離心壓縮機(jī)故障分析及改進(jìn)措施

郭峰等

【摘 要】文章對離心壓縮機(jī)常見的故障進(jìn)行了分析，同時(shí)從整個(gè)設(shè)備的控制系統(tǒng)角度來說明了通過哪些措施可以降低整個(gè)設(shè)備的故障率，通過一段時(shí)間的使用，證明所提出的幾項(xiàng)措施是行之有效的。相信在未來的實(shí)際生產(chǎn)中一方面可以防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，保障了安全生產(chǎn)的進(jìn)行；另一方面也使現(xiàn)場維修有了一定的針對性，可以縮短設(shè)備的修理時(shí)間，節(jié)省維修費(fèi)用，為工廠帶來了可觀的直接和間接效益。

【關(guān)鍵詞】離心壓縮機(jī)；控制；故障

一、離心壓縮機(jī)的故障類型

離心壓縮機(jī)的故障類型比較多，其中90%屬于振動(dòng)問題，著重分析離心壓縮機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的振動(dòng)問題。

振動(dòng)故障是由不同的原因造成的，規(guī)劃離心壓縮機(jī)振動(dòng)故障的類型，如：（1）轉(zhuǎn)子偏移，臨界轉(zhuǎn)子之間的中心線，沒有在規(guī)定的位置上，明顯傾斜，此時(shí)離心壓縮機(jī)會長周期的振動(dòng)，解決轉(zhuǎn)子偏移時(shí)，要排除外力的干擾，實(shí)行熱態(tài)處理；（2）轉(zhuǎn)子彎曲，轉(zhuǎn)子軸沒有處于中心線處，如果是由轉(zhuǎn)子彎曲引發(fā)的離心壓縮機(jī)振動(dòng)，則需要采用對應(yīng)的修復(fù)措施；（3）轉(zhuǎn)子不平衡，當(dāng)離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子軸心線外側(cè)，呈現(xiàn)不平衡質(zhì)量時(shí)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)周期性運(yùn)轉(zhuǎn)偏離，離心壓縮機(jī)在轉(zhuǎn)子偏離的帶動(dòng)下，表現(xiàn)出振動(dòng)故障，此類故障需要檢查轉(zhuǎn)子是否出現(xiàn)質(zhì)量問題，重新平衡轉(zhuǎn)子。（4）軸承間隙過大、油質(zhì)變差、油溫過高、聯(lián)軸器不對中等常見故障，也均會表現(xiàn)出振動(dòng)故障，此類故障需要做出相應(yīng)的維修保養(yǎng)來解決。

二、壓縮機(jī)控制系統(tǒng)分析

1、PLC控制系統(tǒng)

壓縮機(jī)PLC控制系統(tǒng)采用瑞士Saia-burgess公司SaiaPCD1可編程邏輯控制器，另配4個(gè)擴(kuò)展模塊，一個(gè)是輸入型開關(guān)量模塊，接收啟停、急停等開關(guān)量信號；

一個(gè)是輸出型控制模塊，輸出控制電機(jī)、風(fēng)機(jī)及油泵啟?？刂菩盘?，輸出控制電磁閥通斷從而控制氣動(dòng)球閥開關(guān)的控制信號；另外2個(gè)是輸入型電流模塊，接收壓力傳感器、溫度傳感器監(jiān)測的現(xiàn)場信號，PLC邏輯控制見圖1.

2、輸入開關(guān)量

用于反映設(shè)備啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)是否達(dá)到規(guī)定：

①有啟動(dòng)、停止及急停3個(gè)開關(guān)量；②潤滑油油位，用于反映主機(jī)啟動(dòng)前曲軸箱油位是否達(dá)到規(guī)定，油位低時(shí)壓縮機(jī)無法啟動(dòng)，是個(gè)常閉開關(guān)；③潤滑油油壓，用于反映設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)油壓是否達(dá)到規(guī)定，油壓低時(shí)壓縮機(jī)停機(jī)，是個(gè)常開開關(guān)；④輔助潤滑，用于反映設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氣缸注油是否正常，注油間隔時(shí)間超標(biāo)使壓縮機(jī)停機(jī)；⑤控制壓力，用于反映設(shè)備啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)氣動(dòng)球閥氣動(dòng)頭氣源壓力是否達(dá)到規(guī)定，壓力低時(shí)壓縮機(jī)不啟動(dòng)或停機(jī)，是常閉開關(guān).

