往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)探析

張建宇

（大慶石化建設(shè)有限公司，黑龍江 大慶 163714）

進(jìn)入21 世紀(jì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平得到了一個(gè)顯著的提升，經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)推動(dòng)了工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程，為壓縮機(jī)的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。壓縮機(jī)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都有較廣泛的應(yīng)用，尤其是往復(fù)式壓縮機(jī)，往復(fù)式壓縮機(jī)的性能比較穩(wěn)定，驅(qū)動(dòng)性能較高，排量范圍廣泛，設(shè)備運(yùn)行效率高。在制冷設(shè)備中，往復(fù)式壓縮機(jī)更是不可或缺的組成設(shè)備之一，基于往復(fù)式壓縮機(jī)較為復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，我們需要采用系統(tǒng)的診斷方式，針對(duì)于往復(fù)式壓縮機(jī)的故障問(wèn)題，我們可以采用故障診斷技術(shù)，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行全面的分析，找出故障成因，采取針對(duì)性的措施進(jìn)行解決，保障往復(fù)式壓縮機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1 往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀分析

往復(fù)式壓縮機(jī)有著較為漫長(zhǎng)的演變歷史，往復(fù)式壓縮機(jī)的形成可以分為四個(gè)階段。往復(fù)式壓縮機(jī)最早起源于19 世紀(jì)，那時(shí)相關(guān)技術(shù)體系還不成熟，技術(shù)水平還處于初級(jí)階段，一般都是采用事后處理的方式；第二階段就是20 世紀(jì)初，壓縮機(jī)的整體規(guī)模得到了一個(gè)較大的提升，機(jī)械結(jié)構(gòu)逐漸趨于系統(tǒng)化，所以采用的方式有所改變，由事后處理轉(zhuǎn)為了定期預(yù)防維修的方式；第三階段就是20 世紀(jì)60 年代，這個(gè)階段我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平有了一個(gè)飛速的提升，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，使得人們的生活方式發(fā)生了巨大的改變，工作人員也可以實(shí)時(shí)監(jiān)控壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行預(yù)防；最后階段是80 年代至今，智能技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用使得壓縮機(jī)具有了更多的可行性操作，往復(fù)式壓縮機(jī)的性能指標(biāo)也得到了一個(gè)顯著的提升。往復(fù)式壓縮機(jī)發(fā)展至今，經(jīng)歷了一個(gè)較為漫長(zhǎng)的階段，針對(duì)于往復(fù)式壓縮機(jī)的故障問(wèn)題，我們也采取了系統(tǒng)性的故障診斷措施，只是從目前的情況來(lái)看，我們還沒(méi)有形成一套完善的診斷系統(tǒng)，這在一定程度上限制往復(fù)式壓縮機(jī)的發(fā)展進(jìn)程。

2 往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)分析

2.1 專(zhuān)家系統(tǒng)

專(zhuān)家系統(tǒng)是往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷中常用的一種診斷技術(shù)，基于專(zhuān)家系統(tǒng)數(shù)據(jù)計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，可以進(jìn)一步提高故障診斷的準(zhǔn)確性，便于管理人員做出正確的解決對(duì)策。專(zhuān)家系統(tǒng)在往復(fù)壓縮機(jī)中的應(yīng)用是多方面的，要做好各個(gè)環(huán)節(jié)的準(zhǔn)備工作，在前期階段，我們需要收集信息，采集與設(shè)備系統(tǒng)參數(shù)相關(guān)的知識(shí)，比如，排氣量異常檢測(cè)，通過(guò)觀察設(shè)備參數(shù)變化，找出往復(fù)式壓縮機(jī)異常部位，然后，采取針對(duì)性的措施進(jìn)行解決。在往復(fù)式壓縮機(jī)專(zhuān)家系統(tǒng)中，可以將各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)全面的整合，形成專(zhuān)家知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)的作用在于跟蹤分析往復(fù)式壓縮機(jī)故障狀態(tài)，根據(jù)壓縮機(jī)的故障狀態(tài)找出合適的解決方式，以故障樹(shù)的方式進(jìn)行可視化分析，提高故障解決效率。故障樹(shù)包含的內(nèi)容比較多，有閥座損壞、連接松動(dòng)、儀表失準(zhǔn)等，專(zhuān)家系統(tǒng)的診斷原理在于知識(shí)庫(kù)的時(shí)效性運(yùn)行，知識(shí)庫(kù)會(huì)定期運(yùn)行，診斷往復(fù)式壓縮機(jī)的整體狀態(tài)，將分析結(jié)果寫(xiě)入知識(shí)庫(kù)中，便于管理人員更好地開(kāi)展維護(hù)工作。

