 复活塞式压缩机关键部件故障为主 ， 重点分析十字头、 管道振动 、 气阎等三个部件故障 ， 由于此类压缩机常 处于高温、 腐蚀性强、 易燃等工作环境下 ， 如不及 时排 除故障 ， 会带来严重的事故后果。 关键 词 ： 往 复活 塞式 压 缩机 ； 振动 ； 十字头； 故 障 近年来 ， 随着计算机技术的快速发展 ， 各 种机械监 测与故 障诊 断技术广泛应用于石油化工 、 电力等行业 当中。 然而在实 际生产中， 压缩机的关键部件常会 出现一些故障 ， 进而影响其机器运行 ， 为此 ， 应根据实际故障情况分析原因， 必要时可建立在线状态监测与诊 断 系统 ， 提 高设 备 使用 效 率 。 １往复活塞式压缩机相关概述 往 复活 塞式 压缩 机 一 般 由主 机 和 附属 装 置 组成 ， 其 中主 机 有 以 下部分 ： （ １ ） 机体 ： 由机身、 中体和 曲轴箱构成 ， 同时也是往复式压缩 机的定位基础构建。（ ２ ） 传动机构 ： 是曲柄连杆机构 ， 在曲轴上装有 连杆大头 ， 小头与十字头相 连， 在滑道内曲轴通过连杆带动十字头 做往复运动并带动活塞组件在气缸内作往复运动。 （ ３ ） 压缩机构 ： 包 括气缸、 活塞组件 、 气 阀及填料等。 活塞工作 断面和气缸 内表面所形 成的空间是实现气体压缩 的工作腔 。气阀中的吸气 阀只能吸气 ， 排 气阀只能排气 ， 主要控制气体作单 向流动。在气缸 内活塞作往复式 运动时， 它能配合与排气 阀和吸气 阀的启闭动作 ， 进而实现膨胀 、 吸 气、 压缩及排气四个工作过程循环 。（ ４ ） 冷却系统 ： 水冷式 的组成共 有 中间 冷却 器 、 各级 气 缸 水套 、 管道 、 阀 门等 。 风冷 式 的 组成 共 有 中 间冷却器和散热风扇。系统之所 以可产生热量 ， 完全是借助压力冷 却 水 和水 的流动 ， 并 带 走 压缩 空 气 和运 动 部 件 。 （ ５ ） 润滑机构 ： 主要 由注油器 、 油过滤器 、 油冷却器和齿轮泵组成 。 ２往复活塞式压缩机关键部件故障原 因 ２ ． １压缩机十字头故障原因 压缩 机 中 的十字 头 具 有 导 向作 用 ，是 连 接 活塞 与 连 杆 的零 件 ， 经 实践 表 明 ， 十 字头 销是 压 缩 机最 容易 损 坏 的零 件 。以某 台往 复式 活塞压缩机为例 ， 采用对称平衡结构 ， 主要负担的任务 为对 甲烷氢 原料进行增压， 同时也是制作氢装置的心脏。 主要规格和参数如下 ： 压缩机轴功率 ４ ９ ６ ｋ Ｗ， 压缩级数为 ２ ， 压力油为润滑运动机构 的主 要 润滑 方 式 ， 气缸 填 料 主要 以无 油 润 方式 。 故 障原 因： 该压缩机投入使用后频发发生故障 ， 常常有松动现 象存在于十字头销螺母 ， 严重时还造成一次跳车事故 ， 既增 添了安 全 隐患 ， 还 使装 置 的 稳定 运 行 受到 严 重 影 响 。之后 经拆 卸 检 查后 得 十字头销的螺母有松动迹象 ， 才会造成螺栓 断裂 ， 在 十字头 的轨道 上有其推出销孔 的痕迹 ， 拉杆承受不了过大 的压力而断裂 ， 并引发 跳车。 针对上述现象可采取以下措施 ： （ １ ） 每半个月停机检查螺母 的 松 动情 况 。 （ ２ ） 采 取与 （ １ ） 相 同 的方式 检 查 Ｂ台压 缩 机 ， 从 检 查结 果 得知 ， 虽 然 十 字 头 销 的接 触 面 积 和 固 定螺 母 的扭 矩 相 一 致 ， 然 而 在 经一段运行时间后 ， 防松垫被剪短和螺母松动状况仍然存在于两 台 压缩机机组之间。（ ３ ） 保证十字头孔和十字头销锥两者 的接触面积 不易变质 ， 油 品的流动性和挥发性也可因此得以改善 。一般当润滑 油划 注 入 气 缸 后 完 成润 滑 任 务 后 ， 就 会 快 速 脱 离 工 作部 位 ， 防 止 因 在气 缸 内 因高 温停 留产 生结 碳 。残 炭 是 衡量 抗 焦 性 能 的 主要 标 志 ， 残 炭 越大 ， 则 说 明在 气 缸 中油 品结 碳倾 向就 越 大 。气 阀及 气 缸 的使 用寿 命 和润 滑 油 的正 确选 用 有 着 紧 密联 系 ，有 些 压 缩 机选 用 １ ３ 号 压缩机油产生了大量的结碳 ， 严重缩短了气 阀的使用寿命 。其次是 气缸注油量大小的影响 ， 一般在操作规程 中注油量对每级都有具体 的规定 ， 然 而在实际操作 中， 因思想过于陈旧 ， 往往会增 大注 油量 ， 导致压缩机 内存有大量 的润滑油 ， 活塞环 出现“ 粘附 ” 现象 ， 在后期 运行 中卡死 。活塞环后面的槽 中因聚集 了过量 的油 ， 尤其经高温度 压缩下变得碳化和变稠。 活塞和气缸因卡死的活塞环降低 了两者之 间的气密性 ，泄露出来 的气体还会不停破坏气缸壁上润滑油膜 ， 加 重汽缸壁 和活塞环 的磨损程度 。所 以， 在保证气缸润滑的条件下尽 量减少注油量 ，在每次打开气缸和气阀时应检查其中的润滑情况 ， 如结 碳较 多 则说 明注 油量 偏 大 ， 可 在 开 车时 通 过 调低 注 油 量并 不 停 调节 后 找 到合 适 的注 油量 。 （ ２ ） 启 闭件 动 作异 常 ： 一 般 启 闭件 动作 出 现异常故 障多是由颤振和锤击引起 ， 因气 阀设计不当或气流所造成 的扰 动 ， 进 而使 压 力波 动 产生 影 响 。 首 先 是颤 振 ， 当通 过 阀 门的气 流 不足 后 ， 启 闭件 会顶 到 气 阀盖 上 ， 颤 振 便 会 出现 ， 此 时在 阀 座 和 阀盖 之 间 的启 闭件 就会 发 生 颤振 ， 弹 簧 会 因 颤振 现 象 加速 磨 损 程 度 。如 果 阀片弹簧冲击 的痕迹没有出现在启闭件上 ，就可以断定为颤振 ， 有效消除颤振现象可通过选用轻质 弹簧即可。其次锤击 ， 当活塞把 气体推 出气缸时 ， 在开启过程中排气 阀更容易产生锤击 现象 ， 启闭 阀片 时要 克 服启 闭 件惯 性 ， 针对 惯性 力 较 大 的 阀 片 ， 由于 是 处 于 关 闭滞后状态 ， 推动其关闭的动力是回流气体 ， 并不是阀片弹簧 ， 会引 起 阀座和启闭件 的锤击。有效 消除锤击现象 ， 可通过辨认启 闭件和 阀座接触面出现的斑点 ，在压缩机外可听见 它所发出的 “ 咔嚓” 声 音， 调节 阀片的启闭时间采用增加弹簧伸缩量的方法 即可 ， 或改用
往复式压缩机的故障原因分析及对策讲解
排气量达不到设计要求是何原因？如 何(rúhé)解决？
通常排气量不足的原因有下列几点： 1.柴油机或电动机的马力不足； 2.原动机的转速减低； a.柴油机的调速器工作不正常； b.移动式压缩机的离合器打滑； 3.气伐弹簧折断；伐片破裂或翘曲； 4.中间冷却器和通气管道漏气； 5.填料(tiánliào)漏气； 6.滤精器淤塞； 7.活塞环磨损过度； 8.第一级气缸余隙容积过大； 9.气缸头垫片、气伐垫片或缸头内压环损坏； 10.伐片与伐座间有杂物进入或伐片变形与伐座贴合不严； 11.减荷伐弹簧损坏，或因顶杆螺母松致使减荷伐销顶开进气伐片。
精品资料
轴承(zhóuchéng)过热是何原因？ 怎样排除？
轴承在工作中超过正常温度时的原因可能有： 1、轴承与轴颈贴合不均匀或接触面过小（配合间隙 过小），单位面积上的比压过大，这种情况大部分发 生在新机器试运转或换新轴瓦后； 2、轴承偏斜或曲轴弯曲(wānqū)、扭曲； 3、轴瓦质量不好，润滑油质量不符（粘度小），或 油路堵塞。齿轮油泵供油压力太低，以及供油中断， 造成轴瓦缺油，产生干摩擦； 4、轴承有杂物或润滑油过多，或润滑油太脏； 5、轴瓦有不均匀的过度磨损； 6、压缩机安装时主轴与电动机（或柴油机）主轴联 轴器没有找正，误差太大，致使两轴倾斜。
精品资料
中间排气压力异常上升(shàngshēng) 是何原因？怎样排除？
中间排气压力异常上升原因是： 1.后一极进、排气伐不好； 2.第一级进气压力过高； 3.前一极冷却器冷却能力不足； 4.活塞环泄漏引进排气量不足； 5.气体到后一极间的管路阻抗增大； 6.本级进、排气伐零件损坏(sǔnhuài)或装配不良或异物进入。 排除方法： 1.检查气伐、更换损坏(sǔnhuài)零件； 2.检查前一级冷却器； 3.更换活塞环； 4.检查管路使其畅通； 5.检查或更换气伐； 6.注意过载。
分析往复式氢气压缩机的故障及解决措施
分析往复式氢气压缩机的故障及解决措施1. 引言1.1 引言往复式氢气压缩机是一种广泛应用于氢能源行业的重要设备，其性能稳定与否直接影响着氢气压缩系统的运行效率和安全性。
由于长期使用或操作不当等原因，往复式氢气压缩机也会出现各种故障。
为了保障设备的正常运行，及时发现并解决往复式氢气压缩机的故障至关重要。
在本文中，将对往复式氢气压缩机常见的故障进行分析，并提供相应的解决方法。
故障包括氢气泄漏、气缸密封失效、压缩机过热、冷凝器故障以及其他可能遇到的问题。
通过对这些故障的深入剖析，可以帮助运行维护人员更好地了解往复式氢气压缩机的运行机理，提高设备维护保养的效率和水平。
通过本文的研究和分析，相信可以为往复式氢气压缩机的维护保养工作提供一定的参考和借鉴，帮助运行维护人员更好地解决可能遇到的故障，保障氢气压缩系统的安全稳定运行。
在维护保养工作中，建议定期检查设备，加强维护保养，确保设备的正常运行，提高设备的使用寿命和运行效率。
【2000字】1.2 背景介绍往复式氢气压缩机是一种常用的氢气压缩设备，广泛应用于氢气制备、储存和输送等领域。
随着氢能技术的发展，往复式氢气压缩机在氢能产业中扮演着越来越重要的角色。
往复式氢气压缩机是将氢气通过气缸进行压缩，再通过冷凝器冷却后达到所需的压缩比。
在正常工作情况下，氢气压缩机可以稳定运行，但是在实际使用过程中，由于各种原因可能会导致其出现故障。
对于往复式氢气压缩机的常见故障及解决方法进行分析和总结，不仅有助于提高设备的运行效率和稳定性，也能够延长设备的使用寿命，保障氢能设备的正常运行。
在本文中，我们将重点对氢气泄漏、气缸密封失效、压缩机过热、冷凝器故障以及其他常见故障进行详细分析，并提出相应的解决措施，以期为氢能产业的发展提供一定的参考。