3、控制對象

壓縮機(jī)PLC控制系統(tǒng)通過控制預(yù)潤滑泵運(yùn)轉(zhuǎn)降低主機(jī)啟動(dòng)負(fù)載和預(yù)潤滑曲軸、連桿等，控制主電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)增壓，控制2臺風(fēng)機(jī)交替或同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)冷卻氣缸和潤滑油，控制電磁閥開關(guān)控制氣流走向，以下是其參數(shù)：①主電機(jī)，電壓380V，功率110kW，一臺；②風(fēng)機(jī)，電壓380V，功率3.5kW，2臺；③預(yù)潤滑油泵，電壓380V，功率2.2kW，一臺；④電磁閥，DC24V，10個(gè)，用于控制相應(yīng)的氣動(dòng)球閥開關(guān)；⑤氣動(dòng)球閥，10個(gè)，分別是進(jìn)氣閥、一級旁通閥、二級旁通閥、旁路閥、入口閥、調(diào)壓器旁通閥、中壓閥、高壓閥、出口閥、調(diào)壓器閥.

4、監(jiān)測點(diǎn)

壓縮機(jī)控制系統(tǒng)通過監(jiān)測點(diǎn)檢測壓力、溫度等參數(shù)，控制相應(yīng)對象啟停、運(yùn)轉(zhuǎn)和動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)壓力、溫度故障時(shí)的報(bào)警，保障設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行，控制系統(tǒng)參數(shù)見表1.

三、壓縮機(jī)控制原理

（1）按啟動(dòng)鍵，壓縮機(jī)PLC控制系統(tǒng)檢測低壓、高壓壓力預(yù)備啟動(dòng).（2）當(dāng)?shù)蛪旱陀谏舷?，高壓低于上限，壓縮機(jī)開始啟動(dòng).（3）PLC控制先啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，然后啟動(dòng)預(yù)潤滑油泵.（4）主電機(jī)啟動(dòng)，PLC控制相應(yīng)閥門打開，開始給高中壓供氣.（5）在壓縮機(jī)運(yùn)行期間，PLC控制系統(tǒng)監(jiān)測油壓、油溫、氣缸注油脈沖及各級壓力.（6）當(dāng)按停止鍵或監(jiān)測點(diǎn)出現(xiàn)報(bào)警故障，壓縮機(jī)停機(jī).

四、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的離心壓縮機(jī)故障診斷

離心壓縮機(jī)的故障與引發(fā)原因之間，存有非線性的關(guān)系，所以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷的方法，在根本上分析離心壓縮機(jī)的運(yùn)行，通過離心壓縮機(jī)自身的組織變化，診斷其在工業(yè)生產(chǎn)中的故障。

起初離心壓縮機(jī)的故障診斷，采用了譜圖的方式，但是譜圖診斷缺乏故障信號，無法準(zhǔn)確判斷故障類型，因此工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入到離心壓縮機(jī)故障診斷中。SOM根據(jù)離心壓縮機(jī)的運(yùn)行，構(gòu)成了分析與競爭同時(shí)存在的診斷系統(tǒng)，當(dāng)離心壓縮機(jī)出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，SOM會主動(dòng)判斷故障的屬性，由于屬性之間的神經(jīng)元具有權(quán)值連接，所以神經(jīng)元存在控制作用。SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為診斷離心壓縮機(jī)的故障，創(chuàng)建輸入層，通過輸入層判斷離心壓縮機(jī)對外界因素的反應(yīng)。離心壓縮機(jī)潛在的故障對SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在干預(yù)性，影響原本設(shè)定的參數(shù)，導(dǎo)致參數(shù)部分出現(xiàn)明顯的異同，而SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將故障信息做為判別條件，輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)，便于快速診斷出離心壓縮機(jī)的故障。

