淺談往復壓縮機故障診斷技術現狀與發展趨勢

侯林岐 許永成（陜西煤業化工集團天元化工有限公司，陜西 榆林 719319）

淺談往復壓縮機故障診斷技術現狀與發展趨勢

侯林岐 許永成（陜西煤業化工集團天元化工有限公司，陜西 榆林 719319）

往復壓縮機是很多大型機械中的重要組成部分，因此往復壓縮機在工業發展中的作用凸顯出來，現在很多往復壓縮機上都安裝了在線監測系統，及時分析往復壓縮機的工作狀況，盡可能的將故障消除在萌芽階段，本文分析了往復壓縮機中常見的故障診斷方法，結合實際案例證明在線監測診斷技術在實際故障檢測中的重要作用，最后筆者分析了往復壓縮機故障診斷技術的發展趨勢。

往復壓縮機；在線監測；故障診斷

1 往復壓縮機常見故障

現階段，往復壓縮機是一種容積式壓縮機，其具有壓力適用范圍廣、壓縮效率高和工作壓力穩定等優點，使得其在工業中具有較為廣泛的應用，當往復壓縮機工作時，零部件可能會受到慣性力、氣體壓力和相對運動表面產生的摩擦力，并且往復壓縮機，內部結構較為復雜，由于多種力的作用，使得零部件的摩擦受損嚴重，當零部件受損嚴重時，就會出現各種故障問題，如果故障不能夠得到及時消除，容易造成安全事故，在煤礦產業中如果壓縮機出現故障，沒有得到及時排除時，很可能會產生嚴重的人員傷亡問題和經濟損失問題，對企業發展和工人的安全都是巨大的打擊。

2 往復壓縮機故障監測診斷方法

往復壓縮機可用于多種行業之中，尤其是在煤礦產業中因為涉及到較多的大型儀器，因此往復壓縮機在煤礦產業發展中占據重要地位，現在為了加強對往復壓縮機故障檢查力度，在其內部結構中安裝了很多傳感器，如溫度、壓力、振動、位移（測量活塞桿沉降）等傳感器，形成較為復雜的在線監測系統，實時監測往復壓縮機內部結構在運行時的狀態，避免故障出現后嚴重化，減小事故發生的可能性。

2.1 工況熱力參數法

熱力參數法是根據往復壓縮機的熱力參數判斷設備及其零部件運行狀況的一種辦法，現在能夠監測到的熱力參數包括往復壓縮機進氣溫度和排氣溫度溫度，壓力、冷卻水、潤滑油的溫度、壓力和流量，當涉及到的參數發生變化時，要及時查找出引起變化的原因，判斷是否因為出現故障而引起參數變化。

2.2 振動檢測分析法

轉動聲學檢測法主要是指通過對機械震動、噪聲信號檢測、分析和處理，從而達到尋找機械內部故障目的的一種方法，從理論上來講，往復壓縮機其內部發生震動而產生的噪音發射出來的信號信息較多，可以通過判斷信號發出的信息而分析內部故障，該方法分析故障較為簡單，也是目前往復壓縮機故障分析最常用的一種手段，目前氣閥振動信號的分析處理方法主要包括頻譜分析法、時域分析法和包絡分析法三種，通過使用這些方法能有效且快速的判斷出設備是否出現故障，從而降低經濟損失和人員傷亡。

2.3 氣體泄漏監測法和油液分析法

氣體泄漏監測法主要是針對氣閥和填料槽磨損故障進行診斷，油液分析法是根據潤滑油中技術含量來評定往復壓縮機不同摩擦部位的摩擦程度，從而判定故障發生率，油液分析法在往復壓縮機故障分析中是常見的一種辦法，尤其是在發動機中的往復壓縮機上使用較多，將其應用于監測曲柄連桿機構的磨損狀況應是一種比較理想的輔助手段。

3 往復壓縮機故障診斷技術現狀及應用

3.1 往復壓縮機故障診斷技術現狀

現在往復壓縮機故障診斷過程包括了信號檢測、特征提取與選擇和狀態識別三大部分，信號檢測是故障診斷的重要步驟之一，信號捕捉的準確性和分析的準確性與后續的兩大步驟分析效果息息相關。在往復壓縮機故障診斷中常用的監測方法有工程熱力差入法、轉動監測分析法、磨損位移監測法和油液分析法等多種方法，并且這些方法在我國和其他各個國家都已經研究的很成熟，并且對其各個環節的參數都進行了限定或確定，并且能夠確定曲軸連桿機構的振動狀況和活塞環的磨損情況是有機殼的轉動和活塞桿下沉情況來分析的。

3.2 往復壓縮機未來發展方向

目前往復壓縮機的特征提取方法也包括時域特征提取法、頻域特征提取法、時頻域特征提取法三種，但是往往會因為往復壓縮機監測信號不平穩和周圍環境噪音影響較大等多方面的原因，使得往復壓縮機特征參數不準確，因此常常不能作為參考資料用于往復壓縮機故障診斷中，但是這些特征參數可以作為故障初判的參考資料，因此尋找出能夠消除噪音的方法，或者是尋找出噪音敏感性低的特征參數是往復壓縮機故障監測系統未來發展的重要方向。

頻域特征提取方法主要是指對往復壓縮機測試信號進行的各種譜分析，包括頻譜率、譜包絡、譜時間序列分析等，特別適合分析旋轉機械。而且在往復壓縮機故障診斷中常常使用神經網絡方法、支持向量機方法和人工免疫法來確定往復壓縮機運行狀態和靜止狀態，神經網絡方法需要參考之前大量的訓練數據和樣本來輔助分析機械狀態，但是該方法在現實生活中很難以達到其使用要求，因此限制其使用范圍。但是另外兩種方法的出現主要是為了彌補神經網絡方法中存在的不足，解決需要大量訓練樣本的難題，因此這兩種方法可以使用范圍也在不斷的擴大，逐漸呈現出取代神經網絡方法的趨勢。

3.3 往復壓縮機在煤礦產業中的應用

往復壓縮機的故障原因種類很多，因此需要較多的特征方法進行識別和分析，各類算法和檢測方法都不能夠單獨的使用在故障檢測中，尤其是不能在煤礦行業的往復壓縮機故障檢測中使用，因為煤礦行業對往復壓縮機的安全度要求較高，在對其進行故障檢測時壓縮機的特征提取方法和故障診斷方法都需要結合多種具體方法相互使用，確定往復壓縮機的運行參數，確保壓縮機安全運行。

4 結語

目前正在使用的往復壓縮機故障檢測系統關注的是技術部件的工作狀態，而忽略了運行時的運行參數變化情況，因此在未來保護壓縮機故障檢測系統更應該重視這方面，實現基礎的多元信息融合，增加運行參數運行故障之間的內在聯系，提高故障檢測率，避免出現大量的人員傷亡和經濟損失。

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