摘要：壓縮機(jī)是將原動機(jī)的動力轉(zhuǎn)化成為氣體壓力能的機(jī)器，目前在石油、石化、化工等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，是工業(yè)生產(chǎn)的重要輔助設(shè)備，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、配件易損壞等，在使用過程中發(fā)生故障的頻率較高。文章從對往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷的現(xiàn)狀出發(fā)，對其在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的故障及原因進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的診斷方法。

關(guān)鍵詞：往復(fù)式壓縮機(jī)；故障診斷方法；振動診斷法；直觀診斷法；熱力診斷法 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TH457 文章編號：1009-2374（2016）17-0073-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.035

1 往復(fù)式壓縮機(jī)診斷方法研究現(xiàn)狀分析

往復(fù)式壓縮機(jī)是一種應(yīng)用廣泛的通用機(jī)械設(shè)備，在工作過程中經(jīng)常由于高耗損引發(fā)故障的出現(xiàn)，進(jìn)而難以維持工作的正常進(jìn)行，對于故障診斷技術(shù)的研究一直以來受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。在國內(nèi)，有的學(xué)者通過對往復(fù)式壓縮機(jī)缸蓋振動信號進(jìn)行分析，有的通過對缸內(nèi)氣體壓力的影響方面進(jìn)行分析，有的通過對壓縮機(jī)常規(guī)性能參數(shù)的監(jiān)測和控制方面進(jìn)行研究，力求改變目前操作人員憑經(jīng)驗判斷故障的局面；在國外，美國學(xué)者曾提出利用氣缸內(nèi)側(cè)的壓力信號圖像判斷氣閥故障及活塞桿的磨損，捷克學(xué)者對各個不同類型的壓縮機(jī)通過建立常規(guī)數(shù)據(jù)庫，確定評定參數(shù)來判斷壓縮機(jī)的工作狀態(tài)是否正常。然而，雖然引起各大學(xué)者的關(guān)注和尋求各種解決辦法，但是對故障診斷技術(shù)到目前為止還沒有一套成熟的得到認(rèn)可的診斷系統(tǒng)來獲取有效特征參數(shù)。

2 往復(fù)式壓縮機(jī)常見故障及措施

2.1 排氣溫度過高

排氣溫度過高主要是由于使用過程中出現(xiàn)冷卻情況或是排氣閥泄露造成的。

措施：通過降低進(jìn)口冷卻水的溫度或是增大冷卻水流量，將冷卻水溫控制在規(guī)定范圍內(nèi)，對冷卻器進(jìn)行定期的零件檢查與維修；通過測溫裝置對排氣閥進(jìn)行溫度檢測，如果過熱，則需拆開氣閥進(jìn)行修理，更換氣閥彈簧。

2.2 曲軸斷裂

曲軸斷裂軸頸與曲臂的圓角過渡處。曲軸斷裂產(chǎn)生的原因比較多：曲軸過渡圓角太小，熱處理時，圓角處理不到位；圓角有局部斷面突變，加工不規(guī)則；油孔處出現(xiàn)裂縫，潤滑油滲入后使裂縫逐漸擴(kuò)大，造成斷裂；長期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，減少使用壽命。

措施：適當(dāng)增大曲軸的過渡圓角，熱處理保持均勻；提高曲軸加工質(zhì)量和精確度；提高曲軸油孔的加工質(zhì)量；從壓縮機(jī)使用情況來講應(yīng)充分考慮曲軸強(qiáng)度問題，禁止超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3 軸承過熱

軸承過熱主要是由軸承間隙過小，潤滑油形成不了油膜，起不到冷卻的作用或是油泵出現(xiàn)故障造成斷油及油路堵塞等問題，致使軸承產(chǎn)生熱量引起的。軸承過熱將加快摩擦，產(chǎn)生的熱量不斷積累燒毀摩擦面造成重大事故。

措施：及時對軸承間隙做調(diào)整，將間隙控制在合適的范圍內(nèi)；提高潤滑油黏度，定期對油泵進(jìn)行檢查，疏通油路，促使軸承得到良好的潤滑。

2.4 連桿螺栓斷裂

連桿螺栓斷裂的原因表現(xiàn)在安裝或檢修螺栓緊固時產(chǎn)生偏斜，承受不均勻的載荷；長期使用產(chǎn)生塑性變型；連桿螺帽松動或開口銷折斷，連桿螺栓因承受過大的沖擊而被拉斷。

措施：應(yīng)使連桿螺帽的端面與連桿體上的接觸面緊密配合，必要時用涂色法進(jìn)行檢查；定期檢查連桿螺栓的受力和變型情況；安裝或檢修后，連桿螺栓一定要擰緊，必要時穿上新的開口銷，以免松動。

2.5 氣流脈沖引起的管路振動

氣流脈沖引起的管路振動是由氣流的脈動性和壓縮機(jī)未被平衡的慣性力和力矩兩方面引起的振動。

措施：注意彎管和異徑管的正確設(shè)計，使設(shè)計的管路長度要避開共振管長；現(xiàn)場采取消振措施，可增設(shè)緩沖器，還可以加節(jié)流孔板，或適當(dāng)增設(shè)管路支架來起到減振作用。

