往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷方法解析

孫建軍

[摘 要]本文對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的工作原理和工作程序等做了實(shí)地探究考察，發(fā)現(xiàn)復(fù)式壓縮機(jī)在工作過(guò)程中可能出現(xiàn)的故障，對(duì)這些故障的出現(xiàn)原因及解決方法進(jìn)行分析研究，將常用的故障診斷方式列舉在文中，為往復(fù)式壓縮機(jī)的當(dāng)前使用和未來(lái)發(fā)展前景做出分析預(yù)測(cè)。

[關(guān)鍵詞]往復(fù)式壓縮機(jī)；故障診斷；分析；展望

中圖分類(lèi)號(hào)：TH45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）13-0008-01

1 往復(fù)式壓縮機(jī)工作原理

往復(fù)式壓縮機(jī)是容積式壓縮機(jī)的一種，利用高靜壓力，可以使一定容積內(nèi)的氣體，經(jīng)過(guò)壓縮后，順利吸入或排放出某個(gè)密閉的空間，用曲軸和連桿相互聯(lián)系，用連桿聯(lián)系活塞上下運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，缸內(nèi)氣體的實(shí)際容積發(fā)生一定的改變，活塞運(yùn)動(dòng)方向朝下，則增大缸內(nèi)氣體容積，此時(shí)進(jìn)氣閥打開(kāi)，同時(shí)關(guān)閉排氣閥，于是空氣被吸入缸內(nèi)，一個(gè)進(jìn)氣過(guò)程得以完成；如果活塞運(yùn)動(dòng)方向朝上，則氣缸內(nèi)的容積縮小，此時(shí)應(yīng)打開(kāi)出氣閥，同時(shí)保持進(jìn)氣閥關(guān)閉，一個(gè)氣體壓縮過(guò)程就此完成。

2 往復(fù)式壓縮機(jī)故障的種類(lèi)及原因

往復(fù)壓縮機(jī)擁有相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)組織、內(nèi)部部件極其容易損耗，導(dǎo)致故障的經(jīng)常性出現(xiàn)。因此往復(fù)壓縮機(jī)會(huì)由于各種原因出現(xiàn)非正常停機(jī)狀況。導(dǎo)致這種狀況出現(xiàn)的原因中，氣閥、填料密封、活塞環(huán)是最容易導(dǎo)致往復(fù)式壓縮機(jī)出現(xiàn)工作故障的三個(gè)主要部件，但是同時(shí)曲軸、連桿、十字頭、活塞桿等依靠動(dòng)力傳動(dòng)的部件出現(xiàn)事故的可能性較弱，但是一旦出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)釀成不可預(yù)估的后果。往復(fù)式壓縮機(jī)組在日常生產(chǎn)過(guò)程中，熱力學(xué)特征出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常的問(wèn)題，是整個(gè)壓縮機(jī)組出現(xiàn)問(wèn)題的重要原因之一。在設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，氣缸的吸氣和排氣功能出現(xiàn)障礙導(dǎo)致吸氣或排氣的不順、排氣過(guò)程中溫度過(guò)高、排氣總量低于正常數(shù)值、壓力比產(chǎn)生較大變化等一系列問(wèn)題，甚至在某些機(jī)械的故障中，表現(xiàn)之一也是熱力學(xué)參數(shù)異常。

2.1 熱力性能引起的往復(fù)式壓縮機(jī)故障

伴隨往復(fù)式壓縮機(jī)使用次數(shù)增多，使用時(shí)間增加，壓縮機(jī)工作狀態(tài)下可能會(huì)出現(xiàn)排氣量減小、熱力系統(tǒng)內(nèi)部的溫度和壓力數(shù)值變化超出正常范圍等情況。其中，排氣量不足的問(wèn)題可能是由于往復(fù)式壓縮機(jī)的熱力系統(tǒng)或是氣閥等出現(xiàn)設(shè)備異常，或者排氣管道路線發(fā)生泄漏情況；而熱力系統(tǒng)內(nèi)部的壓力變化超過(guò)普通情況下的數(shù)值變化范圍，可能是壓力表被損壞、油路存在異物或是水壓出現(xiàn)問(wèn)題等情況造成，熱力系統(tǒng)內(nèi)部溫度數(shù)值的變化超過(guò)普通狀態(tài)下數(shù)值變化范圍，可能由于氣缸上端出現(xiàn)裂縫、氣閥的氣密性下降等一些列情況造成。針對(duì)以上問(wèn)題以及出現(xiàn)問(wèn)題的原因，相關(guān)技術(shù)工作者必須對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的熱力系統(tǒng)的氣閥、活塞組件、氣缸等零部件進(jìn)行氣密性監(jiān)測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果采取相應(yīng)措施來(lái)修復(fù)機(jī)器使之重新繼續(xù)正常工作。

2.2 機(jī)械功能引起的往復(fù)式壓縮機(jī)故障

往復(fù)式壓縮機(jī)隨著使用時(shí)長(zhǎng)的加長(zhǎng)，其零部件的功能會(huì)有部分損耗，嚴(yán)重的甚至影響機(jī)器的正常工作使用，很難發(fā)揮往復(fù)式壓縮機(jī)的正常作用，也不利于企業(yè)的大量生產(chǎn)創(chuàng)新工作的進(jìn)一步開(kāi)展，對(duì)企業(yè)的效率提升及效益創(chuàng)收產(chǎn)生很大消極影響。

