淺談往復(fù)壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

侯林岐 許永成（陜西煤業(yè)化工集團(tuán)天元化工有限公司，陜西 榆林 719319）

淺談往復(fù)壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

侯林岐 許永成（陜西煤業(yè)化工集團(tuán)天元化工有限公司，陜西 榆林 719319）

往復(fù)壓縮機(jī)是很多大型機(jī)械中的重要組成部分，因此往復(fù)壓縮機(jī)在工業(yè)發(fā)展中的作用凸顯出來，現(xiàn)在很多往復(fù)壓縮機(jī)上都安裝了在線監(jiān)測系統(tǒng)，及時分析往復(fù)壓縮機(jī)的工作狀況，盡可能的將故障消除在萌芽階段，本文分析了往復(fù)壓縮機(jī)中常見的故障診斷方法，結(jié)合實際案例證明在線監(jiān)測診斷技術(shù)在實際故障檢測中的重要作用，最后筆者分析了往復(fù)壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢。

往復(fù)壓縮機(jī)；在線監(jiān)測；故障診斷

1 往復(fù)壓縮機(jī)常見故障

現(xiàn)階段，往復(fù)壓縮機(jī)是一種容積式壓縮機(jī)，其具有壓力適用范圍廣、壓縮效率高和工作壓力穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，使得其在工業(yè)中具有較為廣泛的應(yīng)用，當(dāng)往復(fù)壓縮機(jī)工作時，零部件可能會受到慣性力、氣體壓力和相對運(yùn)動表面產(chǎn)生的摩擦力，并且往復(fù)壓縮機(jī)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，由于多種力的作用，使得零部件的摩擦受損嚴(yán)重，當(dāng)零部件受損嚴(yán)重時，就會出現(xiàn)各種故障問題，如果故障不能夠得到及時消除，容易造成安全事故，在煤礦產(chǎn)業(yè)中如果壓縮機(jī)出現(xiàn)故障，沒有得到及時排除時，很可能會產(chǎn)生嚴(yán)重的人員傷亡問題和經(jīng)濟(jì)損失問題，對企業(yè)發(fā)展和工人的安全都是巨大的打擊。

2 往復(fù)壓縮機(jī)故障監(jiān)測診斷方法

往復(fù)壓縮機(jī)可用于多種行業(yè)之中，尤其是在煤礦產(chǎn)業(yè)中因為涉及到較多的大型儀器，因此往復(fù)壓縮機(jī)在煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占據(jù)重要地位，現(xiàn)在為了加強(qiáng)對往復(fù)壓縮機(jī)故障檢查力度，在其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中安裝了很多傳感器，如溫度、壓力、振動、位移（測量活塞桿沉降）等傳感器，形成較為復(fù)雜的在線監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測往復(fù)壓縮機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)在運(yùn)行時的狀態(tài)，避免故障出現(xiàn)后嚴(yán)重化，減小事故發(fā)生的可能性。

2.1 工況熱力參數(shù)法

熱力參數(shù)法是根據(jù)往復(fù)壓縮機(jī)的熱力參數(shù)判斷設(shè)備及其零部件運(yùn)行狀況的一種辦法，現(xiàn)在能夠監(jiān)測到的熱力參數(shù)包括往復(fù)壓縮機(jī)進(jìn)氣溫度和排氣溫度溫度，壓力、冷卻水、潤滑油的溫度、壓力和流量，當(dāng)涉及到的參數(shù)發(fā)生變化時，要及時查找出引起變化的原因，判斷是否因為出現(xiàn)故障而引起參數(shù)變化。

2.2 振動檢測分析法

轉(zhuǎn)動聲學(xué)檢測法主要是指通過對機(jī)械震動、噪聲信號檢測、分析和處理，從而達(dá)到尋找機(jī)械內(nèi)部故障目的的一種方法，從理論上來講，往復(fù)壓縮機(jī)其內(nèi)部發(fā)生震動而產(chǎn)生的噪音發(fā)射出來的信號信息較多，可以通過判斷信號發(fā)出的信息而分析內(nèi)部故障，該方法分析故障較為簡單，也是目前往復(fù)壓縮機(jī)故障分析最常用的一種手段，目前氣閥振動信號的分析處理方法主要包括頻譜分析法、時域分析法和包絡(luò)分析法三種，通過使用這些方法能有效且快速的判斷出設(shè)備是否出現(xiàn)故障，從而降低經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

