往复式压缩机的故障诊断研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 往复式压缩机的故障诊断研究 摘要：为了能够有效地进行往复 压缩机故障诊断，就相关问题进行了研 究。首先，分析了往复式压缩机的常见 故障及机理；其次，讨论了往复式压缩 机的故障诊断的基本要求；最后，研究 了往复压缩机的故障诊断的关键技术。 中国论文网 /2/view-12908071.htm 关键词：往复式压缩机；故障诊 断；机理 TB652 往复式压缩机的运动部件是一整 套曲柄连杆机构，在工作时不仅有加速 运动，同时也有减速运动，还有旋转运 动以及往复运动。往复压缩机在工作载 荷的作用下，作用在连杆、活塞、十字 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 头以及曲轴上的力包括惯性力、气体力 以及摩擦力。惯性力通常情况有两种， 分别是曲柄旋转时形成的旋转惯性力以 及活塞、十字头组件往复运动时产生的 往复惯性力，连杆运动时则同时存在这 两种惯性力的作用。在这些力中，气体 力和摩擦力属于机器的内力，不会传递 到基础上去，仅仅地影响中体、机身、 缸体、缸盖以及不同运动部件的受力状 态和往复压缩机的磨损以及功耗情况。 然而旋转惯性力、往复惯性力以及旋转 力矩都是随曲柄转角变化的自由力和力 矩，它们作用于机体轴承座上，经过地 脚螺栓传递到基础，从而使基础形成振 动。但是基础对机体的反作用力也会使 往复式压缩机产生振动。此外，从压缩 机的受力分析中可以知道，活塞力通过 连杆传递曲轴上的一个垂直于汽缸轴线 分力和十字头作用在滑道上的侧向力， 构成一个有使压缩机倾倒趋势的倾覆力 矩，该力矩也是一个随曲柄转角而周期 性变化的自由力矩，传递到基础，同时 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 也也将导致基础的振动。 1 往复式压缩机的常见故障及机 理 往复式压缩机故障按机理可分成 两大类：一类是流体性质的，属于机器 热力性能故障；另一类是机械性质的， 属于机械功能故障。引起故障的原因不 同，确定故障所采集的信号和使用的方 法也应有所不同。 （1）往复式压缩机热力性能的 故障及机理 常见往复式压缩机热力性能故障 类型及起因如下所示： （a）排气量不足：气阀泄漏、 活塞组件泄漏、填料漏气、管路连接法 兰垫片破损等； （b）压力不正常：压力表失常、 吸气压力低、气阀泄漏、油路堵塞、水 压不正常等； （c）温度异常：气缸拉伤、水 路故障、填料函故障、形位超差、气阀 泄漏等。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 根据相关的生产经验可以看出， 导致往复式压缩机热力故障的主要原因 主要包括填料函和气阀等易损件的故障。 填料函的故障能够使排气量减少、压比 失控等。根据相关资料可知，气阀故障 占往复式压缩机故障总数的 55，气阀 故障将导致压比失控、排气温度增加、 排气量减少等，甚至可拉毛气缸引起往 复式压缩机机组报废。在实际工业应用 过程中，现场操作人员通常依据它来进 行故障诊断。 （2）往复式压缩机机械功能的 故障及机理 常见往复式压缩机机械性能故障 类型及起因如下所示： （a）异常振动：间隙过大、管 路气流脉动、联接松动、过度磨损等； （b）异常响声：活塞故障、间 隙超差、联接松动等； （c）过热：气缸过热、轴承过 热、活塞杆过热、十字头过热等。 在生产过程中典型的机械故障有 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 阀片碎裂、十字头及活塞杆断裂、活塞 环断裂、汽缸开裂、汽缸和汽缸盖破裂、 曲轴断裂、连杆断裂和变形、连杆螺栓 断裂、活塞卡住与开裂、机身断裂和烧 瓦、电机故障等。根据现场应用可知， 气阀故障的诊断在往复式压缩机故障诊 断中是非常关键的，然而活塞杆断裂、 裂纹事故也较常见。因为运动件比较多， 大多数还是机械性能故障。 2 往复式压缩机的故障诊断的基 本要求 目前，国内大部分石化厂的设备 故障诊断，特别是往复式压缩机的故障 诊断，还没有进入应用科学方法来进行 故障诊断的阶段，主要原因在于往复式 压缩机的结构非常复杂，机组压力比较 高，有独立设定的闭路冷却水系统，采 用氮气密封系统，向填料函中间体内注 入连续氮气，以封住向外的泄漏氢气， 将启动、停车过程的各个步骤编成启动、 停止程序，只要启动程序各开机步骤即 可自动实现。