往復式壓縮機故障診斷技術研究

摘 要 壓縮機管廣泛的應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、冶金化工和國防建設等各個部門。往復式壓縮機通過壓縮空氣產(chǎn)生高壓氣體進而產(chǎn)生強大的動力以驅(qū)動各種風力工具和機械。同時化工工藝中也需要壓縮機提供的高壓氣體加速化學反應的發(fā)生。但是往復式壓縮機型號不同并且結(jié)構(gòu)復雜，這就使得對壓縮機的診斷非常的困難，所以關于壓縮機故障的診斷方法也非常的復雜。本文敘述了往復式壓縮機故障診斷的現(xiàn)狀和意義，對常見的故障進行分析，介紹了一些常用的和常見的診斷方法。

關鍵詞 往復式壓縮機；故障診斷

中圖分類號 TH45 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)061-0162-02

隨著工業(yè)的發(fā)展，壓縮機被廣泛的應用于各個領域，往復式壓縮機在應用中有很大的優(yōu)勢，它有壓力大、排量范圍廣、產(chǎn)生的壓力穩(wěn)定和效率高的優(yōu)點。尤其是在制冷和低溫設備中，往復式壓縮機更是不可缺少的關鍵設備之一?？梢哉f往復式壓縮機以其廣泛的應用和我們的生活有著密切的不可分割的關系。

往復式壓縮機在生產(chǎn)過程中固然有著很大的優(yōu)勢，但是它的結(jié)構(gòu)比較復雜，易磨損件多，易故障件多，維修工作量大。頻繁的故障和較長的檢修時間常常造成整個生產(chǎn)工藝的中斷，直接影響到工廠的生產(chǎn)活動。因此，準確的對往復式壓縮機進行故障診斷，找出其中的問題進行預防和修復就顯得非常的必要。

機械故障診斷是隨著工業(yè)發(fā)展而發(fā)展起來的一門學科。這一學科隨著科技的進步和生產(chǎn)生活的需要迅速發(fā)展。往復式壓縮機故障診斷技術正是在往復式壓縮機的需索使用中發(fā)展形成的

技術。

發(fā)達國家由于工業(yè)化程度比較高，所以在往復式壓縮機故障診斷中也取得了較大成就。美國利用氣缸內(nèi)側(cè)的壓力信號圖像判斷氣閥故障及活塞環(huán)的磨損；捷克學者根據(jù)對千余種不同類型的壓縮機建立了常規(guī)性參數(shù)數(shù)據(jù)庫，確定評定參數(shù)，以判斷壓縮機的工作狀態(tài)等。國內(nèi)在往復式壓縮機故障診斷中也取得了一些成就，比如對往復式壓縮機的缸蓋振動信號進行過簡單分析以及復式壓縮機的監(jiān)測系統(tǒng)的研究。尤其是近年來人工智能在壓縮機故障診斷的應用中取得了更大的進步，有效的改變了傳統(tǒng)的對壓縮機的故障診斷完全依靠人的感官來操作的情況。但是由于往復式壓縮機結(jié)構(gòu)復雜，加上現(xiàn)代技術的局限性，使得目前的往復式壓縮機故障診斷技術仍然處于一個不斷發(fā)展的過渡時期，時至今日也沒有一個完善的得到大家認可的往復式壓縮機故障診斷技術。

往復式壓縮機常見的故障主要有兩類：一類是流體性質(zhì)的故障；另一類是機械性質(zhì)的故障。流體性質(zhì)的故障是指由具有流體性質(zhì)的氣體造成的，這種故障屬于熱力性能故障，具體表現(xiàn)為壓力不足、溫差異常。產(chǎn)生這種情況的原因是氣閥，活塞環(huán)，填料函，冷卻水路，吸氣濾清器等部位發(fā)生故障造成的。機械性質(zhì)的故障是和流體性質(zhì)故障相對的屬于機器動力性能故障，這種故障的表現(xiàn)是機器在運行的過程中產(chǎn)生異常的聲音、振動和過熱等現(xiàn)象。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是機器部件縫隙結(jié)合處發(fā)生了變化或者是機器的一些部位發(fā)生了諸如裂紋之類的問題。實踐表明往復式壓縮機的故障超過50%的問題都是出現(xiàn)在氣閥方面，而活塞桿斷裂的事故在占所有事故的25%，兩者合起來占了所有事故的絕大多數(shù)。因此及時的發(fā)現(xiàn)氣閥故障和活塞桿的問題在往復式壓縮機的安全使用和運行方面無疑有著重要的作用。

往復式壓縮機的應用原理決定了壓縮機的主要障礙基本都是由振動引起的，往復式壓縮機存在旋轉(zhuǎn)慣性力、往復慣性力及力矩這些都能夠引起振動。同時活塞式壓縮機由于間歇性排氣也回引起管路振動，同時在往復式壓縮機的運行中還能夠產(chǎn)生管道式共振，如果管道和機體的連接不夠堅固，在這種管道共振就會使其更加松動甚至引起管道破裂，引起嚴重的后果。

往復式壓縮機在安裝和使用不當?shù)那闆r下也會產(chǎn)生其他部位的振動，這些振動主要有氣缸部分振動和機體部分的振動兩

大類。

氣缸部分振動于是由于氣缸與底座調(diào)整不良，氣缸和活塞環(huán)磨損造成的。對于這種情況要科學調(diào)整氣缸的配件，經(jīng)常的對氣缸進行檢查并及時更換。在檢查的過程中共要著重對以下幾個方面進行檢查。

