【壓縮機網】摘   要：在石油化工行業中，往復式壓縮機是其中的關鍵設備，如果發生了故障，就會給石化企業的生產造成較大的損失，甚至會威脅人們的生命安全。故此，就需要采取科學的檢測預防手段，以便能夠及時發現故障并且加以解決。本文主要圍繞往復壓縮機的故障診斷方法進行研究。

 

　　關鍵詞：往復壓縮機；故障診斷；信號分析

 

　　在石油煉制、化肥工業等生產中，往復壓縮機是其中的重點裝備，該設備的運行穩定與否會直接影響到該行業的生產效率。往復壓縮機的運行是否安全穩定，與其故障診斷以及預測技術有著密切的關系，由于該設備的結構比較復雜，易損零部件比較多，這使得該設備的故障發生概率也比較大，一旦發生故障，就會帶來較大的經濟損失。基于此，圍繞往復壓縮機故障診斷方法進行研究具有重要。

 

　　1常見的故障識別方法

 

　　1.1典型故障試驗研究方法

 

　　往復壓縮機的故障類型較為復雜，而且故障的發生不可預測，在任何一臺往復壓縮機的使用周期內，都有較大的可能會發生故障，所以，選擇一臺壓縮機來進行故障模擬試驗，可以在一定程度上降低人力、物力以及財力。在對往復壓縮機進行故障診斷時，所包含的試驗方法有許多種，但是總的來說，可以將其分為以下幾個步驟。

 

　　(1)建立試驗臺，模擬往復壓縮機的事故發生。

 

　　(2)通過對以下幾種信號的處理：第一，振動信號；第二，位移信號；第三，熱力信號等。特別是需要對振動信號進行處理，對其與故障本身有關的振動特性進行提取。

 

　　(3)編寫相關算法，對自動診斷以及預警技術進行深入的研究。

 

　　(4)對智能化故障診斷在線監測系統進行開發。

 

　　1.2信號分析處理方法

 

　　在往復壓縮機運轉的過程中，其部件之間的相互耦合使得故障呈現以下幾種特性：一種是非線性特性，另一種則是調頻特性。這就導致對故障特征信號的分析以及處理變得異常困難。經過不斷的研究，得出了以下幾種信號處理分析方法。

 

　　1.2.1時頻分析法

 

　　時頻分析法指的是通過在時間軸上來對信號進行統計分析，它屬于一種傳統的故障信號分析法，能夠將信號的特征直觀的表現出來。頻譜分析指的是將時域信號轉變為頻域信號，經過傅里葉變換分解，分解為單一的諧波信號，這對穩態信號的處理有著較好的效果。故此，在旋轉機械領域，這種信號處理分析的方法應用較為廣泛。

 

　　1.2.2小波以及小波包分析

 

　　所謂小波分析，實際上就是時頻分析的延伸以及發展，即便是在不同的頻帶，不同的時刻，都可以實現信號的分離，這種分析法能夠有效的克服傅里葉變換的局限性。小波包分析指的是將頻帶劃分多層，并對沒有細分的高頻部分進行分解，這樣就能夠使故障特征的提取變得更加細化。在對非穩態信號的處理上，與傳統的時頻分析方法相比，小波包分析法更加的先進，在往復壓縮機特征信號的處理上得到認可。

 

　　1.2.3PCA信號處理方法

 

　　所謂PCA分析法，指的是通過建立數理模型，對特征信號數據進行分解，以便得到其特征向量，再將其進行排列，以尋求主特征向量。在對往復壓縮機氣閥進行故障診斷時，主特征向量就是一個較為重要的參數，可以將其作為氣閥故障溫度變化的特征參數，然后根據這個特征值的變化量來判斷故障。

 

　　1.3常見的監測診斷方法

 

　　往復壓縮機的特征參數信號主要包括振動信號、熱力信號、噪聲信號等。在這之中熱力信號又包括排氣壓力、排氣量等等。對這些信號進行監測分析，可以幫助判斷故障的主要類型。當前，較為常見的故障診斷監測方法有以下幾種。

 

　　1.3.1熱力性能監測法

 

　　在往復壓縮機中，溫度是一個非常敏感的特征參數，對溫度的變化進行監測，可以幫助維修人員了解壓縮機內部零件的工作狀態。例如如果排氣閥出現漏氣的現象，那么在吸氣的過程之中，就會出現倒吸的現象，這樣就會使氣閥的溫度不斷升高。在運用溫度監測這一方法之時，傳感器可以放在機體的外側，這樣就無需改變殼體結構，操作起來也非常的方便。

 

