用于诊断往复式压缩机的系统和方法

摘要

本发明公开一种用于诊断往复式压缩机的方法和系统。所述压缩机的状态可基于所述压缩机的阀泄漏状态来诊断，所述压缩机的阀泄漏状态是基于所述曲轴箱内的活塞运动的。一旦做出诊断，即可采取适当的补救措施将严重性降至最低。

权利要求

1.一种用于往复式压缩机的方法，所述方法包括：

通过识别关联活塞的移位来检测阀的泄漏状态，所述移位是由在预期没有活塞运动的某个时间段中穿过所述阀的空气流所引起的；以及在所述某个时间段中关闭卸载阀，以便促进所述往复式压缩机内的加压状态，所述卸载阀迫使打开通往所述往复式压缩机中一个或多个气缸的进气阀。

2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：

用增压空气将贮存器填充到某个压力值，其中所述贮存器连接到气缸，所述气缸包括位于闭合空气回路内的活塞；

将排气阀设置在所述贮存器与所述气缸之间；

确定一旦所述贮存器被填充到所述压力值，所述活塞是否移位；以及在所述活塞移位的情况下输出指示位于所述闭合空气回路内的所述排气阀的所述泄漏状态的信号。

3.如权利要求2所述的方法，其进一步包括通过监控所述往复式压缩机内的曲轴位置的传感器来检测所述关联活塞的移位。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述往复式压缩机在机车内供应增压空气。

5.如权利要求1所述的方法，其中一旦连接到所述往复式压缩机的贮存器达到或者超出某个压力水平值，所述某个时间段即开始。

6.如权利要求1所述的方法，其进一步包括响应于识别出所述关联活塞的移位而输出信号。

7.如权利要求6所述的方法，其进一步包括响应于输出的信号而断开所述往复式压缩机的电源。

8.如权利要求6所述的方法，其进一步包括响应于输出的信号而通过音频警报、视觉警报、文本消息、电子邮件、即时消息或者电话 呼叫中的一个或多个来通知人员。

9.如权利要求6所述的方法，其进一步包括响应于输出的信号使增压空气从一个或多个其他来源流入所述往复式压缩机。

10.如权利要求1所述的方法，其进一步包括输出与所述泄漏状态的严重性水平相当的信号，其中所述严重性水平根据所述关联活塞的移位来确定。

11.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在检测阀的泄漏状态之前，在所述气缸中停止活塞使得活塞不位于下死点位置。

12.一种用于往复式压缩机的方法，所述方法包括：

通过识别关联活塞的移位来检测阀的泄漏状态，所述移位是由在预期没有活塞运动的某个时间段中穿过所述阀的空气流所引起的；以及在所述某个时间段中打开卸载阀，以便促进所述往复式压缩机内的至少一个气缸的未加压状态，同时仍然在高压气缸中保持闭合容积。

13.如权利要求12所述的方法，其进一步包括：

用增压空气将贮存器填充到某个压力值，其中所述贮存器连接到气缸，所述气缸包括位于闭合空气回路内的活塞；

将排气阀设置在所述贮存器与所述气缸之间；

确定一旦所述贮存器被填充到所述压力值，所述活塞是否移位；以及在所述活塞移位的情况下输出指示位于所述闭合空气回路内的所述排气阀的所述泄漏状态的信号。

14.如权利要求13所述的方法，其进一步包括通过监控所述往复式压缩机内的曲轴位置的传感器来检测所述关联活塞的移位。

15.如权利要求12所述的方法，其中所述往复式压缩机在机车内供应增压空气。

16.如权利要求12所述的方法，其中一旦连接到所述往复式压缩机的贮存器达到或者超出某个压力水平值，所述某个时间段即开始。

17.如权利要求12所述的方法，其进一步包括响应于识别出所述 关联活塞的移位而输出信号。

18.如权利要求17所述的方法，其进一步包括响应于输出的信号而断开所述往复式压缩机的电源。

19.如权利要求17所述的方法，其进一步包括响应于输出的信号而通过音频警报、视觉警报、文本消息、电子邮件、即时消息或者电话呼叫中的一个或多个来通知人员。

20.如权利要求17所述的方法，其进一步包括响应于输出的信号使增压空气从一个或多个其他来源流入所述往复式压缩机。

21.如权利要求12所述的方法，其进一步包括输出与所述泄漏状态的严重性水平相当的信号，其中所述严重性水平根据所述关联活塞的移位来确定。

22.如权利要求12所述的方法，其进一步包括在检测阀的泄漏状态之前，在所述气缸中停止活塞使得活塞不位于下死点位置。

23.一种往复式压缩机，所述往复式压缩机包括：

至少一个活塞，每个活塞连接到曲轴并设置在相应气缸内；

贮存器，所述贮存器存储所述气缸输出的增压空气；

排气阀，所述排气阀允许将每个活塞所压缩的空气从所述相应气缸传送到所述贮存器；

进气阀，所述进气阀允许空气在所述活塞移位之前进入每个相应气缸；以及传感器，所述传感器配置成通过识别所述活塞的移位来检测所述排气阀的泄漏状态，所述移位是由在预期没有活塞运动的某个时间段中穿过所述排气阀的空气流所引起的，所述传感器还响应于卸载阀在所述某个时间段中的关闭，以便促进所述往复式压缩机内的加压状态，使得所述卸载阀迫使打开通往所述往复式压缩机中的所述气缸的所述进气阀。

