狀態(tài)監(jiān)測分析儀在空壓機氣閥故障診斷中的應用

（中國石油獨山子石化分公司煉油廠，新疆 獨山子 833600）

狀態(tài)監(jiān)測分析儀在空壓機氣閥故障診斷中的應用

曹英棟 李 軍 陳 凱 王炎虎

（中國石油獨山子石化分公司煉油廠，新疆 獨山子 833600）

介紹了BH550狀態(tài)監(jiān)測綜合分析儀在往復式壓縮機氣閥故障診斷中的應用情況，通過對采集的數(shù)據(jù)進行分析，找出氣閥故障所在，避免了事故發(fā)生。

BH550；氣閥；包絡分析

加氫聯(lián)合車間共有9臺往復式壓縮機，產(chǎn)生故障多，其中氣閥故障占故障總數(shù)的60%以上。氣閥在運行中會產(chǎn)生壓力信號和振動信號，如對這些信號進行數(shù)據(jù)處理，可分析出氣閥組合中各中零件的故障信號，做到氣閥的預知性檢修，將有利于設備的長周期運行。

BH550狀態(tài)監(jiān)測綜合分析儀是基于Windows CE的高性能儀器，通過它可采集氣閥在運行中產(chǎn)生的振動信號，運用BH550客戶端分析軟件，對采集的加速度及沖擊進行分析，就可判斷出氣閥的實際工作狀態(tài)。

一、故障診斷原理

氣閥的振動信號為非平穩(wěn)信號，在現(xiàn)場無法確定氣閥故障的特征頻率，只能通過包絡、趨勢圖、波形圖等分析方法，從而判斷氣閥的運行狀態(tài)。

二、故障診斷方法

首先確定氣閥的采集參數(shù)：加速度、溫度、沖擊，并標定門限值、制定監(jiān)測周期（每周兩次）。把采集的數(shù)據(jù)上傳到客戶端電腦，使用客戶端軟件對采集的數(shù)據(jù)進行查看，對存在數(shù)據(jù)報警的氣閥進行分析。故障診斷過程可用框圖表示（圖1）。

三、診斷實例

圖1

1.案例1：加氫聯(lián)合車間加氫裝置K-101B壓縮機是公司級關鍵設備，2014年5月19日巡檢發(fā)現(xiàn)循環(huán)氫北缸氣閥有異響，通過加強對該壓縮機氣閥的監(jiān)測頻次，查看數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)部分氣閥監(jiān)測數(shù)據(jù)超標。循環(huán)氫南、北缸各有兩個進氣閥數(shù)據(jù)超標，分別是：IV311、IV312、IV301、IV302；新氫一級一個進氣閥，新氫二級一個進氣和一個排氣數(shù)據(jù)超標，分別是：IV101、IV201、OV201（圖2）。

加速度趨勢分析?？梢苑謩e查看各個氣閥近1個季度的運行狀態(tài)趨勢圖，并從趨勢圖上觀察這些氣閥，發(fā)現(xiàn)加速度都有上升趨勢。以氣閥IV311、IV312舉例，如圖3所示，3月份監(jiān)測氣閥運行加速度值分別為3.8m/s2、5.1m/s2，4月29日監(jiān)測數(shù)值已經(jīng)達到8.85m/s2、10.1m/s2。

圖2

圖3

包絡分析。IV311包絡波形圖在周期內(nèi)出現(xiàn)多個峰值，且毛刺較多，gie沖擊能量值不大（圖4），說明氣閥部件存在損壞，IV312 IV302跟上述氣閥包絡波形相似就不逐一說明；IV301包絡波形圖上整個監(jiān)測周期出現(xiàn)一個顯著的沖擊且能量相對較大，可以判斷氣閥受到一個較大的破壞力（圖5），IV101 IV201 OV201的包絡波形也很相似，在1個周期氣閥關閉時沖擊力較大，波形其它方面沒有異常。