　　往復壓縮機在運轉過程中包括吸氣、壓縮、排氣、膨脹等。在這四個過程中，壓力呈周期性的變化，壓縮機是否處在一個正常的運行狀態之中，可以由缸內壓力變化曲線來反映。例如，如果吸氣閥出現泄漏的情況，那么其吸氣的過程壓力就會有所延長，其排氣過程就會有所縮短，而且膨脹過程曲線也會發生變化。因為壓力測點在缸內，所以在缸蓋或者其他的位置處要預留安裝孔，在運用壓力監測之時，需要注意這一點。

 

　　1.3.2噪聲監測法

 

　　在噪聲信號中，有機械設備運行的信號，這些信號不僅有周圍環境的信號，還有其他噪聲源的信號。故此，在往復壓縮機的故障診斷中，噪聲監測也可作為一種輔助手段。通過對噪聲傳感器的運用，對往復壓縮機中的典型故障噪聲信號進行分離提取是今后故障診斷的研究熱點。往復壓縮機的故障種類比較多，一個故障就會導致多個特征參數發生變化。故此，在對往復壓縮機進行故障診斷之時，需要對多參數之間的關聯性進行考慮，這樣就能夠對故障類型進行精確的識別。除此之外，在往復壓縮機故障診斷系統中，人工智能系統也被應用與其中，這樣就使得故障診斷技術取得了較大的發展，使其達到了智能化的高度。

 

　　1.3.3油液監測法

 

　　所謂油液監測，指的是將重點放到壓縮機潤滑油，對其進行油液分析，對樣品內磨損顆粒進行檢測，檢測其大小、形狀等，這種監測方法較為理想。例如，用鐵譜分析、光譜分析等方法來對壓縮機的磨損情況進行監測。

 

　　1.3.4振動測試

 

　　在往復式壓縮機的故障診斷中，振動測試分析法是其中最為基本的一種手段，也是其中最有效的一種手段。壓縮機的連接件的是否松動，其配合精度是否發生了變化，都可以通過振動信號反映出來。通過對振動信號的合理分析，可以幫助檢測人員獲得壓縮機狀態的豐富信息。

 

　　1.3.5鐵譜分析

 

　　在對壓縮機曲軸箱內運動副的磨損情況進行監測時，運用鐵譜分析是一個不錯的輔助方法。但是如果有許多個同種材質的運動副都存在著磨損故障時，該方法就存在著一定的局限性，會難以對故障的部位進行區分。故此，在檢測過程中，只能夠將其與其他方法相配合運用。

 

　　1.3.6沖擊脈沖法

 

　　在往復式壓縮機內，通常具有多個沖擊振源，這些沖擊信號較為強烈，隨意會將一些相對弱小的脈沖信號進行淹沒。故此，如果對壓縮機的滾動軸承來進行故障檢測，那么沖擊脈沖法則不能發揮功效，但是可以將其作為相對標準，來實現對本機的前后對比，一般可以將其用于同型號機組之間作類比判別。

 

　　1.3.7檢測工況參數

 

　　通過對壓縮機的以下幾方面參數進行監測，如排氣壓力、潤滑油量等，為查找壓縮機的有關部門的故障提供有用的信息。

 

　　2發展趨勢

　　現如今，以下幾種故障的診斷技術已經取得了較大的發展，技術變得越來越成熟，如活塞環磨損、氣閥故障、活塞桿沉降等。但是，在往復壓縮機的內部，有一些零部件的故障診斷較為困難，例如曲軸連桿的斷裂故障就很難識別，另外活塞桿的斷裂故障也難以診斷。有相關文獻提出，可以用監測曲軸逆向荷載的這種方法，來實現對活塞桿運行狀態的判斷，但是這種方法的可靠性不足。故此，當前對往復壓縮機的故障診斷研究還不夠全面。現如今，有的科研單位與石化企業的聯系還不是非常的密切，許多研究方法都處在實驗室的模擬階段，石化企業的故障案例數據沒有得到有效的利用，未能形成系統的知識數據庫。故此，需要加強科研單位與石化企業的交流合作，這樣就有助于故障案例知識庫的建立，也有助于典型故障診斷規范的形成。

 

　　3結語

　　綜上所述，往復壓縮機的結構較為復雜，零部件較多，所以發生故障的概率也較大，而一旦發生故障會對企業的生產造成較大的影響。因此，就需要采取相應的診斷方法。來對往復壓縮機的故障進行診斷。但是對各種特征信號的分析處理的方法有著一定的局限性，所以可以結合大量的故障案例數據庫，然后再將多種分析方法有機的結合起來，開發智能診斷系統，這樣就可以提高故障診斷的準確率。