24.如权利要求23所述的往复式压缩机，其中所述至少一个活塞中的每一个在所述某个时间段开始时不处于下死点位置中。

25.如权利要求23所述的往复式压缩机，所述传感器进一步测量所述曲轴位置，其中所述曲轴的所述位置指示所述阀的泄漏状态。

26.一种往复式压缩机，所述往复式压缩机包括：

至少一个活塞，每个活塞连接到曲轴并设置在相应气缸内；

贮存器，所述贮存器配置成存储所述气缸输出的增压空气；

排气阀，所述排气阀允许将由每个活塞所压缩的空气从所述相应气缸传送到所述贮存器；

进气阀，所述进气阀允许空气在所述活塞移位之前进入每个相应气缸；以及传感器，所述传感器配置成通过识别所述活塞的移位来检测所述排气阀的泄漏状态，所述移位是由在预期没有活塞运动的某个时间段中穿过所述排气阀的空气流所引起的，所述传感器还响应于在所述某个时间段中打开卸载阀，以便促进所述往复式压缩机内的至少一个气缸的未加压状态，同时仍然在高压气缸中保持闭合容积。

说明书

用于诊断往复式压缩机的系统和方法

技术领域

[0001] 本说明书所公开主题的实施例涉及一种用于诊断往复式压缩机的系统和方法。

背景技术

[0002] 压缩机部件在操作过程中可以各种方式劣化（degrade）。例如，阀的有效性可能劣化，致使增压空气泄漏回气缸中。泄漏的阀可由油通过阀、再压缩、加热达到高温并在阀上碳化而引起，以致使阀失去有效性并泄漏。阀的继续劣化导致温度更高、部件过度磨损并且阀最终发生故障，这就使压缩机无法将增压空气提供到机车或者对于压缩空气或其他气体的其他用户。目前，往复式压缩机预测和诊断方法集中于振动、声学、热学或者其他要求超出基本输出或贮存器压力传感器的额外传感器的技术。

发明内容

[0003] 在实施例中，提供一种用于压缩机的方法。所述方法包括基于曲轴箱内的活塞运动来诊断压缩机的阀泄漏状态。

[0004] 在实施例中，一种用于往复式压缩机的方法，所述方法包括：通过识别关联活塞的移位来检测阀的泄漏状态，所述移位是由在预期没有活塞运动的某个时间段中穿过所述阀的空气流所引起的。

[0005] 所述的方法进一步包括：用增压空气将贮存器填充到某个压力值，其中所述贮存器连接到气缸，所述气缸包括位于闭合空气回路内的活塞；将排气阀设置在所述贮存器与所述气缸之间；确定一旦所述贮存器被填充到所述压力值，所述活塞是否移位；以及在所述活塞移位的情况下输出指示位于所述闭合空气回路内的所述阀的所述泄漏状态的信号。

[0006] 所述的方法进一步包括通过监测所述往复式压缩机内的曲轴位置的传感器来检测所述关联活塞的移位。

[0007] 所述的方法进一步包括在所述时间段中关闭卸载阀，以便促进所述往复式压缩机内的加压状态，所述卸载阀迫使打开通往所述往复式压缩机中一个或多个气缸的进气阀。

[0008] 所述的方法进一步包括在所述时间段中打开卸载阀，以便促进所述往复式压缩机内的至少一个气缸的未加压状态，同时仍然在高压气缸中保持闭合容积。

[0009] 其中，所述往复式压缩机在机车内供应增压空气。

[0010] 其中，一旦连接到所述往复式压缩机的贮存器达到或者超出某个压力水平值，所述时间段即开始。

[0011] 所述的方法进一步包括响应于识别出所述关联活塞的移位而输出信号。

[0012] 所述的方法进一步包括响应于所述信号输出而断开所述往复式压缩机的电源。

[0013] 所述的方法进一步包括响应于所述信号输出而通过音频警报、视觉警报、文本消息、电子邮件、即时消息或者电话呼叫中的一个或多个来通知人员。

[0014] 所述的方法进一步包括响应于所述信号输出使所述增压空气流从一个或多个其他来源流入所述往复式压缩机。

[0015] 所述的方法进一步包括输出与所述泄漏状态的严重性水平相当的信号，其中所述严重性水平根据所述关联活塞的移位来确定。

[0016] 在实施例中，一种测试成套工具包括：控制器，其可基于在贮存器被填充至某个压力水平之后某个时间段中活塞的移位来确定往复式压缩机的状态，其中所述活塞的移位指示所述往复式压缩机内的阀泄漏。

[0017] 在实施例中，控制器用于基于在贮存器被填充到某个压力水平之后的某个时间段中活塞的移位来确定往复式压缩机的状态。活塞移位指示往复式压缩机内的阀泄漏。

[0018] 所述的测试成套工具进一步包括：一个或多个传感器，所述传感器用于检测在将所述贮存器填充至预定水平后与空气压力相关联的参数，其中所述控制器可与所述一个或多个传感器一起对参数测量值采样。