2. 正文2.1 常见故障及解决方法1. 氢气泄漏：氢气泄漏是往复式氢气压缩机常见的故障之一。
造成氢气泄漏的原因可能包括密封件损坏、管道连接不严密等。
谈谈往复式压缩机的故障诊断方法
谈谈往复式压缩机的故障诊断方法摘要：往复式压缩机是归属于容积式压缩机，它是一种可以将封闭空间内一定容积的气体依顺序的吸入和排除来使其静压力得到提高的压缩机。
其在现代化工企业的生产过程中得到广泛的应用，但是由于其复杂的设计原理、工况以及结构特点，使其具有较高的故障率，容易受损的部件也比较多。
这就要求相关工作人员必须要掌握往复式压缩机的故障诊断方法和技术，确保往复式压缩机的正常运转。
关键词：往复式压缩机；故障；诊断方法1.往复式压缩机的常见故障分析1.1压缩机的常见故障和机理往复式压缩机的常见故障主要有两大类：机械性质和流体性质。
机械性质是指机械动力性能出现故障，故障的主要原因是运动零件的结构出现裂纹、间隙有变化等，故障的主要表现是机械运动时有异常的震动、发热和响声；流体性质是一种机械热力性能故障，该故障具有温差、压力异常、排气量不足的主要特征，出现故障的主要原因是吸气滤清器、活塞环、气阀、冷却水路等部位出现故障，对于这类现象可以用参数法进行诊断。
1.2压缩机机械功能故障分析在机械运动过程中，比较典型的机械故障包括连杆螺栓、活塞环、曲轴、阀片、十字头等断裂，汽缸和汽缸盖破裂，烧瓦、电机故障等。
在往复式压缩机的实际操作中，气阀故障的诊断是十分重要的，因为连杆、活塞杆等断裂是较常见现象，且压缩机的运动部件很多，所以大部分故障问题还是机械性能故障。
1.3压缩机热力性能的故障分析根据多年的生产经验分析，往复式压缩机热力故障的原因通常是气阀和填料函等部件的损坏。
填料函若出现故障会造成压比失调、降低排气量等。
统计表明，往复式压缩机故障中有60%为气阀故障，气阀若出现故障会增加排气的温度，降低排气量，造成压比失调等，情况严重的会导致整个机组报废。
在现场操作中，工作人员经常根据气阀来诊断压缩机的故障问题。
2.往复式压缩机的故障诊断解决方法2.1往复式压缩机的故障诊断机械故障一般情况下主要表现为往复式压缩机出现异常震动、异常响声、过热。
浅谈往复式压缩机的故障原因及对策
浅谈往复式压缩机的故障原因及对策作者：马德友来源：《中小企业管理与科技·下旬》2010年第07期摘要:设备是炼化企业进行生产的物质基础,现代化的石油化工企业,生产连续性强,自动化水平高,且具有高温、高压、易燃、易爆、易腐蚀、易中毒的特点。
设备一旦发生问题,会带来一系列的严重后果。
往复式压缩机在炼化装置中,应用范围广泛。
但由于其易损部件较多,在运转过程中,难免会出现一些故障,甚至事故。
本文将重点分析往复式压缩机运行中有哪些常见的故障,并结合实际经验,提出一些有针对性处理方案。
关键词:压缩机故障往复式压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械设备。
从能量的观点来看,往复式压缩机是属于将原动机的动力能转变为气体压力能的机器。
由于生产装置工艺的需要,其他类型的设备,都无法实现往复式压缩机的作用。
目前我公司多套装置,都在使用这类设备。
从装置的“安稳长满优”考虑,做好此类设备的平稳运行,对实现企业安全生产起到至关重要的作用。
目前,我公司新建成投产的联合装置,其中的几个核心设备,就是由大型往复式压缩机组成的。
根据现场实际经验,我重点总结出以下几个常见故障,并着重分析了故障原因和采取的措施。
1 往复式压缩机常见故障原因分析和解决措施1.1 压缩机的排气量不足排气量不足是与其额定排气量相比而言的。
此类问题的出现,主要可从下述几方面考虑。
1.1.1 进气过滤器的故障过滤器积垢堵塞,使排气量减少;吸气管太长,管径太小,致使吸气阻力增大影响了气量。
因此设备运行过程中,要定期对设备的过滤器进行清洗。
1.1.2 气缸、活塞、活塞环磨损严重、超差、使关键部位的间隙增大,致使设备内部泄漏量增大,影响排气量当磨损属于正常消耗时, 要及时更换易损件,如活塞环、支撑环等。
当磨损属于安装不正确, 间隙留得不合适时,应按图纸给予纠正,如无图纸时,可取经验资料。
对于活塞与气缸之间沿圆周的间隙,如为铸铁活塞时,间隙值为气缸直径的0.06/100～0.09/100;对于铝合金活塞,间隙为气径直径的0.12/100～0.18/100;钢活塞可取铝合金活塞的较小值。
往复式压缩机典型故障原因分析及优化改进
· ５３ ·
肩加 工 倒 角 （Ｒ） 进 行 优 化， 将 轴 肩 倒 角 由 Ｒ１５ｍｍ改为 Ｒ２０ｍｍ。２０１７年底 Ｋ１０２Ｄ二段 活塞杆更新后，至今已运行 ２５０ｄ以上 （在运时 间），Ｋ１０２Ｄ二段活塞杆使用正常。 １２ 空气压缩机 （Ｋ１０２Ｄ） 排气超压
第 ５期 ２０１９年 ９月
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化工设备
中 氮 肥 ＭＳｉｚｅｄＮｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒＰｒｏｇｒｅｓｓ
Ｎｏ５ Ｓｅｐ．２０１９
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往复式压缩机典型故障原因分析及优化改进
郭春建，熊 卫
（四川泸天化股份有限公司，四川 泸州 ６４６３００）
［摘 要］四川泸天化股份有限公司 １５０ｋｔ／ａ合成氨装置于上世纪 ６０年代投运，其核心运转设备——— 合成气压缩机 （Ｋ４０１Ａ／Ｂ／Ｃ） 与空气压缩机 （Ｋ１０２Ａ／Ｂ及 Ｋ１０２Ｄ） 均为往复式压缩机，投运 ５０余年来历 经数次升级改造，随着服役时间的延长，部分机组运行中故障频次逐渐增多。针对空气压缩机 （Ｋ１０２Ｄ） 活塞杆断裂、排气超压以及合成气压缩机 （Ｋ４０１Ａ／Ｂ／Ｃ） 注油量大、合成气压缩机 （Ｋ４０１Ａ） 出口管系振 动等 ４起 （类） 典型故障进行原因分析，采取相应的优化改进措施后，问题得到有效解决，保证了压缩机 组的安全、稳定运行。
通过对断裂活塞杆金相分析及其力学性能试 验，发现其芯部硬度存在较大差别，厂家热处理 时芯部硬度较高的活塞杆承受拉应力和压应力明 显优于芯部硬度较低的活塞杆，活塞杆的芯部应 为低碳马氏体或下贝氏体组织，块状或沿晶界析 出的铁素体影响了活塞杆的抗拉、抗压强度。为 此，决 定 将 活 塞 杆 材 质 由 １２Ｃｒ２Ｎｉ４Ａ 改 为 ４２ＣｒＭｏＥ锻件，并对二段活塞杆与活塞的定位轴
往复式压缩机故障分析与处理措施
往复式压缩机故障分析与处理措施摘要：随着科学技术的广泛应用和工业化的不断推进，化学工业的生产方式逐步完成了向机械自动化的转变。
其中，具有代表性的往复式压缩机，由于具有高压比、压力范围广、热效率高、可靠性高等特点，适用于出口压力较低、对流量小的实际生产环境，目前在石油化工、炼油以及天然气输送中应用广泛。
往复式压缩机属于容积式压缩机，主要由气缸、曲柄滑块机构、气阀、活塞等部件构成，通过持续的吸气和排气交替过程，实现压缩机静压力的全面提高。
然而，压缩机中的繁多部件、复杂结构和落后的总控系统，使得在实际化工生产运用过程中，极易导致机械零件磨损及其后续故障，也为检修工作的开展带来阻碍。
往复式压缩机维修与保养的技术直接决定了设备运行的可靠性，为了提高机组运行的可靠性、保障生产装置长期稳定运行、总体提升企业经济效益，需要制定科学合理的维修和保养计划。
关键词：往复式压缩机故障；处理措施引言往复式压缩机在机械行业、石油行业以及化工行业中都有着广泛应用，并且承载着保证生产安全稳定的重要任务，因此，降低其故障发生概率，在短时间内快速处理故障是至关重要的内容。
根据过往应用经验来看，往复式压缩机在实际应用过程中，经常会出现故障，继而对正常的生产流程造成负面影响，这就需要工作人员在日常工作时，针对故障做好相应的处理。
1往复式压缩机的科学依据伴随着我国能源资源开发的不断完善，石油能源在我国得到了广泛的普及。
在针对石油资源的注采、输送的过程中都必须利用往复式压缩机来进行。
所以说目前的往复式压缩机是整个石油产业中重要环节，但是在很多情况下，往复式压缩机消耗能源巨大，所以必须要保证往复式压缩机节能降耗，从而有效的提高经济效益。
不仅因为节能环保是我们人类生存的重要保障，而且也必须要明确能源资源的使用效率直接决定了我国社会经济发展的水平。
在这样的情况下，往复式压缩机必须要进行节能降耗方面的改进，从而更好的提升能源资源的利用效率。
为了进一步达到这样的目的，相关的技术人员通过物理方法来分析往复式压缩机能源资源消耗的情况，并且得出了往复式压缩机节能减耗技术的基本依据，通过公式我们能够了解到，当往复式压缩机运转速度与气缸尺寸不变的情况下，压力比、压力损失以及气体性质都能够对于往复式压缩机能源消耗产生严重的影响。
往复式天然气压缩机系统常见故障原因分析及诊断方法
往复式天然气压缩机系统常见故障原因分析及诊断方法摘要：往复式压缩机在天然气运输、石油工业生产及煤化工业等领域中有着重要的运用，是一种复杂的容积式压缩设备，具有维修简便、维护成本低等特点。
往复式压缩机在运转过程中出现故障是难免的，采取正确的诊断方法排除故障，让压缩机在最短时间内回复正常运转非常重要。
基于此，本文对往复式天然气压缩机故障诊断方法进行了探讨，旨在促进往复式压缩机运行管理水平的提高，确保设备正常安全运行。
关键词：往复式；天然气压缩机；故障；诊断方法往复式天然气压缩机天然气输送过程中的一个重要设备，在天然气、压缩天然气、煤气和石油气等运输方面有着重要作用。
而在往复式天然气压缩机使用过程中，故障诊断与维修是一项重要工作，采取正确有效的诊断方法才能确保在最短时间内排除故障，恢复正常运转，从而提高生产效率和效益，因此必须要确保往复式天然气压缩机的运行稳定与安全，所以加强往复式天然气压缩机故障诊断方法等相关内容研究非常重要。
一、往复式压缩机结构及工作原理往复式天然气压缩机主要由主机和辅机两个部分组成，主机又主要包括机身、驱动机、活塞组件、气缸组件及气阀组件等部分组成，而气路系统、冷却系统及润滑系统等则为辅机主要组成。