1）對氣缸和缸蓋之間進行檢查，它們之間的墊片松動也會引起氣缸的振動，一旦發(fā)現(xiàn)問題要及時的更換墊片。

2）氣缸余隙過小使得活塞在往返運動碰到閥座從而產(chǎn)生振動，這種振動會產(chǎn)生金屬撞擊的聲音。針對這種問題，要科學的合理的調(diào)整氣缸的余隙，以確?；钊谶\動的過程中不會碰到閥座。

3）就是由于螺母松動掉落到氣缸里造成的，這種情況造成的振動也是為嚴重的，能夠產(chǎn)生極為嚴重破壞作用，其具體的表現(xiàn)是產(chǎn)生敲擊的振動，一旦出現(xiàn)這種那個情況必須進行停機檢查并及時進行修復。

當然引起氣缸振動原因不止于這幾個方面的原因，此外還有很多的原因，這就需要結(jié)合具體的實踐經(jīng)驗進行具體的分析。

機體振動也是往復式壓縮機振動的一個重要方面。引起機體振動的原因有很多，這里就幾種常見的原因進行論述。

引起機體振動的一個最為常見的原因是由于往復慣性力和力矩沒有平衡好造成的。這是一個比較復雜的問題，因為不同的氣缸其慣性大小和方向是不一樣，這就意味著在設計和暗安裝的過程中要綜合考慮各種情況以保證往復慣性力和力矩沒的平衡。

機體安裝的不合理也是造成機體振動的一個重要原因。機體安裝中要保證曲軸中心線和機身滑道中心線的垂直，對稱平衡型壓縮機機身的主軸承同心，機身水平度也要符合要求，保證運動部件連接的牢固。只有這樣才能保證最大可能的減少機體振動。

當然氣缸振動和機體振動并不是完全割裂的，某種情況下兩者是相關的。氣缸振動有時候可以引起機體振動，這就要求我們在處理往復式壓縮機振動問題的時候，要首先清除氣缸振動。

關于氣流壓力脈動引起的故障分析問題。

氣流壓力脈動是由于往復式壓縮機在工作的過程中吸氣和排氣交替以及活塞的運動產(chǎn)生的氣流造成的壓力動脈。壓力脈動能夠給往復式壓縮機造成振動，從而帶來負面的影響，影響氣閥的工作乃至降低其使用壽命。實踐證明壓力脈動越不均，產(chǎn)生的振動就越大，對管道產(chǎn)生的破壞也就越大。但是壓力脈動是往復式壓縮機工作必然產(chǎn)生的是不可避免的，但是在一定的范圍內(nèi)事正常的現(xiàn)象，但是劇烈的脈動壓力卻是要避免的，否則會導致管道的破壞。

處理管道中的脈動問題是一個非常重要的問題。管道中的脈動從本質(zhì)上來說就是熱氣流造成的一種氣流沖擊，要想減少脈動沖擊就要降低其壓力受理不均，減小脈動的振動幅度。在管道中加裝消振器是一種較為常用的減震措施。常用的消振器主要有聲學濾波器、孔板等。由于在往復式壓縮機中管道式復雜的，所以合理的科學的配管設計也有助于降低管道中脈動沖擊。這就要求在設計中要避免氣柱共振的產(chǎn)生，同時在設計中還要對氣流脈動進行算計找出其分布規(guī)律使其在允許范圍之內(nèi)。

孔板消振是比較常見的一種消振措施，研究表明，在緩沖器的進口處安裝合適的孔板可以改變管道內(nèi)的波形，變管道內(nèi)的駐波為行波，這樣可以降低管道壓力不均的問題。但是要注意，只有當孔板離容器保持在一定的距離時才能夠起到消振的作用，距離過遠的時候則不能夠起到消振的作用。

往復式壓縮機常用故障診斷的一些常用的方法。

1）是小波分析方法。小波分析方法是利用振動信號對往復式壓縮機進行故障診斷。往復式壓縮機在工作的過程中一旦出現(xiàn)問題，會產(chǎn)生和正常情況下不同的振動信號。但是由于噪音等干擾因素的存在，這種非正常的振動信號不容易被發(fā)現(xiàn)。小波分析通過對信號進行分析可以明確的找出異常的振動信號從而發(fā)現(xiàn)問題的所在。

2）專家系統(tǒng)診斷辦法。專家體統(tǒng)診斷辦法是集計算機技術和人工智能為一體的往復式壓縮機故障診斷技術。這種技術能夠借助人類豐富的知識采取一定的搜索策略并通過推理的手段解決某一領域的困難問題。專家系統(tǒng)是指能夠處理苦難的具有專家知識儲備的計算機應用程序。往復式壓縮機結(jié)構(gòu)復雜，問題也是多樣的，單憑人類的思維和統(tǒng)計很顯然難以解決這些問題，專家系統(tǒng)診斷很好的解決了這些問題。它能夠很快的找出故障的根源并很快的解決問題，從而使損失降低到最低。

3）是聲波發(fā)射技術在故障診斷中的運用。聲音是由振動產(chǎn)生的，這就決定了往復式壓縮機內(nèi)部也會產(chǎn)生豐富的各種各樣的聲音。當往復式壓縮機內(nèi)部產(chǎn)生故障的時候其內(nèi)部也會產(chǎn)生與正常情況下不同的聲音，并以彈性波的形式傳播出去。

此外還有遺傳算法、模糊診斷法、改進G-P算法等。往復式壓縮機故障診斷方法要根據(jù)具體情況使用不同的診斷方法，要注意的是這些方法不僅可以單一的使用更多的時候要多中方法結(jié)合起來，以求以最快的速度找出其中的問題，降低生產(chǎn)過程中的

損失。

參考文獻

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