[0019] 其中，所述控制器进一步可将曲轴速度转换成所述曲轴内的压力参数。

[0020] 其中，卸载阀在所述贮存器被填充时并且在其后的后续时间段中关闭。

[0021] 在实施例中，一种往复式压缩机包括至少一个活塞，每个活塞连接到曲轴并设置在相应气缸内。贮存器存储气缸输出的增压空气。排气阀允许将每个活塞所压缩的空气从相应气缸传送到贮存器。进气阀允许空气在活塞移位之前进入每个相应气缸。传感器在某个时间段中测量至少一个度量，所述至少一个度量指示压缩机最后一级处的每个排气阀的泄漏状态。

[0022] 其中所述多个活塞中的每一个在所述时间段开始时不处于下死点位置中。

[0023] 所述的往复式压缩机进一步包括测量所述曲轴位置的传感器，其中所述曲轴的所述位置指示所述阀的泄漏状态。

[0024] 在实施例中，使用一种方法用于可操作地连接到贮存器的往复式压缩机。将贮存器填充到满足或超过某个压力水平。关闭设置在贮存器与一个或多个气缸之间的阀，其中每个气缸容纳一个活塞，所述活塞不处于下死点位置中。压缩机相对于大气是闭合的，以便维持压缩机内的增压空气状态。如果检测到活塞运动，那么输出信号以指示所述阀具有泄漏状态。

[0025] 提供这种简述以便以简化形式来介绍本说明书中所进一步描述的精选的概念。此发明内容并不意图确认本发明的关键特征或基本特征，也并非意图用于限制本发明的范围。另外，所提出权利要求的主题并不限于解决本发明的任何部分中指出的任何或所有缺点的实现方式。

附图说明

[0026] 参考附图，其中图示了本发明的具体实施例和进一步益处，如下文说明中更详细描述的，附图中：

[0027] 图1示出包括具有曲轴箱的压缩机的车辆的示例性实施例。

[0028] 图2示出包括高压气缸和低压气缸的压缩机的细节视图。

[0029] 图3示出在压缩冲程期间压缩机的气缸的示例性实施例。

[0030] 图4示出在进气冲程期间压缩机的气缸的示例性实施例。

[0031] 图5示出一种用于诊断压缩机状态的方法的示例性实施例。

[0032] 图6示出一种用于对压缩机状态作出响应的方法的示例性实施例。

具体实施方式

[0033] 本说明书所公开主题的各实施例涉及用于诊断压缩机的系统和方法。压缩机可包括在车辆（如机车系统）中。其他合适类型的车辆可包括公路车辆、非公路车辆、采矿设备以及海洋船只。其他实施例可用于固定式压缩机。这些车辆可包括一种具有多个随着使用而劣化的部件的压缩机。可检测所述状态，以便识别故障状态并响应于防止压缩机总体故障而启动预先补救措施。

[0034] 本实施例意图通过评估空气压缩机（如往复式压缩机（reciprocating compressor））的曲柄（crank）位置或速度来检测所述压缩机的阀中的泄漏（尤其是高压排气阀）。一旦压缩机已将贮存器增压到可接受的极限，压缩机即停机。这种技术注重在空气压缩机对系统增压并停机之后，所述压缩机的速度信号（例如，曲柄位置）响应。如果阀中泄漏显著（假定活塞不处于下死点处），那么贮存器中的增压空气将会回流穿过排气阀以迫使高压活塞头向下移位，从而致使对压缩机的速度信号（或曲柄位置）的响应。可将示例性系统和方法用作最终导致压缩机故障的阀磨损和故障的早期识别系统。

[0035] 本系统和方法还可用于在压缩机总体故障之前诊断和预测空气压缩机中的也可能导致行车故障的问题。如果在系统中可检测到阀故障（泄漏）的开始，那么可提供正确的校正措施来阻止故障继续并识别系统中的问题。如此，客户可通过在阀泄漏导致其他部件故障以及最终的压缩机故障和机车关机之前在故障初级阶段中预测问题来实现成本节约。避免二次损坏还有一个益处在于，如果在早期阶段中检测到泄漏则可挽救其他引擎部件（活塞、内衬等等）。

[0036] 图1示出车辆系统100（例如，机车系统）的示例性实施例的框图，所述车辆系统100在本说明书中被描绘为配置用于通过多个车轮108在轨道102上行驶的轨道车辆106。如所描绘，轨道车辆106包括一种具有压缩机110的压缩机系统。在实施例中，压缩机是一种在高压下输送空气的往复式压缩机。为此目的，压缩机可压缩在多级过程中通过环境空气进口114所接收的空气，以便产生增压空气。在实例中，环境空气在第一级中压缩至第一压力水平并输送至第二级，所述第二级将空气进一步压缩至高于所述第一压力水平的第二压力水平。第二压力水平下的增压空气随后可存储在贮存器中。

[0037] 压缩机110包括曲轴箱160。曲轴箱160是用于连接到压缩机的气缸（图1中未示出）的曲轴（图1中未示出）的护罩。电动机165用于旋转曲轴以便驱动气缸内的活塞。曲轴可通过由油泵（未示出）泵送并喷洒到曲轴上的压缩机油润滑。曲轴进而可通过相应连杆机械地连接到多个活塞。随着曲轴旋转下拉和上推活塞，以便在一个或多个级中产生并输出增压空气。

