隔膜式壓縮機(jī)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用淺談

陸桂成

摘 要 目前隔膜式壓縮機(jī)在國內(nèi)應(yīng)用已經(jīng)越來越多，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動部件多、體型龐大、維護(hù)成本高且價格昂貴，任何時刻的非正常停機(jī)都會造成極大的影響和經(jīng)濟(jì)損失。因此，對壓縮機(jī)關(guān)鍵部件的壓力、溫度、加速度以及振動等參數(shù)的檢測顯得尤為重要。壓縮機(jī)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)將大大提高提前發(fā)覺并處理壓縮機(jī)機(jī)械故障的能力，適合在化工或油氣等項目隔膜式壓縮機(jī)中應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng);傳感器;監(jiān)測儀;振動

1隔膜式壓縮機(jī)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測必要性

作為場站的關(guān)鍵設(shè)備，隔膜式壓縮機(jī)的重要性等級高，而且自身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)成本高昂。隨著越來越多的場站實現(xiàn)無人值守和自動停機(jī)保護(hù)的功能，壓縮機(jī)的機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測也變得越來越重要。根據(jù)統(tǒng)計，壓縮機(jī)的主軸承十字頭故障導(dǎo)致巨大的維修成本;因為過載引起的故障占到總故障的30%;因為膜片、氣閥等造成的部件失效引起了大部分的非計劃停機(jī)。由此可以看出，對壓縮機(jī)的機(jī)械部件進(jìn)行及時的狀態(tài)監(jiān)測是有效降低壓縮機(jī)維修成本的重要措施[1]。

2隔膜式壓縮機(jī)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)組成

2.1 傳感器的分類和布置

隔膜式壓縮機(jī)上應(yīng)用的傳感器主要包括：溫度傳感器、壓電式加速度傳感器、壓電式速度傳感器、水平和垂直渦流傳感器、壓力傳感器、鍵相傳感器等。

2.2 傳感器配置

（1）鍵相信號。鍵相系統(tǒng)采用渦流傳感器對曲軸上的多輪齒盤進(jìn)行監(jiān)測，提供精確的參考計時信號（電壓脈沖），信號同時上傳機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測儀作為準(zhǔn)確的曲軸位置參考。多齒輪盤可安裝在軸靠近驅(qū)動器的外側(cè)，通常要求在驅(qū)動軸上鉆孔和開孔。油缸壓力和氣缸壓力監(jiān)測模塊都將使用鍵相模塊提供的鍵相信號。

（2）主軸承溫度。曲軸主軸承溫度高表明設(shè)備有與油膜軸承相關(guān)的故障，如過載、軸承疲勞或潤滑油不足。測量主軸承溫度和其他相關(guān)的過程參數(shù)可以幫助確定發(fā)動機(jī)的整體運(yùn)行狀況?？梢栽谠O(shè)備制造過程中在主軸承蓋上打鉆開孔來安裝溫度探頭，也可以在設(shè)備安裝完成后，移開軸承蓋打鉆開孔，安裝溫度探頭[2]。

（3）曲軸箱振動。對稱平衡式壓縮機(jī)上的氣缸作用在曲軸上的力，從物理上講能相互抵消，但是當(dāng)過程發(fā)生變化，如閥門卸載或閥門損壞時，其作用在機(jī)器上的壓力會產(chǎn)生不平衡。這些壓力經(jīng)過軸承傳送到殼體，使曲軸在1～2倍的機(jī)器運(yùn)行速度上振動。壓電式速度傳感器可以對這種隔膜式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)振動傳送到壓縮機(jī)殼體的機(jī)械振動進(jìn)行監(jiān)測。

（4）十字頭振動。安裝于十字頭上的加速度傳感器能檢測出由沖擊所引起的機(jī)械故障，如十字頭松動、液體吸入氣缸或連桿與銷軸間隙過大。由于沖擊引起的是高頻振動，故加速度傳感器比速度式傳感器更適合于沖擊類的機(jī)械故障測量。在正常情況下，其振動很小;當(dāng)產(chǎn)生沖擊時，其振動增大。通過觀察加速度波形，可以很明顯地看到每次沖擊時產(chǎn)生的大幅度的振動幅值增加。