五、基于小波分析的離心壓縮機(jī)故障診斷

小波分析是除神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以外，離心壓縮機(jī)故障診斷的另外一種方式，同樣具備準(zhǔn)確診斷的能力。小波分析在離心壓縮機(jī)故障診斷中的原理是利用小波變換的過程，處理離心壓縮機(jī)的故障信號，其在故障診斷方面有一個(gè)明顯的優(yōu)勢，即：實(shí)現(xiàn)局部診斷，縮小故障識別的范圍，提高故障檢修的準(zhǔn)確度。分析小波分析在離心壓縮機(jī)故障診斷中的應(yīng)用，如下。

1、小波分析的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。小波分析在離心壓縮機(jī)故障診斷中同樣可以形成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，描述壓縮機(jī)的基本特性。小波分析獲取離心壓縮機(jī)潛在的故障信息后，會調(diào)節(jié)參數(shù)，與預(yù)先設(shè)定的相吻合，待參數(shù)調(diào)節(jié)完成后，小波分析逐步降低輸入值，層次性分解離心壓縮機(jī)傳遞出的故障信號，準(zhǔn)確判斷離心壓縮機(jī)的故障。例如：離心壓縮機(jī)表現(xiàn)出故障特征后，小波分析會將故障信息傳達(dá)出的參數(shù)劃分成三個(gè)層次，完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，第一層是輸入層，主要是小波變換后，在離心壓縮機(jī)內(nèi)獲取的故障參數(shù)，具有明顯的特征向量；第二層是輸出層，用于形成故障診斷的模型，體現(xiàn)小波分析神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分析作用；第三層是隱含層，此部分的神經(jīng)元數(shù)目比較多，構(gòu)成了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在小波分析故障診斷中發(fā)揮評估與評價(jià)的作用，明確診斷出離心壓縮機(jī)的故障。

2、小波分析的診斷算法。小波分析在離心故障中的診斷算法，用來比對預(yù)設(shè)與實(shí)際數(shù)據(jù)，同時(shí)將兩者的誤差做為目標(biāo)函數(shù)的根本，適當(dāng)調(diào)整診斷結(jié)果，促使其滿足小波分析的調(diào)整條件，以此來診斷出故障結(jié)果。小波分析的診斷算法可以分為兩個(gè)部分，分析如：（1）前向計(jì)算，按照小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算起點(diǎn)，逐層推進(jìn)計(jì)算，此算法流程中，必須確定前一層的數(shù)據(jù)信息后，才能進(jìn)行后一層的輸出，保障數(shù)據(jù)傳播階段的準(zhǔn)確性，避免遺漏離心壓縮機(jī)的故障信息，前向計(jì)算在小波分析的診斷算法中，屬于前向傳播，具備準(zhǔn)確計(jì)算的優(yōu)勢，規(guī)避故障診斷算法中不確定的影響因素；（2）權(quán)值調(diào)整，此流程部分需要以輸出層為起點(diǎn)，根據(jù)小波分析之間的計(jì)算層次，依次執(zhí)行權(quán)值計(jì)算，在此基礎(chǔ)上，調(diào)整權(quán)值的數(shù)據(jù)，其與前向計(jì)算存在明顯的不同，小波分析將此部分診斷算法定義為反向傳播，用于規(guī)避計(jì)算中的誤差。

結(jié)束語

分析離心壓縮機(jī)的故障時(shí)可以得出，其在工業(yè)運(yùn)行中具有多樣化的表現(xiàn)，增加了故障診斷的壓力。離心壓縮機(jī)的故障診斷，基本采用的是科技含量比較高的診斷技術(shù)，通過準(zhǔn)確的診斷，識別離心壓縮機(jī)中的故障，控制其在工業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)揮離心壓縮機(jī)的工作優(yōu)勢，進(jìn)而優(yōu)化離心壓縮機(jī)工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境，提高效益能力。

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