[0038] 轨道车辆106进一步包括控制器130，所述控制器130用于控制与车辆系统100相关的各种部件。在一个实例中，控制器130包括计算机控制系统。在一个实施例中，计算机控制系统包括处理器，如处理器132。控制器130可包括多个压缩机控制单元（ECU），并且控制系统可分布在每个ECU中。控制器130进一步包括计算机可读存储介质，如存储器134，所述计算机可读存储介质包括用于启用对轨道车辆操作的车载监测和控制的指令。存储器134可包括易失性和非易失性存储装置。

[0039] 控制器130可监督对车辆系统100的控制和管理。控制器130可接收来自各种压缩机传感器150的信号以确定操作参数和操作状态，并相应地调整各种压缩机致动器152以控制对轨道车辆106的操作。例如，控制器130可接收来自各传感器的信号，包括压缩机速度、压缩机负载、升压、排气压力、环境压力、排气温度等等。作为另一个实例，控制器130可接收来自曲轴箱压力传感器170的指示曲轴箱160压力的信号。作为另一个实例，控制器130可接收来自曲轴箱位置传感器172的指示曲轴位置的信号。相应地是，控制器130可通过将命令发送到诸如牵引电动机、交流发电机、气缸阀、节流阀等各种部件来控制车辆系统。来自传感器150、170和172的信号可捆绑在一起形成一个或多个线束以减小车辆系统100中专用于布线的空间并保护信号线不受磨损和振动。

[0040] 控制器可包括用于记录压缩机操作特性的车载电子诊断装置。例如，操作特性可包括来自传感器150、170和172的测量值。此类操作特性可存储在存储器134中的数据库中。在一个实施例中，可将当前操作特性与过去的操作特性相比较，以便确定压缩机性能的趋势。

[0041] 控制器可包括用于识别和记录车辆系统100各部件的潜在劣化和故障的车载电子诊断装置。例如，当潜在劣化的部件被识别时，诊断代码可存储在存储器134中。在一个实施例中，唯一诊断代码可与可由控制器识别的每种类型的劣化相对应。例如，第一诊断代码可指示气缸的非功能性排气阀，第二诊断代码可指示气缸的非功能性进气阀，第三诊断代码可指示来自活塞的不适当的压缩措施，等等。控制器可基于包括关联增压空气系统（例如，在相邻机车引擎内）的状态、环境状态、总体气动供应需求等等各种参数来修改增压空气从压缩机110的输出。

[0042] 控制器可进一步联接到显示器140（如诊断界面显示器），从而向机车操作人员和维护人员提供用户界面。控制器可响应于通过用户输入控件142的操作员输入，通过发送命令以相应地调节各种压缩机致动器152来控制压缩机。用户输入控件142的非限制性实例可包括节流控件、制动控件、键盘以及电力开关。另外，压缩机的操作特性（如对应于劣化部件的诊断代码）可通过显示器140报告给操作员和/或维护人员。

[0043] 车辆系统可包括联接到控制器的通信系统144。在一个实施例中，通信系统144可包括用于发射和接收语音消息和数据消息的无线电和天线。例如，数据通信可在车辆系统与铁路、另一机车、卫星和/或路旁装置（如铁路道岔）的控制中心之间进行。例如，控制器可使用来自GPS接收器的信号评估车辆系统的地理坐标。作为另一个实例，控制器可通过从通信系统144发射的消息将压缩机的操作特性发射到控制中心。在一个实施例中，当检测到压缩机的劣化部件并且可安排车辆系统进行维护时，可通过通信系统144将消息发射到命令中心。

[0044] 劣化部件的实例可为压缩机气缸的排气阀。压缩机的正确操作依赖于与每个气缸相关联的功能性进气阀和排气阀。当通过曲轴（未示出）旋转将活塞下拉至下死点时，进气阀打开以便吸入空气。在下死点处，关闭进气阀，从而密封气缸。当曲轴继续旋转时，在排气阀打开之前，使活塞从下死点上推以便将气缸内包含的空气压缩到所需压力水平，从而允许增压空气从气缸中逸出并进入贮存器180中。重复这个过程，直到贮存器填充有处于由传感器185确定的压力水平下的增压空气。贮存器被连接到一个或多个气动系统和/或装置以便于其操作。

[0045] 在贮存器被填充后，关闭贮存器输入端与压缩机之间的空气系统并且监测压缩机内的一个或多个活塞。在一个实施例中，监测高压级气缸内的活塞以确定活塞在贮存器填充之后的某个时间段内是否移位。如果检测到这一移位，那么可假定，排气阀有故障，因为它允许增压空气回流，从而迫使活塞朝着气缸底部向下移动。活塞移位可通过使用一个或多个压缩机传感器150检测压缩机的曲柄位置或速度来完成。

[0046] 在实施例中，压缩机是一种二冲程压缩机。在二冲程压缩机中，进气功能和排气功能是分开的，因为活塞在进气冲程结束时接近下死点并且因为活塞在压缩冲程开始时移动远离下死点。当活塞在曲轴由电动机旋转时，被曲轴下拉，此时进气冲程将空气吸入气缸中。随着曲轴继续旋转，在压缩冲程期间，当活塞朝着上死点移动时，活塞压缩气缸中的空气。因此，压缩机（例如其曲轴250）可在一个二冲程周期中旋转一次。