（5）膜片故障報警。膜片是隔膜壓縮機(jī)的關(guān)鍵部件，其對壓縮機(jī)的運(yùn)行有很大的影響。為了監(jiān)測膜片工作狀態(tài)，在膜腔的三塊膜片中的中間膜片上開了一個細(xì)長的槽;無論是油側(cè)的膜片還是氣側(cè)的膜片發(fā)生破裂，油或氣體就會漏出，中間膜片和破裂的膜片之間的壓力就會增加;通過在此泄漏探測系統(tǒng)中安裝壓力傳感器測出壓力，并且反饋報警信號，使機(jī)器停機(jī)。

（6）油缸壓力。隔膜壓縮機(jī)的油缸壓力對于分析判斷壓縮機(jī)的正常運(yùn)行非常重要，在每個壓縮機(jī)油缸上安裝壓力傳感器，并傳輸其壓力值給油缸壓力監(jiān)測模塊，當(dāng)其壓力或油缸壓力與氣缸壓力的壓力差過大，將生成報警或危急信號[3]。

（7）氣缸壓力。檢測隔膜式壓縮機(jī)整體運(yùn)行狀況的最有效的方法就是監(jiān)測氣缸壓力。對每個壓縮機(jī)氣缸的內(nèi)部壓力進(jìn)行在線監(jiān)測，可以實現(xiàn)對氣缸壓力、壓縮比、尖峰活塞桿負(fù)荷以及活塞桿反向的連續(xù)監(jiān)測，從而可以獲得吸氣閥、排氣閥、活塞環(huán)和十字頭銷的狀態(tài)信息。氣缸壓力通過永久安裝在每個氣缸腔上的壓力傳感器進(jìn)行監(jiān)測，每個氣缸腔上都要求有壓力開孔。對于現(xiàn)有氣缸的改造項目，需要在氣缸腔上加工打孔，在氣缸壓力開孔中安裝特殊的壓力傳感器，并將壓力傳感器輸出連接到氣缸壓力監(jiān)測模塊。

2.3 故障診斷平臺

機(jī)械故障診斷平臺主要包括系統(tǒng)機(jī)柜、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、故障診斷軟件、服務(wù)器數(shù)據(jù)庫軟件、操作系統(tǒng)軟件、操作站等。主要功能為采集監(jiān)測儀上傳的傳感器采集的鍵相、加速度、速度、溫度、壓力、位置等信號，結(jié)合壓縮機(jī)自身參數(shù)，通過故障診斷軟件進(jìn)行綜合計算分析，對壓縮機(jī)的機(jī)械故障進(jìn)行提前預(yù)警并提出解決方案[4]。

3結(jié)束語

通過對隔膜式壓縮機(jī)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用介紹，可以看出：隨著隔膜式壓縮機(jī)的大量應(yīng)用，維持壓縮機(jī)安全平穩(wěn)運(yùn)行，降低誤停車率，減少維護(hù)成本已經(jīng)成為企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營的發(fā)展方向，隨著信息化和智能化的進(jìn)一步發(fā)展，實現(xiàn)對隔膜式壓縮機(jī)機(jī)械狀態(tài)的實時監(jiān)測和在線預(yù)警將會是未來的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1] 郁永章，姜培正，孫嗣瑩.壓縮機(jī)工程手冊[M].北京：中國石化出版社，2012：22-23.

[2] 靳兆文.壓縮機(jī)工[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011：50-51.

[3] 崔勻.隔膜壓縮機(jī)管道應(yīng)力分析及其振動解決方案[J].化工設(shè)備與管道，2016，10（53）：63-65.

[4] 趙以登，柳勝男.往復(fù)式壓縮機(jī)管道應(yīng)力分析及其振動解決方案[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2018，（9）：84-85.