圖4

圖5

圖6

2014年5月份對該壓縮機氣閥進行檢修，拆檢發(fā)現(xiàn)IV311、IV312、IV302氣閥彈簧卡子斷裂損壞，一個閥片嚴重吹蝕，IV301的卸荷器頂桿脫落，IV101、IV201、OV201閥片存在大量潤滑油。分析認為氣閥卸荷器卡簧損壞，造成卸荷器無法固定，在氣流的作用下不斷沖擊閥座，是監(jiān)測沖擊能量大的主要原因。

2.案例2：2014年3月14日上午，巡檢人員發(fā)現(xiàn)加氫裝置K-101B壓縮機循環(huán)氫缸有異響，隨后使用BH550去現(xiàn)場進行監(jiān)測診斷，監(jiān)測發(fā)現(xiàn)循環(huán)氫南缸兩個進氣閥加速度數(shù)據(jù)偏高（圖6），去操作室查看流量曲線，流量已經(jīng)出現(xiàn)明顯的下降趨勢，幾個小時內(nèi)從正常的93 000m3/h下降到86 000m3/h。

將采集的數(shù)據(jù)上傳，發(fā)現(xiàn)循環(huán)氫南缸的兩個進氣閥（東面閥號：IV301，西面閥號：IV302）數(shù)據(jù)超標，見圖6紅框標出。使用客戶端軟件查看IV301（循環(huán)氫南缸東面進氣閥）近1個月內(nèi)加速度趨勢圖（圖7），有突然上升趨勢，加速度值由3月14日的1.9m/s2突變到7.83m/s2，同樣方法查看IV302（循環(huán)氫南缸西面進氣閥）也存在突然上升的趨勢，以IV301為例。對采集的數(shù)據(jù)包絡分析，IV301（循環(huán)氫南缸東面進氣閥）的包絡波形（圖8）可以看出，存在一系列的較為均勻的沖擊，沖擊值相對大且呈現(xiàn)周期性的變化；IV302（循環(huán)氫南缸西面進氣閥）也存在一些均勻的沖擊，沖擊值不大，存在周期變換，從圖上明顯看出有一個峰值也存在周期變化，相對于其它，它的成分較大，見圖8中藍框和箭頭標出。

圖7

圖9

打開兩個閥的線性譜進行進一步分析，IV301（循環(huán)氫南缸東面進氣閥）在3 800Hz與4 600Hz這一頻帶上出現(xiàn)較為明顯的峰值，頻帶窄數(shù)值大，IV302（循環(huán)氫南缸西面進氣閥）在3 000Hz與4 600Hz這一頻帶上出現(xiàn)較為明顯的峰值，頻帶寬數(shù)值小，以IV301為例，見圖9藍框標出。

綜上分析得知IV301（循環(huán)氫南缸東面進氣閥）存在同一組件的損壞，且受力大均勻，IV302（循環(huán)氫南缸西面進氣閥）存在兩種或兩種以上組件的損壞，且有一組件損壞比較明顯。2014年3月15日對該機循環(huán)氫缸氣閥進行拆檢，發(fā)現(xiàn)IV301閥的彈簧已失效，IV302閥的內(nèi)、外兩個閥片已經(jīng)斷裂，且閥座結(jié)焦嚴重，還有部分閥片脫落閥座內(nèi)。

四、結(jié)語

BH550狀態(tài)監(jiān)測儀在加氫聯(lián)合裝置往復式壓縮機氣閥故障診斷中的應用具有較高的故障診斷率，實際運用中多次做到設備的預知性檢修，從而確保了設備的長周期運行，為今后壓縮機氣閥的故障判斷提供了很好的借鑒。

[1]郁永章等.壓縮機工程手冊[M].北京：中國石化出版社.

[2]竇唯.壓縮機技術(shù)[M].沈陽：沈陽氣體壓縮機研究所.

[3] 安定綱.往復式壓縮機技術(shù)問答[M].北京：中國石化出版社.

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