定相位振動分析方法在L型往復壓縮機上的應用

張興兵　李　旭　王　葳（中國石油新疆油田分公司彩南油田作業區，新疆　阜康　834000）

定相位振動分析方法在L型往復壓縮機上的應用

張興兵李旭王葳
（中國石油新疆油田分公司彩南油田作業區，新疆阜康834000）

通過應用定相位振動分析技術，很好的解決了往復式壓縮機振動監測的難題，為壓縮機的振動監測指引了正確的方向。

振動分析；定相位；往復式壓縮機

彩南油田集中處理站集氣系統目前使用的壓縮機為L型雙作用往復式壓縮機，共計8臺，主要作用是將0.2MPa左右壓力伴生氣提高至1.2MPa壓力，后經過脫水干燥和膨脹機膨脹制冷，為后繼的伴生氣處理工藝提供動力源。壓縮機的工作效率直接關系到整個伴生氣處理系統能否正常運行，對其進行狀態監測是十分必要的。

目前對L型往復式壓縮機采用的日常監測手段主要是測溫、測振和聽音，這些傳統方法是保證壓縮機長期溫度運行的重要手段，但隨著設備老齡化嚴重，狀態監測必須更加深入才能有效監測和預防壓縮機故障的發生，由于溫度監測難以深入，局限性大，所以將重點放在了振動監測上面。

一、試驗階段

首先，不能滿足于單一的振動位移值監測方法，將振動頻譜分析方法引入到往復式壓縮機監測上面，在對驅動電機、曲軸箱的監測上能夠發現明顯的轉動頻率和諧波成分，可以做到對基礎松動、對中不良進行有效監測，對于氣缸的監測則很不理想，發現有偏高的峰值，但是無法計算出到底屬于哪個成分，頻譜分析難以繼續進行。后來又嘗試采集振動加速度時域波形，看到了明顯的周期性信號（圖1）。

由圖1可知，在1s的時間內大約有7次高沖擊，這與壓縮機的轉速是一致的，壓縮機轉速420r/min，通過觀察沖擊峰值的大小，可以判斷這是缸頭端排氣閥打開時造成的沖擊，由此判斷氣閥撞擊的力度，但是這對于壓縮機氣缸的深入監測仍遠遠不夠。

圖1　缸頭的振動加速度時域波形

二、應用新技術

公司邀請了北京西馬力監測儀器公司的工程師來我處進行實地檢驗，所采用的方法仍為振動分析方法。首次在缸頭端測試結果如圖2所示。

從圖2中發現了明顯的沖擊峰值，分別對應吸氣閥和排氣閥的開啟動作，其他峰值則代表了連桿間隙等沖擊信號。這樣就清晰地獲得了氣閥開啟的準確相位，如果相位提前或滯后必然說明有泄漏或氣閥故障現象發生。又由連桿小頭間隙等沖擊信號得知了連桿小頭的間隙及十字頭銷的磨損情況。

三、現場驗證

為了實際驗證其準確性，將兩個存在泄漏的氣閥

圖2　缸頭端定相位振動圖形　

四、結語

振動頻譜分析方法在往復式壓縮機上的應用及其有限，無法對氣缸進行深入監測，定相位的振動分析方法可以很直觀的分析氣缸內的氣閥等開啟動作，也可以分析其他異常故障造成的沖擊信號等，在往復式壓縮機監測上應用效果良好，同時也在往復式設備監測上開辟了新的思路。

換到兩端吸氣閥上，觀察其波形變化情況，監測結果如圖3所示。

通過直觀的對比圖發現，在存在吸氣閥泄漏時，排氣閥開啟的相位延遲了大約5°（飛輪轉動角度），同時由于缸內壓力平衡改變，造成額外的沖擊信號發生。

圖3　更換泄漏吸氣閥前后的信號對比圖

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1671-0711（2015）09-0065-02

（2015-04-08）