2.3 氣體泄漏監(jiān)測法和油液分析法

氣體泄漏監(jiān)測法主要是針對氣閥和填料槽磨損故障進(jìn)行診斷，油液分析法是根據(jù)潤滑油中技術(shù)含量來評定往復(fù)壓縮機(jī)不同摩擦部位的摩擦程度，從而判定故障發(fā)生率，油液分析法在往復(fù)壓縮機(jī)故障分析中是常見的一種辦法，尤其是在發(fā)動機(jī)中的往復(fù)壓縮機(jī)上使用較多，將其應(yīng)用于監(jiān)測曲柄連桿機(jī)構(gòu)的磨損狀況應(yīng)是一種比較理想的輔助手段。

3 往復(fù)壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用

3.1 往復(fù)壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)在往復(fù)壓縮機(jī)故障診斷過程包括了信號檢測、特征提取與選擇和狀態(tài)識別三大部分，信號檢測是故障診斷的重要步驟之一，信號捕捉的準(zhǔn)確性和分析的準(zhǔn)確性與后續(xù)的兩大步驟分析效果息息相關(guān)。在往復(fù)壓縮機(jī)故障診斷中常用的監(jiān)測方法有工程熱力差入法、轉(zhuǎn)動監(jiān)測分析法、磨損位移監(jiān)測法和油液分析法等多種方法，并且這些方法在我國和其他各個國家都已經(jīng)研究的很成熟，并且對其各個環(huán)節(jié)的參數(shù)都進(jìn)行了限定或確定，并且能夠確定曲軸連桿機(jī)構(gòu)的振動狀況和活塞環(huán)的磨損情況是有機(jī)殼的轉(zhuǎn)動和活塞桿下沉情況來分析的。

3.2 往復(fù)壓縮機(jī)未來發(fā)展方向

目前往復(fù)壓縮機(jī)的特征提取方法也包括時域特征提取法、頻域特征提取法、時頻域特征提取法三種，但是往往會因為往復(fù)壓縮機(jī)監(jiān)測信號不平穩(wěn)和周圍環(huán)境噪音影響較大等多方面的原因，使得往復(fù)壓縮機(jī)特征參數(shù)不準(zhǔn)確，因此常常不能作為參考資料用于往復(fù)壓縮機(jī)故障診斷中，但是這些特征參數(shù)可以作為故障初判的參考資料，因此尋找出能夠消除噪音的方法，或者是尋找出噪音敏感性低的特征參數(shù)是往復(fù)壓縮機(jī)故障監(jiān)測系統(tǒng)未來發(fā)展的重要方向。

頻域特征提取方法主要是指對往復(fù)壓縮機(jī)測試信號進(jìn)行的各種譜分析，包括頻譜率、譜包絡(luò)、譜時間序列分析等，特別適合分析旋轉(zhuǎn)機(jī)械。而且在往復(fù)壓縮機(jī)故障診斷中常常使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、支持向量機(jī)方法和人工免疫法來確定往復(fù)壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和靜止?fàn)顟B(tài)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法需要參考之前大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)和樣本來輔助分析機(jī)械狀態(tài)，但是該方法在現(xiàn)實生活中很難以達(dá)到其使用要求，因此限制其使用范圍。但是另外兩種方法的出現(xiàn)主要是為了彌補(bǔ)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法中存在的不足，解決需要大量訓(xùn)練樣本的難題，因此這兩種方法可以使用范圍也在不斷的擴(kuò)大，逐漸呈現(xiàn)出取代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的趨勢。

3.3 往復(fù)壓縮機(jī)在煤礦產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

往復(fù)壓縮機(jī)的故障原因種類很多，因此需要較多的特征方法進(jìn)行識別和分析，各類算法和檢測方法都不能夠單獨(dú)的使用在故障檢測中，尤其是不能在煤礦行業(yè)的往復(fù)壓縮機(jī)故障檢測中使用，因為煤礦行業(yè)對往復(fù)壓縮機(jī)的安全度要求較高，在對其進(jìn)行故障檢測時壓縮機(jī)的特征提取方法和故障診斷方法都需要結(jié)合多種具體方法相互使用，確定往復(fù)壓縮機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，確保壓縮機(jī)安全運(yùn)行。

4 結(jié)語

目前正在使用的往復(fù)壓縮機(jī)故障檢測系統(tǒng)關(guān)注的是技術(shù)部件的工作狀態(tài)，而忽略了運(yùn)行時的運(yùn)行參數(shù)變化情況，因此在未來保護(hù)壓縮機(jī)故障檢測系統(tǒng)更應(yīng)該重視這方面，實現(xiàn)基礎(chǔ)的多元信息融合，增加運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行故障之間的內(nèi)在聯(lián)系，提高故障檢測率，避免出現(xiàn)大量的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

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