往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)探討

竇宗香（中石油青海油田分公司格爾木煉油廠，青海 格爾木 816000）

故障診斷技術(shù)能夠提高往復(fù)式壓縮機(jī)的工作效率，拓寬壓縮機(jī)的使用范圍，完善壓縮機(jī)的運(yùn)行環(huán)境。往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)行環(huán)境比較復(fù)雜，采用故障診斷技術(shù)，能夠準(zhǔn)確的分析出壓縮機(jī)內(nèi)潛在的隱患，掌握壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，維護(hù)往復(fù)式壓縮機(jī)的性能。

1 往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)分析

根據(jù)往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)行，分析故障診斷中的技術(shù)方法，預(yù)防壓縮機(jī)故障。具體的故障診斷方法如下：

1.1 專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)在故障診斷中較為常用，將其應(yīng)用到往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷中，提升診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。往復(fù)式壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍廣，采用專家系統(tǒng)完成故障診斷，具有實(shí)踐的優(yōu)勢(shì)。

分析專家系統(tǒng)在往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)中的應(yīng)用過程，如：(1)獲取與壓縮機(jī)相關(guān)的專家知識(shí)，通過專家交談、查閱書籍的方法，完善專家系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)知識(shí)，例如排氣量異常檢測(cè)，觀察Q=V·n·λV·λP·λT·λL公式中的參數(shù)變化，判斷往復(fù)式壓縮機(jī)的狀態(tài)，常見的公式還有：溶劑系數(shù)λV=1-α(ε1/m-1)、排氣溫度Td=T·εk；(2)往復(fù)式壓縮機(jī)專家系統(tǒng)內(nèi)，專家知識(shí)形成數(shù)據(jù)庫(kù)，其可根據(jù)壓縮機(jī)的狀態(tài)表現(xiàn)，迅速檢索數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的專家信息，借助故障樹的方式分析壓縮機(jī)故障，故障樹中的內(nèi)容有：閥座損壞、聯(lián)接松動(dòng)、儀表失準(zhǔn)等，為故障診斷提供依據(jù)；(3)專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)在運(yùn)行一段時(shí)間后，要根據(jù)往復(fù)式壓縮機(jī)的狀態(tài)，實(shí)行維護(hù)，將新故障中專家分析的結(jié)果，寫入知識(shí)庫(kù)內(nèi)，以便下次診斷壓縮機(jī)中同樣的故障。

1.2 小波分析

往復(fù)式壓縮機(jī)發(fā)生故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量異常的振動(dòng)信號(hào)，不同頻段的振動(dòng)信號(hào)，代表了壓縮機(jī)的故障特征[1]。小波分析既可以診斷往復(fù)式壓縮機(jī)的在線故障，也能分析出故障預(yù)兆的相關(guān)信息。目前，往復(fù)式壓縮機(jī)的故障診斷技術(shù)中，在小波分析中引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充小波分析中的不足，完善了壓縮機(jī)的在線診斷系統(tǒng)。例如：往復(fù)式壓縮機(jī)中的故障訓(xùn)練樣本，完成在線信號(hào)采集后傳輸?shù)叫盘?hào)消噪階段，故障樣本進(jìn)入到小波包分解與單支重構(gòu)階段，經(jīng)小波分析后提取故障特征，將多信息向量的融合傳入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練與診斷內(nèi)，細(xì)化診斷小波分析后的故障信息，最終輸出診斷的結(jié)果。小波分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的融合，彌補(bǔ)了兩者的缺陷，在氣閥泄漏、活塞組件泄露、氣缸組件泄露、基礎(chǔ)聯(lián)動(dòng)松動(dòng)等故障中有實(shí)踐性的應(yīng)用。