[0047] 图2示出图1中所述压缩机110的细节视图。压缩机包括三个气缸210、220、230。气缸各自包括通过连杆240、242、244连接到曲轴250的活塞218、228、238。曲轴250由电动机165驱动来将相应活塞周期地向下拉到下死点并将活塞推到上死点以输出增压空气，所述增压空气通过空气线路280、282、284、286输送到贮存器180。在此实施例中，将压缩机分成两级：低压级和高压级，从而以逐步方法产生增压空气。低压级将空气压缩至第一压力水平，所述第一压力水平由高压级进一步压缩到第二压力水平。在这个实例中，低压级包括气缸220、230，并且高压级包括气缸210。

[0048] 在操作中，首先通过在端口223、233内打开和关闭的进气阀222、232，将来自环境空气进口114的空气吸入低压气缸中。在将低压气缸拉至下死点时吸入环境空气，其中进气阀222、232与端口223、233分开以允许空气进入每个气缸220、230。一旦活塞到达下死点，进气阀222和232关闭端口223、233，以将空气包含在每个气缸内。随后，将活塞228、238朝上死点推动，从而压缩最初吸入气缸中的环境空气。一旦气缸将环境空气压缩至第一压力水平，端口225、235内的排气阀224、234即打开以将低压空气释放到低压线路280、282中。

[0049] 将低压空气输送至中冷器260，从而通过大致恒定的压力冷却过程除去压缩热。空气温度的降低允许将更大密度吸入高压级中，以便于以更大效率提供所需压力水平，同时使用最少量的资源。从中冷器260排放出的空气的速率、体积、温度等由中冷器控制器262确定。在实施例中，中冷器控制器262通过机械方式（如通过金属的热膨胀）来采用恒温控制。

[0050] 随后将从中冷器260排放到低压空气线路284中的低压空气吸入高压气缸210中。更具体地，当将活塞218拉向下死点时，进气阀212打开，从而允许将低压空气通过进气端口
213吸入气缸210中。一旦活塞218到达下死点，进气阀212即关闭以将低压空气密封在气缸
210内。随后向上推动活塞，从而将低压空气压缩成高压空气。随着压缩增大，排气阀214被打开以允许高压空气通过排气端口215排放到高压线路286中。后冷器270冷却高压空气以便促使更大密度通过空气线路288输送到贮存器180。

[0051] 以上过程随着曲轴250旋转而周期地重复，以将高压空气连续地提供到由压力传感器185监测的贮存器180。一旦贮存器180达到特定压力水平（例如，140psi），压力传感器185即发送输出到控制器130，以便通过致动卸载阀268对压缩机卸载并且关闭电动机165。
另外，所述卸载阀268在压缩机静止时关闭以密封空气线路和气缸，从而维持整个压缩机
110中的增压空气压力水平一段时间。在此时间段中，可对压缩机110内的某些阀进行评估以确保它们处于适当的工作状态。

[0052] 在一个实施例中，对排气阀214进行评估以确定它在压力下是否可保持关闭位置。可通过经由传感器370监测曲轴250的运动来检测故障阀状态，所述传感器370识别曲轴250的移位和/或速度。在这个实例中，当将电动机关闭时，曲轴250在贮存器填充之后的时间段中不会正常移动。因此，传感器370检测到的任何移动可由泄漏到气缸210中的来自空气线路286的高压空气引起，因为排气阀214没有从端口215适当地卸下。

[0053] 由于排气阀214的故障状态，泄漏到气缸210中的空气使得活塞218朝下死点移位。当活塞218通过连杆240连接到曲轴250时，活塞218的移动也使曲轴250转动。由于故障阀状态表现为移位的活塞，因此可在每次将贮存器180填充至特定压力水平后启动对活塞移位的监测。可在这段时间内取得多个读数，以便确保故障状态被识别，即使当活塞在这段时间开始时处于下死点位置中时出现一个或多个读数。通过这种方式，就没有必要确定活塞218在气缸210内的起始位置。

[0054] 图3示出在压缩冲程期间压缩机的气缸210的示例性实施例。在此实施例中，气缸210包括气缸壁320和用于吸入并压缩空气的容积（volume）。活塞218可通过连杆240连接到曲轴250，以使活塞218的往复运动可转换为曲轴250的旋转运动。将曲轴250和连杆240封闭在曲轴箱160内。活塞218在气缸210内从上死点位置到下死点位置来回往复。上死点位置与活塞218最接近进气阀212和排气阀214的位置相对应。下死点位置与活塞218最远离进气阀
212和排气阀214的位置相对应。在一个实施例中，可打开进气阀312以允许空气从进气通道
314进入气缸210中。可打开排气阀214以允许增压空气410通过排气通道318离开气缸210。
将通过排气阀214推出气缸之外的增压空气引导到贮存器以供存储和随后使用。