在往复式天然气压缩机系统工作中，往复式压缩机中曲轴在连杆带动下活塞进行往复式运动，曲轴旋转一周则活塞在气缸中往返一次，在密闭的空间中进气、压缩机排气过程得以完成。
往复式压缩机通常由多列组成，且不仅每列传动部件和活塞结构相同，而且中体和中间连接筒结构相同。
密封填料置于中间连接筒与气缸连接一侧，而与中体连接的一侧则设置有刮油环。
连杆的大头端与曲柄梢一起旋转，小头端则与十字头装配共同做往复运动，气缸上设有吸气与排气通道，且为避免运动过程中温度过高，还设有冷却装置。
一般情况下，润滑系统分为机身内部传动件润滑系统和气缸内活塞件润滑系统，这两个系统独立供油，子诚系统。
二、往复式压缩机系统常见故障及原因分析（一）动力系统振动异常动力系统是往复式天然气压缩机系统运作的基础，动力系统出现故障直接影响整个系统运作，从而影响正常生产工作，而运作振动通常是动力系统故障的首先体现，因此对动力系统振动异常进行诊断和处理至关重要。
往复式压缩机故障诊断及关键部件的失效行文管窥
往复式压缩机故障诊断及关键部件的失效行文管窥【摘要】随着国民经济的迅速发展，我国的工业异军突起，工业中所用的压缩气体机器越来越多，这种机器的用途也越来越广泛。
但是在实际的生产中，压缩机经常会产生一些热力故障或者机械方面的故障，很大程度上阻碍了工业的进步。
当前特大型的往复式的压缩机的使用主要是集中于欧洲地区，与这些国家使用往复式压缩机的技术相比较，我国还存在很大的差距，产品的研发技能相对比较差，因此需要加大技术投入和资金投入的力度，通过建立在线的设备运行检测系统，及时的掌握和了解设备的运行状况。
本文通过分析我国使用往复式压缩机中出现的故障进行诊断，结合分析内容研究关键部件的失效问题。
【关键词】往复式压缩机；故障诊断；关键部件；失效0.前言往复式压缩机是一种工业生产中使用的通用的机械，广泛的应用于我国的工业事业中。
由于往复式的压缩机零部件较多、结构比较复杂并且运动形式也不相同，因此增加了发生故障的几率。
在现实中难以找到一个综合性强的检测指标，进行监测压缩机的使用性能。
需要严格的分析在往复式压缩机使用中出现的故障的原因，以故障产生的具体的表现形式，之后选择科学的、合理的手段做好对零部件的检测和监测。
下面分析其中的关键问题。
1.往复式压缩机故障诊断1.1机械故障及其机理1.1.1活塞组件的损坏在往复式压缩机中比较常见的故障有活塞组件的损坏，对于出现这种故障的主要原因是：①活塞组件的制造不够精良，活塞环的质量差。
其中的活塞环的硬度不够均匀或者硬度不合格，经常会引起整个活塞的断裂或者磨损，活塞环的几何精度将会严重的影响到活塞的使用寿命和密封度。
②活塞的组件的装配不正确，如果气缸中心线出现水平上的误差，或者润滑道内圈中心上的角度误差和水平误差比较大时，活塞在气缸中的位置不正确。
1.1.2活塞杆的断裂其中往复式压缩机出现故障的重大的原因有活塞杆的断裂故障，会引起重大的事故的几率比较高。
活塞杆的断裂不仅能够损坏活塞的本身，还会使整个机器组件中其他的零部件出现连锁型的破坏，同时还能够引发严重的爆炸事件，造成重大的人员伤亡。
浅析往复式压缩机常见故障的判断与处理措施
浅析往复式压缩机常见故障的判断与处理措施摘要：我国国家化工企业全面发展过程中，企业必须要对往复式压缩机进行不断的深入研究，只有这样才能够有效的提高化工企业的生产工作质量和效率。
基于此，文章主要是针对往复式压缩机常见的故障进行分析和判断方法做一个简单的了解，然后对压缩机所存在的故障问题给予相应的对策。
在强化了往复式压缩机的维修检查之后，能够全方位的提升国家化工企业的生产效率和质量，从而带动我国化工企业的全面发展和企业经济效益的提升。
关键词：往复式；压缩机；常见故障；处理措施引言：随着我国化工产业的迅猛发展，使得往复式压缩机自身性能得到改善，现已被大范围的运用在化工领域中，在提高工作效率的同时，推动化工行业的发展速度，可是在其实际的应用过程中，也存在着许多问题。
在往复式压塑机内部中往往存在易燃性气体，一旦发生故障就很容易发生爆炸，这对工作人员的人身安全而言，是一种威胁，所以应及时找到往复式压缩机存在的故障，采用科学的措施将其解决。
一、简述往复式压缩机的基本概念往复式压缩机是在化工生产中必不可少的机械设备。
其原理把贮存在一个密闭空间里的空气分批次进行压缩处理，渐渐提高其气压。
往复式空缩机借助气缸中的一个活塞，也就是进行压缩位移处理的基本原件，实现上述的压缩环节。
如果压缩过程仅仅凭借活塞其中一边就可以完成的话，那么该往复式压缩机被称为单作用压缩机；如果需要活塞的两头一同才能完成压缩的话，那么这台往复式压缩机就是一台双作用压缩机。
对于往复式压缩机其内部的气缸而言，在压缩机的任意一个气缸上都有数量较多的弹簧式阀门，要是阀门两侧气压差值达到一定水平的话，阀门就会被打开。
阀门打开分以下两种情况，若其压力比进气压力小时，那么打开的是进气阀门，若是其比排气压力较高时，打开的则是排气阀门。
