往復式壓縮機在線監測系統應用現狀與發展

馬 斌王 卉李海風

（1.蘭州石化公司研究院 蘭州 2.航天長征化學工程股份有限公司 北京）

（3.中國石油天然氣股份有限公司洗滌劑化工廠 遼寧撫順）

一、往復式壓縮機在線監測診斷系統應用現狀

往復式壓縮機是煉化企業柴油加氫、渣油加氫等裝置關鍵機組。由于機組壓力高、氫氣易燃易爆的特性，一旦機組發生嚴重故障，如撞缸、活塞桿斷裂等，可能造成氫氣外泄，遇明火可引發著火、爆炸等惡性事故發生，嚴重影響企業安全、穩定生產。隨著往復式壓縮機在線監測診斷技術的推廣應用，我國石油、煉化、管道企業已有近300臺關鍵往復式壓縮機安裝了在線監測診斷系統。在線監測診斷系統的應用，使現場可實時掌握機組運行狀態，及早發現活塞桿斷裂、撞缸、連桿斷裂等嚴重故障特征，避免重大安全事故發生。

在線監測診斷系統主要包括各型傳感器、信號傳輸電纜、數據采集器、數據應用管理器等。各類型傳感器選型與安裝要求見表1。

表1 往復式壓縮機在線監測系統傳感器類型與功能

往復式壓縮機在線監測診斷系統在應用中主要存在如下問題。

1.故障監測關鍵參數重視不足

往復式壓縮機在線監測診斷系統可實現對振動、位移、溫度、鍵相以及壓力等參數的實時監測，但在實際應用過程中，夸大了氣缸動態壓力的監測診斷作用，而忽視振動及活塞桿位移信號。動態壓力信號對氣缸泄漏類故障，如氣閥泄漏、填料泄漏以及活塞環泄漏監測效果較好，但對緊固元件松動、撞缸等機械類故障效果較差。

2.人為造成現場傳感器故障頻發

往復式壓縮機在線監測系統現場傳感器安裝較多，頻繁拆裝檢修導致大量傳感器出現故障。如采用磁座安裝方式氣閥溫度傳感器，頻繁的檢修可能會導致現場傳感器吸附不到位，甚至吸附位置錯誤，引起信號采集出現故障；電渦流傳感器由于前端探頭易損，維護不當易導致現場傳感器損壞，使鍵相信號和活塞桿位移信號出現嚴重異常。

3.故障診斷自動化、智能化水平較低

目前，許多在線監測診斷系統不具備故障自動精確診斷功能，更多的診斷工作需要設備維護人員根據監測信號變化趨勢進行人工判斷，或在線監測系統報警之后，進行人工診斷。自動化水平較低，對現場缺少故障診斷經驗、知識水平相對較少的設備維護管理人員來說難度較大，也影響了在線監測診斷系統的推廣應用。

二、往復式壓縮機在線監測發展趨勢

1.現場傳感器安裝方式、位置改進

針對現場傳感器安裝問題，在線監測系統廠家不斷改進和完善傳感器安裝方式，避免出現傳感器松動、掉落等故障。同時，往復式壓縮機制造廠家逐步認識在線監測診斷的必要性，在機組設計、制造的過程中，考慮各型傳感器安裝需求。此外，優化傳感器安裝位置，提高監測信號對故障響應效果也是研究的方向。

2.監測系統傳感器異常自診斷

改進優化傳感器安裝是解決現場傳感器問題的一個重要途徑，但是實際工作、維護過程中，機組檢修、傳感器拆裝由于人工操作，不可避免地存在一定的故障風險和機率。因此，為了避免在線監測系統誤報警，系統需具備傳感器異常的自診斷功能，以給出傳感器狀態信息，指導現場儀表人員檢修。

3.監測參數的優化與完善

針對監測報警參數相對較少的缺陷，不斷從監測數據中提取往復式壓縮機故障特征參數，尤其是往復式壓縮機疑難故障，包括緊固螺栓松動、連桿大小頭瓦磨損等，以提高故障報警的針對性和有效性。

4.故障診斷專家系統

故障自動和智能診斷仍是今后研究的內容，隨著故障案例的積累和數據的豐富，為故障自動智能診斷技術的打下基礎，通過不斷完善故障推理診斷邏輯，構建多源融合的故障診斷架構，智能化的故障診斷專家系統將趨于成熟并廣泛應用。

1 張進杰，張愛斌，申強.在線狀態監測診斷系統在往復壓縮機上的應用，中國設備工程，2010（8）:53～55

2 王正洪，尤一匡，張小鳴，張琳.往復壓縮機的狀態監測和故障的診斷方法，江蘇工業學院學報，2004（3）:5～8

3 Nishchal K Verma，Kadambari J，Abhijit B，Tanu S，T S S Subramaniam，StatisticalApproach for finding Sensitive Positions for Condition Based Monitoring of Reciprocating Air Compressors，2011 IEEE International Conference on System Engineering and Technology，2011:10～14.

4 鮑雨梅，盛頌恩，孫禮弘.往復壓縮機故障診斷專家系統知識庫的構建.壓縮機技術，2003(1):1～3

5 江濤，郝潔，崔天生.壓縮機故障診斷專家系統的開發.壓縮機技術，2001（6）:13～14