2.3 振動(dòng)引起的往復(fù)式壓縮機(jī)故障

如果壓縮機(jī)內(nèi)部機(jī)械零件磨損過(guò)于嚴(yán)重，那么在工作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)異常的振動(dòng)情況，異常響聲是由于閥組的穆筍過(guò)于嚴(yán)重以及活塞出現(xiàn)一系列故障造成；往復(fù)式壓縮機(jī)一旦出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，極有可能是由于機(jī)器設(shè)備連續(xù)使用過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，導(dǎo)致設(shè)備散熱不均，氣缸、活塞桿等會(huì)相應(yīng)出現(xiàn)發(fā)燙現(xiàn)象。

3 往復(fù)式壓縮機(jī)故障的診斷方法

往復(fù)式壓縮機(jī)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，出現(xiàn)故障時(shí)，需要排查的方面較多，因此故障診斷和修理成了艱巨考驗(yàn)，也一直占據(jù)相關(guān)行業(yè)研究的熱點(diǎn)。在國(guó)外，美、德、英、捷克國(guó)等學(xué)者使用檢測(cè)儀器，手機(jī)壓縮缸的動(dòng)態(tài)曲線以及相關(guān)數(shù)據(jù)，采用小波分析等數(shù)據(jù)分析處理方法、以及事例推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理等一系列數(shù)據(jù)推理演繹方法；國(guó)內(nèi)學(xué)者則更傾向于從理論入手，站在宏觀角度發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。

3.1 直接觀察

上文可知，如果往復(fù)式壓縮機(jī)在工作狀態(tài)中發(fā)出異常聲響或振動(dòng)，則表明壓縮機(jī)的工作出現(xiàn)問(wèn)題，內(nèi)部零件可能出現(xiàn)老化、磨損嚴(yán)重等問(wèn)題。如果是有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)工作人員，則可以通過(guò)振動(dòng)、聲響等信息判斷故障發(fā)生的部件，有的故障源甚至連專(zhuān)業(yè)的故障探測(cè)機(jī)器都難以發(fā)現(xiàn)，但這種依靠有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)者進(jìn)行的判斷，對(duì)技術(shù)人員要求高，難度大，因此推行不易。另外，往復(fù)式壓縮機(jī)設(shè)備越來(lái)越先進(jìn)，直觀觀察無(wú)法對(duì)估測(cè)結(jié)果產(chǎn)生直接影響。

3.2 熱力性能參數(shù)監(jiān)測(cè)

對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行鑒定分析研究，其中主要方法是對(duì)熱力性能的數(shù)值進(jìn)行監(jiān)測(cè)。熱力參數(shù)主要分為溫度、排氣量、壓力等幾大類(lèi)，技術(shù)人員可以通過(guò)熱力參數(shù)的考察分析，找到故障出現(xiàn)的地點(diǎn)及與之對(duì)應(yīng)的修理方法。

3.3 振動(dòng)噪聲監(jiān)測(cè)

往復(fù)式壓縮機(jī)投入使用后，工作狀態(tài)中，壓縮機(jī)表面會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，隨著振動(dòng)有頻率地發(fā)生，內(nèi)部零部件的相關(guān)結(jié)構(gòu)也發(fā)生相應(yīng)變化，在工作狀態(tài)中會(huì)產(chǎn)生不同工作信號(hào)。技術(shù)人員可以在機(jī)器內(nèi)部安裝振動(dòng)傳感器，根據(jù)傳感器繪制的振動(dòng)波形繪制實(shí)時(shí)曲線，據(jù)此判斷壓縮機(jī)是否發(fā)生故障以及發(fā)生何種故障。但實(shí)時(shí)曲線反應(yīng)的不僅是振動(dòng)波形的變化，極有可能還包括周邊噪音的干擾，因此應(yīng)用較少。

3.4 油液監(jiān)測(cè)

往復(fù)式壓縮機(jī)使用過(guò)程中，在零部件上涂抹潤(rùn)滑油，可以減輕部件的損毀情況。技術(shù)人員可以通過(guò)在機(jī)器內(nèi)采集潤(rùn)滑油，經(jīng)過(guò)光譜、鐵譜等找到機(jī)器零部件摩擦磨損的位置以及原因。

3.5 人工智能診斷法

人工智能系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已投入進(jìn)對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)故障排查的診斷系統(tǒng)中，人工智能的使用可以有效提高工作效率，減輕其他技術(shù)人員的工作壓力，提高成功率，但對(duì)相關(guān)操作人員的技術(shù)和時(shí)間能力有較高要求。

4 往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷注意事項(xiàng)

4.1 設(shè)備自診斷

往復(fù)壓縮機(jī)在診斷技術(shù)的使用上，需要考慮故障診斷的相關(guān)要求以及原因，診斷的關(guān)鍵參數(shù)必須具備自檢測(cè)的能力。

4.2 信號(hào)信噪比

用對(duì)振動(dòng)的考察分析是否存在故障，在診斷過(guò)程中噪聲影響較大，快速找到故障源需要逐步提高信噪比，將可能對(duì)判斷造成干擾的因素及影響降到最低程度。

4.3 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性

往復(fù)式壓縮機(jī)故障技術(shù)的關(guān)鍵是獲得有效數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)能否準(zhǔn)確獲得，需要依賴(lài)傳感器的選擇和安裝，提高診斷效率需要提高監(jiān)測(cè)傳感器的精確度，并且要求工作人員能夠正確使用機(jī)器，逐步提高信號(hào)的精確程度。

5 結(jié)論

石油化工行業(yè)在生產(chǎn)建設(shè)過(guò)程中，對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的依賴(lài)程度高。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，需要維修人員采取科學(xué)高效的方法判斷故障，從而確定故障發(fā)生的位置及原因，提出準(zhǔn)確高效的解決方案，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的建設(shè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

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