压缩机控制采用主控室内 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 集中管理监测、控制、操作。由于这些 复杂的系统原因，对往复式压缩机的故 障诊断方法还不能满足生产的实际需要， 还存在许多的问题急待解决，如故障诊 断中的信息全面综合利用问题、诊断中 不确定性信息处理问题、诊断过程的智 能化问题等 只有通过采用先进的不确 定信息推理技术，实现故障的准确快速 诊断，才能提高往复式压缩机的快速故 障诊断与管理水平。诊断的原始依据除 了直接测量的数据外，还包括了大量的 经验和历史统计信息。这些信息往往具 有不确定性，并以概率的方式出现，诊 断中的故障和征兆之间的关系通常情况 有不确定性。无法有效地处理诊断领域 中的不确定信息，就意味着不能有效地 利用现有的信息进行有效的推理，显然 这样诊断的质量也难以保证。一种有效 的故障诊断模型和方法必须既能处理不 确定性问题，又能有效地表达和融合多 源信息。国内外有很多学者针对故障诊 断技术，进行了深入的研究，提出了许 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 多非常可行的诊断理论，如：故障树分 析方法、专家系统和神经网络分析方法 等。 3 往复式压缩机的故障诊断的关 键技术 往复式压缩机采用曲柄连扦传动 机构，运行中产生强烈的变向冲击和变 载冲击，以及活塞对缸套的横向撞击， 各气阀的阀门不断产生落座冲击， 加 之滚动轴承、管道、地基等各部位的振 动，混叠交织，彼此干扰，振动频率结 构十分复杂，给确诊故障带来了一定的 困难。因此，应该掌握实施监测诊断的 技术要点，从而能够获得较好的诊断效 果。 （l）合理布置测点 监测点是采集诊断信息的主要位 置，对准确地监测噪声源是非常关键的， 通常情况下应该符合以下基本要求： （a）可以充分地获取能够体现 往复式压缩机状态的真实信息，应尽可 能靠近被监测的部位； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 （b）每个部位的测点要与周围 其它干扰源隔离性好，且尽量避开信号 传递途中的分界面； （c）适宜安放探头或传感器； （d）能安全操作。由于我国目 前设计生产往复式压缩机， 尚未充分 考虑实施诊断的适检性问题，在现场选 择测点时往往遇到种种不便需根据上 述原则妥善处理。L 型往复式压缩机的 振动常用测点有：轴承部位；十字头滑 块部位；活塞、缸套部位；气阀部位， 地脚及地脚螺栓部位、电动机、排气管 (地脚螺栓可代表地基) 。每次监测诊断， 可根据监测的目的，测试所有的点，或 选测若干点，还能够添加其它的测点， 从而能够获取充分的诊断信息。 （2）常用的诊断手段 （a）振动测试 振动测试分析是诊断往复式压缩 机最基本、最有效的手段，往复式压缩 机各运动副的磨损连接件的松动，配 合精度的改变，通常情况下均可以通过 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 振动信号和相应的参数获得比较充分的 反映。对振动信号作多方面分析能够得 到体现往复式压缩机状态的大量诊断信 息。 （b）温度监测 往复式压缩机的许多零部件，在 强烈的冲击和摩擦条件下工作，所以温 度也是体现其某些位置状态变化的敏感 系数。尤其对监测十字头滑块、活塞等 部位的润滑、磨损及配合情况， 以及 反映冷却系统、气阀部件的工作状态都 是比较有效的。 (c)铁谱分析 铁谱分析用于监测往复式压缩机 曲轴箱内运动副的磨损情况，属于一种 非常理想的辅助手段。然而，当包括了 多个同种材质的摩擦副有磨损故障的情 况下，利用铁谱分析无法精确地区别故 障的位置。所以，其能当作一种辅助方 式和其余技术进行配合。 （3）实施状态判别 根据获得的状态信息，需要判别 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 往复式压缩机所处的状态，即是否存在 故障以及故障的原因、部位和程度。根 据我们的现场诊断经验，对往复式压缩 机采用相对标准、类比标准和综合判别 法对其进行状态判别，是简便有效的。 （a）相对标准判别法 用往复式压缩机在“良好” 状态下 的振动值作为“ 初始值” ，按照实际测试 获得的振值可以达到初始值的倍数来判 别往复式压缩机的工作状态。 （b）类比标准判别法 对同型号、同规格的往复式压缩 机，在相同的工况条件下，把相同部位 测得的参数值或各种图谱进行比较，从 两者的差异中判别设备的状态。 （c）综合判别法诊断比较复杂 的故障，往往采用多种手段，应用多种 分析方法，利用多个诊断标准实行综合 判别。 4 结论 在往复式压缩