要是压缩过程只需一个气缸的话，那该压缩机就属于单级压缩机。
可是诸多实际工作过程中，单级压缩机的能力不能满足工作需要，这也体现了“压缩比”的高低会对排气温度等其他问题造成影响。
往复式压缩机的异常故障分析及处理措施研究
往复式压缩机的异常故障分析及处理措施研究摘要：文章对往复式压缩机的基本结构以及工作原理和作用进行简单介绍，对往复式压缩机日常运行中容易出现的故障类型和原因进行分析，并针对不同类型的故障提出了相应的故障处理措施，以供参考。
关键词：往复式压缩机；异常故障；处理措施1引言近年来随着我国经济的快速发展以及工业化进程的不断加快，往复式压缩机在工业领域尤其是化工领域中的应用也越来越广泛。
而且其应用条件比较简单，在对其进行联动负荷试车之后就可以进行投入生产。
但是由于其通常具有较大的体积和重量，结构也较为复杂，对煤化工生产流程具有重要作用，因此要在此投入运行的此中加强对其故障分析、诊断和处理，保证压缩机以及整个生产流程的正常运行。
2往复式压缩机概述往复式压缩机从根本上说属于容积式压缩机类型，就是在压缩机内部一定容积内，将其中的气体按照一定的顺序在密封空间中被吸入和排出，从而实现对静压力的提高。
其基本的工作原理就是通过曲轴运动来带动连杆进行运动，然后连杆就会带动活塞实现对空气的吸入或者排出。
也就是通过活塞的上下运动来对气缸整个密封空间内的容积进行改变。
具体的说在连杆带动活塞进行向上的运动时就会导致气缸内的容积变小，此时将排气阀打开而将进气阀关闭来实现压缩的步骤，反正就是进行进气过程。
通过连杆带动活塞向上或者向下进行往复运动来实现压缩腔内部容积的改变。
从上述往复式压缩机的结构以及原理可以看出，此种类型的压缩机具有以下特点：其自身结构中不仅具有较多的如进气阀、排气阀、活塞环、连杆等运动部件，而且容易受到往复惯性力的作用而导致出现受力不平衡的问题，此外，本单位中使用的压缩机为二级压缩，因此结构也相对较为复杂。
3往复式压缩机的故障分析3.1气阀故障往复式压缩机中的气阀与排气量还有功率消耗有着直接的关系，因此对其性能的要求就是要具有较小的阻力和噪音，以及具有较强的密封性能，可以实现通过比较小的动作来形成比较小的余隙容积。
往复式压缩机的故障诊断研究
往复式压缩机的故障诊断研究摘要：为了能够有效地进行往复压缩机故障诊断，就相关问题进行了研究。
首先，分析了往复式压缩机的常见故障及机理；其次，讨论了往复式压缩机的故障诊断的基本要求；最后，研究了往复压缩机的故障诊断的关键技术。
关键词：往复式压缩机；故障诊断；机理TB652往复式压缩机的运动部件是一整套曲柄连杆机构，在工作时不仅有加速运动，同时也有减速运动，还有旋转运动以及往复运动。
往复压缩机在工作载荷的作用下，作用在连杆、活塞、十字头以及曲轴上的力包括惯性力、气体力以及摩擦力。
惯性力通常情况有两种，分别是曲柄旋转时形成的旋转惯性力以及活塞、十字头组件往复运动时产生的往复惯性力，连杆运动时则同时存在这两种惯性力的作用。
在这些力中，气体力和摩擦力属于机器的内力，不会传递到基础上去，仅仅地影响中体、机身、缸体、缸盖以及不同运动部件的受力状态和往复压缩机的磨损以及功耗情况。
然而旋转惯性力、往复惯性力以及旋转力矩都是随曲柄转角变化的自由力和力矩，它们作用于机体轴承座上，经过地脚螺栓传递到基础，从而使基础形成振动。
但是基础对机体的反作用力也会使往复式压缩机产生振动。
此外，从压缩机的受力分析中可以知道，活塞力通过连杆传递曲轴上的一个垂直于汽缸轴线分力和十字头作用在滑道上的侧向力，构成一个有使压缩机倾倒趋势的倾覆力矩，该力矩也是一个随曲柄转角而周期性变化的自由力矩，传递到基础，同时也也将导致基础的振动。
1 往复式压缩机的常见故障及机理往复式压缩机故障按机理可分成两大类：一类是流体性质的，属于机器热力性能故障；另一类是机械性质的，属于机械功能故障。
引起故障的原因不同，确定故障所采集的信号和使用的方法也应有所不同。
（1）往复式压缩机热力性能的故障及机理常见往复式压缩机热力性能故障类型及起因如下所示：（a）排气量不足：气阀泄漏、活塞组件泄漏、填料漏气、管路连接法兰垫片破损等；（b）压力不正常：压力表失常、吸气压力低、气阀泄漏、油路堵塞、水压不正常等；（c）温度异常：气缸拉伤、水路故障、填料函故障、形位超差、气阀泄漏等。
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2 2D12往复式压缩机典型部件的动力学分析与故障机理研究2.1 引言2D12-70/0.1~13型对动式双作用石油气压缩机广泛应用于石化企业，其主要参数如下：轴功率500kw、排气量70m3/min、一级排气压力0.2746~0.2942Mpa、二级排气压力1.2749Mpa、活塞行程240mm、曲轴转速496rpm。
压缩机采用隔爆型异步电动机通过刚性联轴器和飞轮驱动曲轴旋转，带动两侧连杆，并经过十字头、活塞杆分别使一、二级活塞在一、二级气缸内作水平方向对动。
当压缩机工作时，活塞两侧分别吸气和压气。
