基于BH5000R的往復式壓縮機故障診斷分析

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(1.神華寧夏煤業(yè)集團煤制油分公司凈化合成廠，寧夏 靈武 751400；2.神華寧夏煤業(yè)集團烯烴一分公司，寧夏 靈武 751400)

機械設備的監(jiān)測與故障診斷在化工生產過程中的重要程度日益突出，因此國內許多單位致力于設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的研究開發(fā)[1]。BH5000R是北京博華信智科技有限公司研發(fā)出來的一款設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，在國內成功分析診斷出了多起往復式壓縮機故障，很大程度上預防了生產設備事故的發(fā)生，減少了企業(yè)的經濟損失。合成氣凈化裝置設置燃料氣壓縮單元，燃料氣壓縮機正常生產時一開一備，其作用將凈化合成氣加壓后送往氣化裝置，做為氣化裝置氣化爐的常明燈燃料氣使用。

1 機組概況

合成氣凈化裝置燃料氣壓縮機為德國諾爾曼·艾索有限公司生產制造，為電機驅動的2缸臥式兩列兩級對稱平衡式往復壓縮機，主要監(jiān)測數據有缸體振動、活塞桿沉降量/偏擺量及氣閥溫度，如1圖所示。

圖1 燃料氣壓縮機C-3400001B

2 故障描述

機組2018年6月17日至24日機組一直處于運行狀態(tài)；2018年6月24日02∶40發(fā)現燃料氣壓縮機1#缸體振動出現波動，02∶50 缸體振動由3.2mm/s開始快速上漲，同時填料溫度由59.3℃開始快速上漲；02∶53 出口緩沖罐溫度快速上漲至109.9℃，同時出口壓力下降至5.57MPa；02∶56燃料氣壓縮機出口壓力下降至5.49MP，出口緩沖罐溫度上漲至120℃，觸發(fā)高聯(lián)鎖跳車。

3 故障分析

3.1 故障分析過程

使用BH5000R往復壓縮機在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)對該機組運行情況進行綜合分析：

(1)分析機組1#缸活塞桿水平量X歷史圖譜與機組1#缸活塞桿水平量X峰峰值圖譜[2]：如圖2所示，2018年6月21日至22日運行期間1#缸活塞桿水平量X存在1000μm左右的波動量，峰峰值存在200μm至500μm左右的增大趨勢，活塞桿位移波形直流量、交流量均存在顯著變化；查詢活塞桿位移量及曲軸箱振動情況，6月21日起均出現報警，如圖3所示。同樣的方法分析2#缸，2#缸活塞桿沉降量2RX與2RY逐漸變化了200μm左右，峰峰值存在150μm至300μm左右的變化量，沉降波形交流量變化顯著。

圖2 機組1#缸活塞桿水平量X歷史比較圖(左)及峰峰值比較圖(右)

圖3 活塞桿位移量及曲軸箱振動報警趨勢

(2)分析機組歷史運行狀態(tài)及1#缸活塞桿水平量X圖譜[3]：如圖4所示，2018年6月24日凌晨02∶00起機組1#缸活塞桿水平量X存在3000μm以上的異常突變，位移波形由于位移波動超過量程存在畸變，之后位移趨勢波動量開始降低。

圖4 機組歷史運行狀態(tài)圖(左)及 1#缸活塞桿水平量X歷史比較圖(右)

(3)分析機組缸體振動與曲軸箱振動圖譜[4]：如圖5，2018年6月24日02：28開始機組振動信號異常增大并存在異常沖擊。1#缸缸體振動存在28m/s2～210 m/s2的突變量，曲軸箱振動存在2.6mm/s～27mm/s左右的波動，振動波形存在顯著沖擊。02∶56機組跳車。

圖5 機組缸體振動與曲軸箱振動歷史比較圖

3.2 分析結論

通過機組歷史運行圖譜數據分析，懷疑1#缸存在撞缸或傳動元件沖擊類故障。故障原因可能由十字頭、連桿、活塞桿等傳動部件緊固元件松動導致，不排除活塞體、活塞桿等元件出現裂紋甚至斷裂等情況。現場需重點對1#缸缸頭、缸道、活塞體、活塞桿、十字頭、連桿進行詳細拆檢，對受損元件進行更換。

4 檢修情況

對該機組進行拆缸檢查：如圖6，發(fā)現1#缸活塞環(huán)斷裂，支撐環(huán)磨損嚴重，氣缸內壁存在1mm左右的磨損量，活塞桿輕微變形，活塞體上存在約200mm的裂紋，兩側汽閥閥片均已損壞，現場拆檢情況進一步驗證了該系統(tǒng)診斷的可靠性，隨即對各部件進行了更換。

圖6 現場拆缸檢查情況

5 結語

運用BH5000R往復壓縮機在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)進行故障診斷分析，能夠提前診斷出往復式壓縮機故障前期的一些特征，可以及時采取措施預防設備事故發(fā)生。