[0055] 图4示出在填充贮存器后的某个时间段中的活塞218。在此实施例中，采用允许来自贮存器的增压空气410回流到气缸210中的泄漏的阀390。使用压缩机时，阀390可基于一个或多个阀部件的劣化而发生故障。例如，进气端口213或排气端口215的壁可能发生磨损、有凿痕、有凹痕和/或刮伤，这可能增大进气阀212和排气阀214与其相应端口213、215之间的间隙。因而，阀的泄漏在劣化端口中可能会增加。在另一个实例中，使用压缩机时，进气阀212或排气阀214可能劣化。弹簧、垫圈、Ｏ型环、垫片以及其他阀部件可收缩，从而可能允许增压空气在未进行适当密封时移动通过阀。作为另一个实例，一个或多个阀部件可能弯曲、破裂或者以可能增加空气泄漏的方式发生损坏。因而，当一个或多个阀部件和它们的相应端口劣化时，泄漏可能增加。

[0056] 如果增压空气410回流到气缸中，那么可通过施加到活塞顶部的向下的力380来使活塞218发生移位。为了识别这种状态，可采用传感器370来确定活塞218是否已经移位。在此实例中，传感器370连接到曲轴250以在贮存器填充之后的某个时间段中间接地监测活塞218位置。活塞218移位致使曲轴250移动，因为这些部件是机械地连接的。在一个实施例中，传感器370使用霍耳效应或其他量测技术来检测曲轴250的速度。在另一个实施例中，传感器370通过检测曲轴250和/或连接到其上的一个或多个部件的一个或多个结构的位置来检测曲轴的位置（例如，旋转移位）。如果传感器370识别指示在填充贮存器后的曲轴移动的状态，那么就可推断，由泄漏的排气阀造成的向下的力380已经施加到活塞218上。

[0057] 图5示出可由控制器130实现来标识压缩机内的阀的泄漏状态的方法500。在参考标号510处，启动往复式压缩机的操作以在特定压力水平下产生所需量的空气，所述空气可由一个或多个气动装置用于其操作。在520处，通过往复式压缩机来将贮存器用增压空气填充至某个压力值。在一个实例中，压力值可基于装置的数量和类型进行选择，压缩机输出取决于所述数量和类型。在530处，打开至少一个高压气缸（如本说明书描述的气缸210）上的卸载阀。在实施例中，关闭若干低压气缸的卸载阀，并且也关闭若干高压气缸的卸载阀。在540处，停止压缩机，并且在550处，关闭一个或多个卸载阀，以便维持压缩机内的增压空气以用于阀评估。

[0058] 一旦贮存器被填充，即在560处监测连接到贮存器的气缸内的活塞。在此时间段中，可关闭加载阀，以便维持压缩机内的增压空气水平。通过这种方式，可适当地测试包含有增压空气的阀的功能。在570处，一旦贮存器被填充空气，就对活塞是否移位进行确定。活塞移位可通过曲轴或机械地连接到活塞的其他构件的旋转移动进行确定。如果检测到这一移位，那么输出信号以便指示存在阀的泄漏状态。如果未检测到移位（例如，没有曲轴移动），那么所述方法返回到步骤560以继续监测阀状态。通过这种方式，可通过在所述时间段内获得多个测量值来克服将活塞置于下死点处，因为活塞不会排他性地处于下死点位置中。如果在贮存器填充后的时间段中检测到活塞移位，那么在580处输出信号，以便指示阀的泄漏状态。通过这种方式，可在任何严重后果（例如，压缩机故障）产生前采取校正措施而来解决阀泄漏。校正措施可包括断开压缩机的电源、减少压缩机的输出、从压缩机切换到另一种增压空气来源。

[0059] 在实施例中，在完成贮存器填充后立即确定活塞位置。这一位置对于确保传感器370提供准确读数是重要的。例如，如果活塞定位在下死点处，那么施加增压空气310造成的力将不引起活塞向下移位，因为没有空间以供进一步的移动。因此，测量到不存在任何移位可能无法准确指示阀214处于良好的工作次序。为了克服这种测量缺陷，传感器370可在某个时间段内并在多个压缩机增压周期内测量曲轴250，以便确定是否存在泄漏的阀状态。通过这种方式，可假定每次贮存器已被填充时，活塞218并不处于下死点位置中。因此，活塞
218的移位可在一个或多个交替周期中进行识别，以通知用户这一状态。如果存在这一状态，那么可响应于所述信号输出而采用音频警报、视觉警报、文本消息、电子邮件、即时消息、电话呼叫或者其他方式来通知适当人员。

[0060] 另外，可记录阀泄漏数据。在一个实施例中，可将阀泄漏数据存储在包括压缩机历史数据的数据库中。例如，数据库可存储在控制器130的存储器134中。作为另一个实例，数据库可存储在轨道车辆106的远程站点处。例如，可将压缩机历史数据封装在消息中并通过通信系统144发射。通过这种方式，命令中心可实时监测压缩机的健康状况。例如，命令中心可执行诸如步骤520、530、540和550的步骤，以便使用通过通信系统144发射的压缩机数据来诊断压缩机的状态。例如，命令中心可接收包括来自轨道车辆106的气缸压力数据、一个或多个活塞的移位和/或曲轴的移动的压缩机数据，以便诊断压缩机的潜在劣化。另外，命令中心可以优化资本投资的方式安排维护并部署健康机车和维护人员。在压缩机维修、压缩机改进和压缩机部件更换之前和之后，可将压缩机历史数据进一步用于评估压缩机的健康状况。

