气阀的动力学模型以进气阀为例，其工作过程大致可分为：接近膨胀过程的终点，汽缸与阀腔之间的压力差克服弹簧力推动阀片离开阀座，汽缸开始吸气过程。阀片继续升高直到撞击升程限制器，并可能有反弹现象。当活塞接近止点位置时，进气速度和气流推力减少，阀片从升程限制器向阀座回落。根据牛顿第二定律，阀片的运动方程可为：m（dh2／dt2）＝Fg－Fs（1）式中：m为阀片的质量与1／3弹簧质量之和；Fg为气体推力；Fs为弹力，Fs＝K△l；K为弹性系数；△l为变形量；h为升程；t为时间。

　　由于Fg与差压△p成正比，阀片在运动过程中的碰撞以及作为激励的Fg与t和h之间有复杂的约束关系，故阀片的运动力学模型应视为非线性模型。由于气缸留给阀座的安装面积是一定的，若增加阀片升程，即增加阀隙通流面积，有利于降低阀隙流速，减少压力损失，提高效率。而当升程增加至阀隙截面与阀座截面相等时，再增加升程就没有意义了，因为过高的升程会增加阀片与升程限制器的撞击速度，影响气阀的寿命。阀片的质量越小越有利于提高气阀动作的及时性和降低撞击力。但阀片的质量要受阀片的面积、材料、强度的限制。因此，只有选择合适的参数，才能最大限度地发挥气阀的性能。

　　气阀的故障诊断及失效形式气阀以其制造、安装方便的特点在压缩机行业中应用最久、最广，它是压缩机工作循环的关键部件，其故障是造成压缩机使用效率偏低的主要原因。

　　气阀由于其工作环境的特殊性，成为故障多发的部件。据统计，往复压缩机有60％以上的故障发生在气阀上。故保证机组无故障运行的主要研究方向应为提高气阀运行寿命。影响气阀工作可靠性的主要部件是弹簧和阀片口。根据对失效部位的检修次数统计，阀片与阀座密封面失效占55％，弹簧失效占27％，阀片断裂占9％，阀体安装松动及其它占9％。气阀的每一种故障都会引起压缩机热力性能和动力性能出现异常，故障会带来压缩机的异常振动和声响，并使级间压力、温度发生改变。因此，对于热力性能故障可通过对压力、温度的测试进行诊断，对于动力性能故障则可通过对振动、温度信号分析来判断。

　　其中，振动分析法是在对设备所产生的机械振动进行信号采集、数据处理后，根据振幅、频率、相位及相关图谱所进行的故障分析。一方面，由于在压缩机的所有故障中，振动故障出现的概率最高；另一方面，振动信号包含了丰富的机械及运行的状态信息，比如转子、轴承、联轴器、基础、管线等机械零部件运行中自身状态的信息和转速、流量、进出口压力以及温度、油温等运行状态的信息。此外，振动信号易于拾取，便于在不影响机组运行的情况下实行在线监测和诊断。因此，振动分析法是压缩机故障诊断中运用最广泛、最有效的方法。

　　同时，气缸压力的变化也可直接反映气阀故障，是较理想的诊断信号，实际应用中的关键是气缸压力检测的实现问题。由于环形阀结构复杂，零部件数量多，长期在高温下承受着交变冲击载荷，极易发生故障。对结构、材质、制造工艺和操作条件完全相同的气阀，使用寿命在理论上应该是相近的，即失效时间呈正态分布。气阀的阀座和升程限制器一般表现为使用后中长期故障，阀片和弹簧在使用中表现为中短期故障。

　　总结由于气阀各种故障都会导致压缩机热力性能和动力性能异常，因而应从相关信号如气体温度、压力、流量、噪声、振动、气阀运动状况等入手进行深入分析，这样才能准确地判断故障原因。

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