2.2 小波分析

正常情況下，往復(fù)壓縮機(jī)發(fā)生故障會(huì)產(chǎn)生很多不穩(wěn)定波動(dòng)的信號(hào)，這些信號(hào)呈振動(dòng)形式，不同頻率的振動(dòng)信號(hào)其表現(xiàn)形式不同，反應(yīng)出來(lái)壓縮機(jī)的故障特性。小波分析主要是針對(duì)這些振動(dòng)信號(hào)，以在線(xiàn)的方式對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)行全面的診斷，根據(jù)振動(dòng)信號(hào)分析出故障預(yù)警信息。往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷是一個(gè)綜合性的過(guò)程，存在很多不可控的因素，我們需要合理調(diào)控每個(gè)環(huán)節(jié)的影響因素，就以小波分析而言，我們可以在小波分析中引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的延伸性，可以很好地彌補(bǔ)小波分析的不足之處，進(jìn)一步完善往復(fù)壓縮機(jī)的診斷系統(tǒng)。比如，在往復(fù)式壓縮機(jī)故障樣本訓(xùn)練中，我們需要收集大量的在現(xiàn)信號(hào)，將這些信號(hào)傳輸?shù)焦潭▍^(qū)域，對(duì)其進(jìn)行信號(hào)消噪處理，在信號(hào)的傳輸下，故障樣本進(jìn)入小波分析中，逐漸分支重組，根據(jù)小波的分析提取故障特征，將這些信息傳輸?shù)缴窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練中，經(jīng)過(guò)細(xì)化處理，形成最終的診斷報(bào)告。小波分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了起來(lái)一個(gè)連接性質(zhì)的橋梁，兩者相互融合彌補(bǔ)了各自的缺陷，在氣閥泄漏、氣缸組件泄漏、基礎(chǔ)聯(lián)動(dòng)松動(dòng)等故障中有著較為理想的應(yīng)用效果。

2.3 線(xiàn)性回歸分析

往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷方式比較多樣化，線(xiàn)性回歸分析就是其中一種，線(xiàn)性回歸分析可以分為兩種，一是一元回歸分析，二是多元回歸分析。比較常用的是一元回歸分析，一元回歸分析在往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷的應(yīng)用比較特別，在開(kāi)展分析的時(shí)候，主要有兩個(gè)參數(shù)，包括自變量和因變量，自變量和因變量的聯(lián)動(dòng)形成了一元線(xiàn)性關(guān)系，通過(guò)一元線(xiàn)性的延伸性，可以準(zhǔn)確測(cè)試出往復(fù)式壓縮機(jī)的全部信息。利用可視化技術(shù)構(gòu)建回歸模型，通過(guò)對(duì)模型的觀察，可以找出與故障問(wèn)題相關(guān)的信息，這種模型包含的信息內(nèi)容比較廣泛，我們可以用來(lái)檢測(cè)壓縮機(jī)的壓力變化，調(diào)查振動(dòng)強(qiáng)度的壓力關(guān)系，通過(guò)全面的分析得出一個(gè)較準(zhǔn)確的診斷結(jié)果。

2.4 聲發(fā)射技術(shù)