一级气缸每一侧工作腔各有四个进气阀和四个排气阀，二级气缸每一侧工作腔各有两个进气阀和两个排气阀，皆为多环窄通道低行程的环状阀。
进气阀在缸体的上部，排气阀在缸体的下部。
往复式压缩机结构复杂、激励源众多，需要对其进行动力学分析，以便建立典型零件的动力学数学模型。
这有利于对往复式压缩机故障机理的认识，并为实验研究和信号监测提供理论依据。
2.2 运动学和动力学分析2.2.1 曲柄--连杆机构运动学分析对于压缩机等往复式机械，大质量的活塞--曲柄连杆机构是主要的运动部件，属于正置式曲柄--连杆机构，它的最大特点是气缸中心线通过曲轴的回转中心，并垂直于曲柄的回转轴线，这一机构的运动关系决定了整个系统的动力学特性[19，20]。
由图2.1的几何关系，可求得活塞的位移、速度和加速度。
ω为曲柄的角速度，x 为由原点O 沿x 轴测得的B 点的位置。
连杆长度l AB =；曲柄与连杆长度之比：lr /=λ，取时间为t 时，曲柄转角则为：t⋅=ωθ。
图2.1压缩机结构几何模型（1）活塞的位移βαcos cos )(l r t x +=αβλsin sin ==lrαλββ222sin 1sin 1cos -=-=αλα22sin 1cos -+=l r x（2.1）一般，连杆的长度都远大于曲柄的长度，λ值一般都小于1/3.5，1|sin |22≤-αλ，按二项式定理⋅⋅⋅⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅⋅-⋅⋅⋅+⋅-+=+=+4322/1864253164231421211)1(1x x x x x x展开公式（2.1），略去λ的高次项，得到活塞位移公式αλλα2cos 44cos r r l r x +-+=即wtr r l t r x 2cos 44cos λλω+-+=（2.2）（2）活塞的速度 )2sin 2(sin )(t t r d dx dtd d dx dtdx t x v ωλωωαωαα+-=⋅=⋅===∙(2.3)（3）活塞的加速度)2cos (cos )(2αλαω+==∙∙r t x a即)2cos (cos 2t t r a ωλωω+=（2.4）2.2.2 曲柄--连杆机构动力学分析（1）活塞运动的动力学分析设活塞质量为B m ，则往复式压缩机运行时，作用在往复运动活塞上的惯性力为往复惯性力H Q ，若连杆非常长，即λ很小时，活塞部分的往复惯性力H Q 为tr m r m a m x m Q B B B B H ωωαωcos cos 22====∙∙若连杆很短时，则活塞部分的惯性力H Q 为)2cos (cos 2ααω+===∙∙r m a m x m Q B B B H图2.2各部件受力分析图如图2.2所示，c P 沿连杆中心线方向，称为连杆推力；qP 为周期性循环变化的气体压力；活塞受到的侧向力H P ，H P 垂直于气缸壁。
则βcos c q B P P x m +-=∙∙)2cos (cos cos 2t t r m P P B q c ωλωωβ++=（2.5）βββtg P P P c c H cos sin ==将公式（2.5）代入上式，得到βωλωωββtg t t r m P tg P P B q c H ))2cos (cos (cos 2++== （2.6）已知αλβsin sin=，将其代入公式（2.6），得到tt t t r m P P B q H ωλωλωλωω222sin 1sin ))2cos (cos (-++= （2.7）(2)曲柄运动的动力分析曲柄做圆周运动时，产生的惯性力在x 方向和y 方向的分量分别为t r m Q Q Qx ωωcos 2=，tr m Q Q Qy ωωsin 2= （2.8）(3)连杆大端处作用力的分析与连杆大端配合的曲柄销处，除连杆推力c P 外，还有连杆大端回转质量产生的离心力的作用。
曲柄在曲柄销处给予连杆的力c P ，分解为沿着曲柄方向的法向力NP 和与曲柄方向垂直的切向力τP ，其中)cos(βα+=c N P P )sin(βατ+=c P P图2.3 部件运动分析图设连杆的质量为L m ，大端的集中质量为其回转质量为)1(lh mL-⋅。
连杆作平面运动，曲柄作定轴转动。
取连杆AB 为研究对象，A 点速度Av 的大小为A v =ω⋅r ，其方向垂直于曲柄OA ，指向与ω的转向一致。
选A 点为基准点。
有BAA B v v v +=式中，Av 的大小和方向均已知，B 点的速度Bv 的方位已知，即沿着水平直线（气缸轴线），B 点相对于A 点的速度BA v 的大小BA v =BA l ω⋅，BAv 垂直于连杆AB 。