[0061] 如果存在故障阀状态，那么可如通过图6所示的示例性方法600所展示那样来执行进一步的诊断和响应。在610处，可报告潜在的故障阀状态以通知适当相关人员。在实施例中，从图5的步骤550开始，以信号输出启动报告，以便指示存在阀的泄漏状态。例如，报告可通过显示器140或用通信系统144发射的消息进行。一旦被通知，操作员即可调整轨道车辆106的操作，以便减少压缩机进一步劣化的可能性。

[0062] 在一个实施例中，指示潜在故障的消息可通过通信系统144发射到命令中心。另外，也可报告潜在故障的严重性。例如，基于曲轴250压力的旋转移位诊断故障可允许在通过其他装置检测故障前就检测出故障。因此，压缩机可在劣化早期阶段中诊断出潜在故障时继续操作。相反，如果诊断到潜在故障很严重，那么可能需要停止压缩机或安排即时维护。在一个实施例中，潜在故障的严重性可根据阈值与曲轴旋转移位和/或速度的幅度之间的差确定。通过这种方式，可通过早期且准确的检测避免对空气压缩机的二次损坏的成本。

[0063] 在620处，可将潜在故障的严重性与阈值进行比较。例如，可能更需要关掉压缩机而不是以可能对压缩机带来进一步损坏的方式造成劣化气缸故障。在一个实施例中，可确定阈值，所述阈值表明由于潜在故障严重而导致可能不需要压缩机的连续操作。例如，如果曲轴移动超过特定旋转角度，那么可判断潜在故障是严重的。如果潜在故障的严重性超过阈值，那么在625处，可停止压缩机。否则，方法600可在630处继续。

[0064] 例如，在630处，可发送对安排维修的请求，如通过经由通信系统144发送的消息。另外，通过发送潜在故障状态以及潜在故障的严重性，可减少轨道车辆106的停机时间。例如，可在潜在故障的严重性低时，延迟对轨道车辆106的维修。停机时间可通过降低压缩机的额定功率来进一步减少，如通过基于诊断出的状态调整压缩机操作参数。

[0065] 在640处，可确定是否启用压缩机的备份（backup）。在一个实例中，可评估备份系统，以便确定是否存在充足替代资源来替代受损的压缩机。在一些实例中，备份系统的预排序列表用于对备份系统区分优先级。如果启用备份，那么在650处实施备份程序。如果没有启用备份，那么方法600结束。在650处，备份程序可包括停止压缩机并接收来自另一来源的增压空气。在一个实例中，其他来源为设置在相邻机车发动机上的压缩机。在另一个实例中，其他来源为同一机车上的用于此目的的冗余压缩机。备份程序可设计来最小化对机车操作造成的全系统负面影响。这对于依赖增压空气进行操作的被视为关键性系统的系统（如制动系统）而言，尤为如此。在所述实例中，备份系统是必要的，以便防止机车停机。

[0066] 在一个实施例中，可使用一种基于曲轴移动来识别故障压缩机阀状态并且诊断该阀的状态的测试成套工具（test kit）。例如，测试成套工具可包括控制器，所述控制器可与连接到曲轴箱的一个或多个传感器通信并且可感测曲轴速度和/或旋转。控制器进一步可将来自一个或多个传感器的信号转换成表示故障阀状态和其严重性的输出。例如，故障阀的严重性可与曲轴的旋转量相关，因为随着泄漏状态的严重性增加，更多的空气被允许进入气缸中。

[0067] 在实施例中，一种方法用于往复式压缩机，以便通过识别关联活塞的移位来检测阀的泄漏状态。这一移位由预期没有活塞运动的时间段中穿过阀的空气流造成。用空气将贮存器填充至某个压力值，其中贮存器连接到包括位于闭合空气回路内的活塞的气缸，其中排气阀设置在贮存器与气缸之间。一旦贮存器被填充至所述压力值，即对活塞是否移位进行确定。在活塞移位的情况下输出信号，以便指示位于闭合空气回路内的阀的泄漏状态。关联活塞的移位通过传感器进行检测，所述传感器监测往复式压缩机内的曲轴位置。

[0068] 如本说明书中所描述，在一个或多个条件得到满足时，在压缩机周期中的时间段中预期没有活塞运动。条件可包括：是否已将贮存器填充到某个压力水平；是否已经达到涉及电动机的可与有害影响相关联的特定加热、做功（work）、电流吸取等的时间段；预编程的周期时间是否已经结束；或者促成有效电动机操作以产生存储在贮存器中的增压空气的其他度量。替代地或另外，即使在已经满足条件时，也可采用一个或多个附加评估，包括是否将功率从电动机输送到压缩机并且速度、移位和/或压力传感器是否输出相对于阈值显著的值。例如，从速度或移位传感器输出的值可能低于阈值而从压力传感器输出的值可能高于阈值，从而确定为无运动状态。

[0069] 在实施例中，一种方法用于往复式压缩机，以便通过识别关联活塞的移位来检测阀的泄漏状态。这一移位由预期没有活塞运动的时间段中穿过阀的空气流造成。在所述时间段中关闭卸载阀，以便促进往复式压缩机内的加压状态，所述卸载阀迫使打开通往空气压缩机中的一个或多个气缸的进气阀。