聲發(fā)射技術(shù)在往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷中的應(yīng)用比較廣泛，聲發(fā)射源主要存在于往復(fù)式壓縮機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，通過(guò)系統(tǒng)指令進(jìn)行傳輸，流過(guò)傳感器的耦合界面，聲發(fā)射源會(huì)轉(zhuǎn)變形態(tài)，由聲發(fā)射儀接收信號(hào)，接收的信號(hào)會(huì)呈可視化形式展現(xiàn)出來(lái)，以此形成故障診斷的數(shù)據(jù)。往復(fù)式壓縮機(jī)的整體狀態(tài)呈一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的趨勢(shì)，通過(guò)聲發(fā)射技術(shù)，可以及時(shí)判斷出往復(fù)式壓縮機(jī)的時(shí)效性狀態(tài)，發(fā)射信號(hào)的傳輸頻率比較快，便于工作人員快速采集到故障信息。

在往復(fù)式壓縮機(jī)的樣品檢測(cè)中，聲發(fā)射技術(shù)具有層級(jí)性分化特點(diǎn)，它可以將壓縮機(jī)的信號(hào)全部采集到一起，信號(hào)可以分為兩大類(lèi)，一是故障壓縮機(jī)AE 信號(hào)檢測(cè)，二是正常壓縮機(jī)AE 信號(hào)檢測(cè)，在聲發(fā)射技術(shù)處理下，可以將不同的信號(hào)種類(lèi)分開(kāi)，進(jìn)行全面的對(duì)比分析，找出其中的故障點(diǎn)，保證故障診斷信息的準(zhǔn)確性。

3 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)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都有著較為廣泛的應(yīng)用，也正是因?yàn)橥鶑?fù)式壓縮機(jī)的廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)了故障診斷技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，故障診斷是一個(gè)綜合性的過(guò)程，需要綜合考慮各個(gè)方面的影響因素。往復(fù)式壓縮機(jī)涉及的故障診斷技術(shù)較為多樣化，不同的故障診斷技術(shù)其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)不同，各自適用的范圍也不一樣，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理的調(diào)控，在往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷中，需要注意的問(wèn)題事項(xiàng)比較多，這里就主要講幾點(diǎn)關(guān)鍵注意事項(xiàng)：在使用小波分析過(guò)程中，我們需要結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或者專(zhuān)家系統(tǒng)，兩者之間存在一定的連接性，受外界因素影響，信號(hào)波動(dòng)幅度較大，我們主要考慮非定常信號(hào)的影響，將這類(lèi)信號(hào)的影響降至最低，避免故障診斷的結(jié)果不準(zhǔn)確；在深入研究故障診斷中定量關(guān)系時(shí)，主要從故障成因方面入手，預(yù)測(cè)故障形成因素，降低故障診斷的整體風(fēng)險(xiǎn)，以定向處理的方式提高解決故障的效率；往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)呈一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的趨勢(shì)，也就是說(shuō)，往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)是隨機(jī)的，不可控的，基于此，我們可以合理規(guī)劃專(zhuān)家系統(tǒng)，進(jìn)而完善往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)行周期，專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)中的內(nèi)容有一定的容量限制，為了往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷的全面性，要及時(shí)補(bǔ)充專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)中的內(nèi)容，建立健全信息管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)的全面診斷；在往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷系統(tǒng)中，注重對(duì)可視化模型的運(yùn)用，往復(fù)式壓縮機(jī)有很多故障問(wèn)題都是隱性的，不容易被發(fā)現(xiàn)，我們只有借助數(shù)據(jù)模型才能找出來(lái)，利用數(shù)據(jù)建立的可視化模型，我們還可以發(fā)現(xiàn)潛在數(shù)據(jù)存在的缺陷，通過(guò)對(duì)模型的觀察，可以找出各個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系，尤其是參數(shù)之間的特征聯(lián)系，進(jìn)一步優(yōu)化完善可視化模式，對(duì)提高往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷效率有著顯著的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)存在的故障問(wèn)題，我們要采取合理的故障診斷技術(shù)，綜合考慮各個(gè)環(huán)節(jié)的影響因素，注意相關(guān)事宜的控制，明確故障成因，采取針對(duì)性的解決措施，提高往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷的時(shí)效性。