按照矢量方程做速度平行四边形，或做矢量三角形，根据正弦定理可得)90sin()sin()90sin(φψφψ-=+=-BABAv v v因此rv v A BA ⋅⋅=⋅=ωψφψφcos cos cos cos则连杆的转动角速度为ψφλωψφωωcos cos cos cos ⋅⋅===l r lv BA BA则连杆大端回转质量产生的离心力为)()1()cos cos (2h l lh m Q L L -⋅-⋅⋅⋅⋅=βαλω（2.9）（4）连杆小端处作用力的分析作用在连杆小端处的力，有沿往复运动轴线x 轴方向的作周期性循环变化的气体压力qP 及活塞往复运动产生的往复惯性力H Q ，故作用于连杆小端处的沿轴线方向x 的总作用力为Hq Q P P +=（5） 柄销处的离心力与电动机相联结的曲柄的质量为X m ，质心距离转轴O 的半径为0r ，则作用在曲柄销处的离心力为02r m X ⋅⋅ω。
2.2.3 各主要运动部件转动力矩分析（1）缸内气体压力产生的力矩作用在活塞上的气体压力沿连杆方向的作用力为βsec ⋅qP，则气缸压力对曲柄产生的力矩为)sin(sec βαβ+⋅⋅⋅=r P Mq P（2.10）（2）活塞惯性力产生的力矩 活塞惯性力沿连杆方向的作用力为βsec ⋅HQ ，对曲柄产生的力矩为)4sin 43sin 432sin 2sin 4()sin(sec )2cos (cos )sin(sec )sin(sec 2222t t t t r m r m r x m r Q MB B B H Qωλωλωλωλωβαβααωβαββαβ---⋅⋅⋅≈+⋅⋅+⋅=+⋅⋅⋅⋅=+⋅⋅⋅=∙∙ （2-11）（3）作用在曲柄销上的力对曲柄轴产生的力矩αcos ⋅⋅=r P MH P H（2.12）（4）活塞运动对气缸壁的作用力对曲柄轴产生的力矩ββαsin )sin(+⋅⋅=r P MH JT（2.13）2.2.4 气阀阀片动力学分析阀片的受力状况如图2.5所示。
图中：H 为阀片升程，1F 为气体压力差，P 为气缸内压力，2F 为弹簧压力。
(a)气阀结构简图 (b)阀片受力图图2.4 阀片的动力学分析图吸气阀阀片运动方程为)()(22h h zk A p p dth d M o p s v+--=β (2.14)排气阀阀片运动方程如下为)()(22h h zk A p p dthd Mo p d v+--=β (2.15)式中：β为推力系数；pA 为阀座口通道面积（2m ）；z 为一个气阀中弹簧的个数；k 为弹簧刚性系数（2/m N ）；o h 为弹簧预压缩量（m ）；h 为阀片位移（m ）；v M 为气阀当量运动质量，2311M M M v +=（kg ）；1M 为阀片质量（kg ）；2M 为阀簧质量（kg ）。
根据式（2.14）、（2.15）经过积分运算可以计算出阀片速度和位移。
取曲轴运动的上止点为零点，自零点开始，随着曲轴转角加大，气缸体积增大，缸内气体绝热膨胀，气压降低，当缸内外压力差等于气阀弹簧预压缩力时，吸气阀阀片开启，并与升程限制器发生碰撞，随着气体进入气缸，同时因为气缸体积在不断扩大，缸内压力缓慢升高。
活塞运行到接近最大体积处时，体积增加速度降低，缸内气压快速升高，阀片出现回落，并与阀座发生碰撞，完成了吸气过程。
自180度开始进入压缩-排气过程。
随着气缸体积减少，缸内气体绝热压缩，气压升高，当缸内外压力差等于气阀弹簧与压缩力时，排气阀阀片开启，并与升程限制器发生碰撞，随着气体排出气缸，同时因为气缸体积在不断减小，缸内压力缓慢降低。
活塞运行到接近最小体积处时，排气速度降低，缸内气压快速降低，阀片出现回落，并与阀座发生碰撞，完成一个工作循环。
在一个工作循环过程中，吸气阀、排气阀各工作一次，同名阀片在开启与回落时分别产生两次冲击。
2.2.5 气缸内压力变化规律在膨胀过程中，假设气体无热量交换，吸、排气阀和活塞环无泄漏，气体处于绝热膨胀状态，气体的热力学状态方程为kkd pVV p 0 (2.16))]2sin(2)[sin(420t t rD V V ωλωπ++= (2.17)式中：0V 为气缸余隙容积；k 为多变指数；d p 为排气压力；V 为气缸内气体体积（余隙容积和行程容积之和）；r 为曲柄半径；D 为活塞直径；λ为曲柄半径与连杆长度之比；ω为曲轴转速。
当气压差增大到F 1=F 2时，吸气阀开始打开。
假设吸气过程气体与外界无热交换，气阀和活塞环无泄漏，则吸气过程的压力变化为vk dt dv p RT A a P dtdp kk sksp ps k k svsv p ps }])(1[)({1112--=-- (2.18) 式中:svαsvA 为气阀当量流通面积；R 为热力学气体常数；s T 为吸气阀腔内气体温度。
在压缩过程中，吸排气阀关闭，假设气阀和活塞环无泄漏，气体和外界无热交换，气体属于绝热压缩，热力学方程式为kkh s pVV V p =+)(0 (2.19)而排气过程热力学方程式为vkdt dv p p p d RT k k dv Adv a pd pP dt dpk k d k -+--=-}]1)[(12)({11(2.20)式中：d T 为排气阀腔内气体温度。
泄漏时气缸内压力的计算公式如下∑∑∑+=+=p m m p p p i i )1( (2.21)式中:p 为气缸内气体压力；i p 为泄漏的气体压力；∑p 为全部气体压力总和；∑m 为气缸内气体总质量。