3 往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷方法

3.1 振動診斷法

出現(xiàn)故障的往復(fù)式壓縮機(jī)在振動及噪音上會出現(xiàn)差異性，通過對差異性的掌握可有效對往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)行故障診斷。針對往復(fù)式壓縮機(jī)在振動及噪音方面的不同表現(xiàn)研制出對其進(jìn)行監(jiān)測的振動監(jiān)測儀，但在使用過程中振動頻率過大，存在噪音不受控制、信號不平穩(wěn)等因素，使得振動監(jiān)測儀仍處于實(shí)驗階段，尚未全面普及。

3.2 直觀診斷法

作為往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷方法中最基礎(chǔ)的一種診斷方法，主要是工作人員通過身體感官（眼睛看、耳朵聽）及自身經(jīng)驗來診斷故障，這種診斷方法在準(zhǔn)確度上存在瑕疵，適用于故障的初步診斷或是在沒有檢測裝置情況下進(jìn)行應(yīng)急使用。目前壓縮機(jī)機(jī)械設(shè)備逐漸向自動化方向發(fā)展，直觀診斷法缺乏科學(xué)性，對診斷往復(fù)式壓縮機(jī)故障起不到關(guān)鍵性的作用。

3.3 熱力診斷法

熱力診斷法是借助儀器對往復(fù)式壓縮機(jī)各項數(shù)據(jù)進(jìn)行測量和分析，以達(dá)到故障診斷的目的，包括對壓縮機(jī)的油溫、水溫、排氣量、冷卻水量等數(shù)據(jù)信息的監(jiān)測。在對往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集時，由于不同部件出現(xiàn)故障在數(shù)據(jù)上表現(xiàn)不同，采用熱力診斷法在診斷和預(yù)測故障時容易缺乏準(zhǔn)確性，目前主要應(yīng)用于壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和監(jiān)測參數(shù)等方面。

3.4 油液診斷法

油液診斷法是一種比較特殊的故障診斷方法，包括油液中磨損信息分析和油液物理化學(xué)性能分析兩方面。診斷過程中，有關(guān)人員對往復(fù)式壓縮機(jī)中的油液進(jìn)行取樣，通過對油液自身屬性的分析和油液磨損信息的了解，掌握往復(fù)式壓縮機(jī)在運(yùn)行中是否存有故障。在對油液進(jìn)行分析時需引入大量現(xiàn)代的高新技術(shù)儀器，才可確保油液診斷的準(zhǔn)確性。

3.5 人工智能診斷法

該診斷方法是往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷過程中應(yīng)用最頻繁的一種方法，具有易于構(gòu)造、預(yù)測簡單、解釋機(jī)制強(qiáng)等優(yōu)勢，同時也具有推理機(jī)制簡單、專家知識不夠精確等缺陷，人工智能診斷法是在專業(yè)知識和大量實(shí)踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上建立一套具有人工智能的計算機(jī)程序，主要用于解決難度較大且復(fù)雜的故障問題。但人工智能診斷系統(tǒng)主要收集的是專家的意見，不能對知識進(jìn)行判斷，容易產(chǎn)生錯誤的知識應(yīng)用，造成故障診斷失敗。

4 往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷過程中的注意事項

4.1 完善診斷方法

從事往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷的技術(shù)人員，具有一定的技術(shù)優(yōu)勢，但是對理論知識的掌握存在不足，不利于新技術(shù)的使用，導(dǎo)致系統(tǒng)診斷方法過于單一，應(yīng)要求相關(guān)技術(shù)人員通過企業(yè)培訓(xùn)或是網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)來增強(qiáng)理論知識的學(xué)習(xí)與技術(shù)的創(chuàng)新，進(jìn)而推動往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷工作的提升，同時還應(yīng)加強(qiáng)計算機(jī)輔助實(shí)驗的開發(fā)工作。

4.2 強(qiáng)化全面診斷

通過對往復(fù)式壓縮機(jī)診斷方法的研究發(fā)現(xiàn)，各種診斷方法在診斷過程中都存在一定的缺點(diǎn)，不能做到對故障的全面診斷，要求有關(guān)人員在進(jìn)行往復(fù)式壓縮機(jī)診斷過程中注重全面性，采取小波分析、人工智能理論等多種分析技術(shù)相結(jié)合的方法，通過多種技術(shù)交叉應(yīng)用的方法彌補(bǔ)診斷上的片面性。

4.3 避免診斷失誤

在往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷的過程中，工作人員主要是對收集的信息進(jìn)行確定分析，以達(dá)到準(zhǔn)確的故障檢測的目的。但是在日常工作過程中，由于設(shè)備的落后、人員的疏忽等，故障監(jiān)測準(zhǔn)確率不高，間接采集到的信息帶有一定程度的不確定性，常常會出現(xiàn)誤診。因此，要想保障往復(fù)式壓縮機(jī)故障的診斷，就要對往復(fù)式壓縮機(jī)的故障信息進(jìn)行準(zhǔn)確的收集，提高信息的正確性。

同時，對于往復(fù)式壓縮機(jī)的在線狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷問題，還應(yīng)加深識別理論的研究與定量關(guān)系的研究，包括對氣閥的故障診斷、前期裂紋存在的預(yù)測、不同裂紋的類型長度等進(jìn)行深入研究。加強(qiáng)對傳感器與監(jiān)測儀的研制，建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，通過振動分析獲得往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷與參數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系。

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作者簡介：王磊（1986-），男，甘肅隴西人，青海油田格爾木煉油廠技術(shù)員，研究方向：機(jī)械檢維修。

（責(zé)任編輯：王 波）