[0070] 在实施例中，一种方法用于往复式压缩机，以便通过识别关联活塞的移位来检测阀的泄漏状态。这一移位由预期没有活塞运动的时间段中穿过阀的空气流造成。在所述时间段中打开卸载阀，以便促进往复式压缩机内的未加压状态，所述卸载阀迫使打开通往空气压缩机中的一个或多个气缸的进气阀。

[0071] 在实施例中，一种方法用于往复式压缩机，以便通过识别关联活塞的移位来检测阀的泄漏状态。这一移位由预期没有活塞运动的时间段中穿过阀的空气流造成。往复式压缩机在机车内供应增压空气。

[0072] 在实施例中，一种方法用于往复式压缩机，以便通过识别关联活塞的移位来检测阀的泄漏状态。这一移位由预期没有活塞运动的时间段中穿过阀的空气流造成。一旦连接到往复式压缩机的贮存器达到或者超出某个压力水平值，所述时间段即开始。

[0073] 在实施例中，一种方法用于往复式压缩机，以便通过识别关联活塞的移位来检测阀的泄漏状态。这一移位由预期没有活塞运动的时间段中穿过阀的空气流造成。响应于识别出关联活塞的移位而输出信号。响应于所述信号输出而断开往复式压缩机的电源。

[0074] 在实施例中，一种方法用于往复式压缩机，以便通过识别关联活塞的移位来检测阀的泄漏状态。这一移位由预期没有活塞运动的时间段中穿过阀的空气流造成。响应于识别出关联活塞的移位而输出信号。响应于所述信号输出，通过音频警报、视觉警报、文本消息、电子邮件、即时消息或者电话呼叫中的一个或多个来通知人员。

[0075] 在实施例中，一种方法用于往复式压缩机，以便通过识别关联活塞的移位来检测阀的泄漏状态。这一移位由预期没有活塞运动的时间段中穿过阀的空气流造成。响应于识别出关联活塞的移位而输出信号。响应于所述信号输出使增压空气流从一个或多个其他来源流入往复式压缩机。

[0076] 在实施例中，一种方法用于往复式压缩机，以便通过识别关联活塞的移位来检测阀的泄漏状态。这一移位由预期没有活塞运动的时间段中穿过阀的空气流造成。输出与泄漏状态的严重程度相应的信号，其中所述严重程度根据关联活塞的移位而确定。

[0077] 在实施例中，测试成套工具包括控制器，所述控制器可基于在将贮存器填充到某个压力水平之后的时间段中的活塞移位来确定往复式压缩机的状态。所述活塞的移位指示往复式压缩机内的阀泄漏。一个或多个传感器检测在将贮存器填充至预定水平后与空气压力相关联的参数，其中所述控制器可与所述一个或多个传感器一起对参数测量值采样。

[0078] 在实施例中，测试成套工具包括控制器，所述控制器可基于在将贮存器填充到某个压力水平之后的时间段中的活塞移位来确定往复式压缩机的状态。所述活塞的移位指示往复式压缩机内的阀泄漏。控制器进一步可将曲轴速度转换成曲轴内的压力参数。

[0079] 在实施例中，测试成套工具包括控制器，所述控制器可基于在将贮存器填充到某个压力水平之后的时间段中的活塞移位来确定往复式压缩机的状态。所述活塞的移位指示往复式压缩机内的阀泄漏。在填充贮存器时并在其后的后续时间段中，卸载阀关闭。

[0080] 在实施例中，一种往复式压缩机包括多个活塞，每个活塞连接到曲轴并设置在相应气缸内。贮存器存储所述气缸输出的增压空气。排气阀允许将每个活塞所压缩的空气从所述相应气缸传送到贮存器。进气阀允许空气在活塞移位之前进入每个相应气缸。传感器在某个时间段中测量指示每个排气阀的泄漏状态的至少一个度量。多个活塞中的每一个在所述时间段开始时并非位于下死点位置中。

[0081] 在实施例中，一种往复式压缩机包括多个活塞，每个活塞连接到曲轴并设置在相应气缸内。贮存器存储气缸输出的增压空气。排气阀允许将每个活塞所压缩的空气从所述相应气缸传送到所述贮存器。进气阀允许空气在活塞移位之前进入每个相应气缸。传感器在某个时间段中测量指示每个排气阀的泄漏状态的至少一个度量。传感器测量曲轴位置，其中曲轴的位置指示所述阀的泄漏状态。

[0082] 在实施例中，一种方法用于可操作地连接到贮存器的往复式压缩机。将所述贮存器填充到达到或者超出某个压力水平。关闭设置在贮存器与一个或多个气缸之间的阀，其中每个气缸容纳一个活塞，所述活塞不处于下死点位置中。如果检测到活塞运动，那么输出信号以指示所述阀具有泄漏状态。

[0083] 本说明书使用实例来公开本发明（包括最佳模式），同时也使所属领域中的技术人员都能够实践本发明、包括制造并使用任何装置或系统并且执行所涵盖的任何方法。本发明的专利保护范围由权利要求书界定，并且可以包括所属领域中的技术人员所想出的其他实例。如果此类其他实例具有的结构元素与权利要求书的字面意义相同，或者如果此类其他实例包括的等效结构元素与权利要求书的字面意义并无实质差别，那么此类其他实例也在权利要求书的范围内。