关于往复压缩机故障诊断方法研究

关于往复压缩机故障诊断方法研究

王学昆

天津渤化永利化工股份有限公司 天津滨海新区 300451

摘要：往复压缩机属于工业领域极为关键的一个设备，其会严重影响到工业生产的安全，所以必须保证往复压缩机稳定的运行。但是往复压缩机的结构极其复杂，非常容易发生故障，而且故障还不会被马上发现，当发现时就已经产生了严重的损失，可见对往复压缩机故障诊断非常的重要，必须运用有效的诊断方法。

关键词：往复压缩机；故障诊断；诊断方法

往复压缩机常被用在天然气、石油和煤化工等各个领域，对工业生产安全具有很大的影响，所以必须保证其良好的运行，不过由于往复压缩机的组成零件较多，极易出现各种故障，同时这些故障都不容易被发现，时间一长就会造成很大的损失，如果严重还会导致人员受伤，所以必须选择适当的故障诊断方法，准确检测出往复式压缩机的各种故障。

一、故障识别与模拟的主要方法

为准确识别往复压缩机的故障，可采取以下两种识别方法，即典型故障识别法和信号识别法。

（一）典型故障识别法

因为往复压缩机的故障都很复杂，而且还无法可靠预测，所以可运用典型故障识别法进行检测，此方法的模拟过程包括四步：第一步，设立往复压缩机典型故障模拟平台。第二步，对泄漏量、位移、热力信号和振动信号展开检测，特别是振动信号。第三步，运用计算机技术，开发出自动诊断的技术。第四步，开发出故障诊断在线监测设备。

（二）信号识别法

因为往复压缩机的零件都是耦合的，所以其故障为非线性，就导致了故障信号识别非常困难。为有效识别信号，人们就开发出了许多处理方法，主要包括：1.时频识别法。其是运用时间轴对信号的形态展开研究，这样就能观察出信号的形态。2.小波及小波包识别法。小波识别能够使信号在不同的频带和时刻相分离。小波包识别能够把频带分的更细，把故障特征更加细化。3.PCA信号识别法。PCA识别法就是成立数理模型，从而得出特征向量，然后从大至小排列，找出关键的特征向量。4.HHT非平稳信号识别法。HHT信号识别法是把信号视作能够达到某种条件的固有模态函数与趋势项组合，然后通过分解和Hilbert变换，就能获得三维的Hilbert时频谱，最好对信号特征展开识别，此方法对往复压缩机的调频和调幅等信号具有较强的识别功能。

二、往复压缩机故障诊断方法

常用的往复压缩机故障诊断方法有五个，分别为：热力性能诊断法、振动诊断法、位移诊断法、油液诊断法和噪声诊断法，这些方法都是对特征信号展开全面的诊断和识别，从而判断压缩机的故障种类。

（一）热力性能诊断法

热力性能诊断法主要检测的就是温度，因为稳定是往复压缩机较为敏感的内容，根据温度变化就能清楚压缩机的各个零件是否正常，例如排气阀，如果排气阀的温度过高，则说明存在异常；再例如活塞杆，如果填料函的温度过高，则说明活塞杆存在故障。由此可见，温度诊断法非常的有效，在运用此方法的时候，仅在机体外安装传感器即可，不用调整壳体的结构，非常便捷。因为往复压缩机是周期性的运行，一个周期含有四个环节，分别为：吸气环节、压缩环节、排气环节和膨胀环节，所以通过压力变换情况就能知道压缩机存不存在故障。

（二）振动诊断法

振动也是往复压缩机较为敏感的部分，振动诊断常用于识别气阀、活塞杆、螺栓和连杆等零件，当这些零件发生故障时，振动信号就会变得异常。由于信号识别技术越来越成熟，使得振动信号诊断法也变得越来越准确，同时还扩大了识别的范围，现阶段振动诊断还可用于监测轴承、汽缸盖、汽缸侧壁和滑道箱等部分，能够准确监测振动信号，发现故障位置。

（三）位移诊断法

如果活塞杆发生断裂，则会导致其他的零件也被损坏，甚至还可能导致机组爆炸。因为活塞杆断裂是瞬间的，所以根本无法提前检测出来，只有断裂之后才能发生，如今还无法准确预测，只能借助位移传感器来监测活塞杆的下降程度，属于辅助措施。

（四）油液诊断法

油液诊断就是对压缩机的润滑油实施监测，此方法也是一种辅助方法，监测的内容主要包括：颗粒大小、颗粒形状及润滑油成分，主要通过分析铁谱、光谱及颗粒数来判断空压机的运动副损伤状况。另外，还有人发现可以借助对铜元素检测来判断故障，有人通过铜元素异常，发现了大头瓦裂开，从而防止了事故出现。

（五）噪声诊断法

噪声信号既包括机械运行信号，又包括环境和一些噪声源的信号，所以噪声监测也能辅助判断往复压缩机存不存在故障。此方法可通过噪声传感器实现，录入一些典型的故障噪声信号，以进行往复压缩机故障诊断。不过由于往复压缩机的故障非常多，一个故障可能引发多个信号变化，所以在诊断的时候，应当结合各个参数，综合的考虑，以准确诊断故障。另外，由于科技越来越先进，使得系统越来越智能，往复压缩机故障诊断设备也越来越先进、越来越精准。

四、往复压缩机故障诊断方法的发展情况

现阶段较为成熟的故障诊断内容有：活塞环断裂诊断、填料函故障诊断、活塞杆沉降诊断和气阀诊断，这些诊断结果都非常的可靠。其他零件故障诊断还不太可靠，尤其是活塞杆断裂诊断和曲轴连杆断裂诊断，现阶段还未发现可靠的诊断方法。由此可见，往复压缩机故障诊断方法还需要深入的探究，以全方面的诊断。但是当前我国的研究技术仍较少，很多方法都处于模拟状态，还需要进一步的实验和开发，同时往复压缩机的故障案例也没有系统化的收集，由此就严重缺少有关故障诊断方面的资料，还需要进一步的收集和整理，以成立健全的往复压缩机故障案例库，对故障诊断方法研究具有极大的协助作用，同时还能给往复压缩机故障诊断规范带来很大的帮助。

五、总结

通过上述内容可知，往复压缩机对工业生产具有很大的影响，既关系到工业生产效率，又关系到生产安全，所以必须对其故障展开良好的诊断，运用适当的方法诊断故障，从而很大程度的增大往复压缩机故障诊断的可靠性，促使往复压缩机故障诊断方法更好的发展。

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