1.3 線性回歸分析

往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷，線性回歸分析分為一元和多元兩種。以一元線性回歸分析方法為例，分析其在故障診斷技術(shù)中的應(yīng)用。一元線性回歸分析中，包含自變量、因變量?jī)煞N因素，形成一元線性關(guān)系，實(shí)測(cè)往復(fù)式壓縮機(jī)的信息，構(gòu)建回歸模型，研究往復(fù)式壓縮機(jī)故障信息的相關(guān)性問題，在一元線性回歸關(guān)系中，設(shè)計(jì)故障自變量信息x和因變量y，x=x1、x2，…，xn，對(duì)應(yīng)的y=y1、y2，…，yn，其中，(x1，y1)，(x2，y2)，…，(xn，yn)符合一元線性回歸關(guān)系，由此構(gòu)建一元線性回歸分析的模型，可用于檢測(cè)往復(fù)式壓縮機(jī)中壓力不均勻度、振動(dòng)烈度的現(xiàn)行關(guān)系，得出故障診斷的結(jié)果。

1.4 聲發(fā)射技術(shù)

聲發(fā)射技術(shù)，是往復(fù)式壓縮機(jī)故障在線診斷中的典型。聲發(fā)射源在壓縮機(jī)中傳輸，進(jìn)入傳感器的耦合界面并通過傳感器，此時(shí)由聲發(fā)射儀接收信號(hào)，處理后顯示故障診斷的數(shù)據(jù)[2]。往復(fù)式壓縮機(jī)的狀態(tài)，能夠通過聲發(fā)射技術(shù)顯示出來，快速提取故障信號(hào)。例如：往復(fù)式壓縮機(jī)樣品檢測(cè)中，聲發(fā)射技術(shù)采集了壓縮機(jī)的信號(hào)，信號(hào)分為有故障壓縮機(jī)AE信號(hào)檢測(cè)和正常壓縮機(jī)AE信號(hào)檢測(cè)，經(jīng)聲發(fā)射技術(shù)分析后，得出信號(hào)的特征，比對(duì)差別故障的基準(zhǔn)，明確故障診斷的信息。

2 往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷中的注意事項(xiàng)

往復(fù)式壓縮機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，推進(jìn)了故障診斷技術(shù)的發(fā)展，故障診斷始終是一項(xiàng)難點(diǎn)內(nèi)容，結(jié)合故障診斷技術(shù)在往復(fù)式壓縮機(jī)中的應(yīng)用，例舉故障診斷中的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)。

第一，往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)中，以小波分析為基礎(chǔ)的，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或?qū)＜蚁到y(tǒng)相結(jié)合的技術(shù)，需考慮非定常信號(hào)的影響，規(guī)范處理此類信號(hào)，避免影響故障診斷的結(jié)果。

第二，深入研究故障診斷中的定量關(guān)系，預(yù)測(cè)引起故障的相關(guān)原因，降低故障診斷及故障處理的難度，利用定向關(guān)系中的故障原因，提高解決故障的效率。

第三，按照往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)的運(yùn)行狀態(tài)，規(guī)劃完善專家系統(tǒng)的周期，及時(shí)補(bǔ)充專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)中的內(nèi)容，同時(shí)推進(jìn)信息化工作的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)專家系統(tǒng)的全方位診斷。

第四，往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷系統(tǒng)中，注重?cái)?shù)學(xué)模型的構(gòu)建與應(yīng)用，因?yàn)閿?shù)學(xué)模型是故障診斷技術(shù)中的難點(diǎn)，壓縮機(jī)故障診斷中一旦涉及數(shù)學(xué)模型的知識(shí)，就會(huì)潛在發(fā)生數(shù)據(jù)缺陷的可能性，所以結(jié)合往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷，理清數(shù)學(xué)模型中的關(guān)系，特別是特征參數(shù)的控制，完善數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用，支撐故障診斷技術(shù)在往復(fù)式壓縮機(jī)中的應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合往復(fù)式壓縮機(jī)中的故障研究，提出可用的故障診斷技術(shù)，解決壓縮機(jī)中的故障問題。往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷的過程中，注意相關(guān)事宜的控制，明確壓縮機(jī)的故障原因后再進(jìn)行診斷，提高故障診斷技術(shù)的準(zhǔn)確性，避免影響壓縮機(jī)的診斷結(jié)果。

[1]李芳.往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)研究[D].東北石油大學(xué),2011.

[2]張威.基于分?jǐn)?shù)階Fourier變換的往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷方法研究[D].東北石油大學(xué),2014.