往復式壓縮機故障診斷技術探析

張建宇

（大慶石化建設有限公司，黑龍江 大慶 163714）

進入21 世紀，我國經濟水平得到了一個顯著的提升，經濟的增長推動了工業領域的發展進程，為壓縮機的廣泛應用提供了基礎。壓縮機在各個行業領域都有較廣泛的應用，尤其是往復式壓縮機，往復式壓縮機的性能比較穩定，驅動性能較高，排量范圍廣泛，設備運行效率高。在制冷設備中，往復式壓縮機更是不可或缺的組成設備之一，基于往復式壓縮機較為復雜內部結構，我們需要采用系統的診斷方式，針對于往復式壓縮機的故障問題，我們可以采用故障診斷技術，對設備故障進行全面的分析，找出故障成因，采取針對性的措施進行解決，保障往復式壓縮機運行的穩定性。

1 往復式壓縮機故障診斷技術現狀分析

往復式壓縮機有著較為漫長的演變歷史，往復式壓縮機的形成可以分為四個階段。往復式壓縮機最早起源于19 世紀，那時相關技術體系還不成熟，技術水平還處于初級階段，一般都是采用事后處理的方式；第二階段就是20 世紀初，壓縮機的整體規模得到了一個較大的提升，機械結構逐漸趨于系統化，所以采用的方式有所改變，由事后處理轉為了定期預防維修的方式；第三階段就是20 世紀60 年代，這個階段我國科學技術水平有了一個飛速的提升，計算機技術的發展應用，使得人們的生活方式發生了巨大的改變，工作人員也可以實時監控壓縮機運行狀態，根據設備運行情況進行預防；最后階段是80 年代至今，智能技術和自動化技術的應用使得壓縮機具有了更多的可行性操作，往復式壓縮機的性能指標也得到了一個顯著的提升。往復式壓縮機發展至今，經歷了一個較為漫長的階段，針對于往復式壓縮機的故障問題，我們也采取了系統性的故障診斷措施，只是從目前的情況來看，我們還沒有形成一套完善的診斷系統，這在一定程度上限制往復式壓縮機的發展進程。

2 往復式壓縮機故障診斷技術分析

2.1 專家系統

專家系統是往復式壓縮機故障診斷中常用的一種診斷技術，基于專家系統數據計算的優勢，可以進一步提高故障診斷的準確性，便于管理人員做出正確的解決對策。專家系統在往復壓縮機中的應用是多方面的，要做好各個環節的準備工作，在前期階段，我們需要收集信息，采集與設備系統參數相關的知識，比如，排氣量異常檢測，通過觀察設備參數變化，找出往復式壓縮機異常部位，然后，采取針對性的措施進行解決。在往復式壓縮機專家系統中，可以將各項數據進行一個全面的整合，形成專家知識數據庫，數據庫的作用在于跟蹤分析往復式壓縮機故障狀態，根據壓縮機的故障狀態找出合適的解決方式，以故障樹的方式進行可視化分析，提高故障解決效率。故障樹包含的內容比較多，有閥座損壞、連接松動、儀表失準等，專家系統的診斷原理在于知識庫的時效性運行，知識庫會定期運行，診斷往復式壓縮機的整體狀態，將分析結果寫入知識庫中，便于管理人員更好地開展維護工作。

2.2 小波分析

正常情況下，往復壓縮機發生故障會產生很多不穩定波動的信號，這些信號呈振動形式，不同頻率的振動信號其表現形式不同，反應出來壓縮機的故障特性。小波分析主要是針對這些振動信號，以在線的方式對往復式壓縮機進行全面的診斷，根據振動信號分析出故障預警信息。往復式壓縮機故障診斷是一個綜合性的過程，存在很多不可控的因素，我們需要合理調控每個環節的影響因素，就以小波分析而言，我們可以在小波分析中引入神經網絡，基于神經網絡的延伸性，可以很好地彌補小波分析的不足之處，進一步完善往復壓縮機的診斷系統。比如，在往復式壓縮機故障樣本訓練中，我們需要收集大量的在現信號，將這些信號傳輸到固定區域，對其進行信號消噪處理，在信號的傳輸下，故障樣本進入小波分析中，逐漸分支重組，根據小波的分析提取故障特征，將這些信息傳輸到神經網絡訓練中，經過細化處理，形成最終的診斷報告。小波分析與神經網絡建立了起來一個連接性質的橋梁，兩者相互融合彌補了各自的缺陷，在氣閥泄漏、氣缸組件泄漏、基礎聯動松動等故障中有著較為理想的應用效果。

2.3 線性回歸分析

往復式壓縮機故障診斷方式比較多樣化，線性回歸分析就是其中一種，線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式壓縮機故障診斷的應用比較特別，在開展分析的時候，主要有兩個參數，包括自變量和因變量，自變量和因變量的聯動形成了一元線性關系，通過一元線性的延伸性，可以準確測試出往復式壓縮機的全部信息。利用可視化技術構建回歸模型，通過對模型的觀察，可以找出與故障問題相關的信息，這種模型包含的信息內容比較廣泛，我們可以用來檢測壓縮機的壓力變化，調查振動強度的壓力關系，通過全面的分析得出一個較準確的診斷結果。

2.4 聲發射技術

聲發射技術在往復式壓縮機故障診斷中的應用比較廣泛，聲發射源主要存在于往復式壓縮機的內部結構中，通過系統指令進行傳輸，流過傳感器的耦合界面，聲發射源會轉變形態，由聲發射儀接收信號，接收的信號會呈可視化形式展現出來，以此形成故障診斷的數據。往復式壓縮機的整體狀態呈一個動態變化的趨勢，通過聲發射技術，可以及時判斷出往復式壓縮機的時效性狀態，發射信號的傳輸頻率比較快，便于工作人員快速采集到故障信息。

在往復式壓縮機的樣品檢測中，聲發射技術具有層級性分化特點，它可以將壓縮機的信號全部采集到一起，信號可以分為兩大類，一是故障壓縮機AE 信號檢測，二是正常壓縮機AE 信號檢測，在聲發射技術處理下，可以將不同的信號種類分開，進行全面的對比分析，找出其中的故障點，保證故障診斷信息的準確性。

3 往復式壓縮機故障診斷中的注意事項

往復式壓縮機在各個行業領域都有著較為廣泛的應用，也正是因為往復式壓縮機的廣泛應用，進一步推動了故障診斷技術的發展進程，故障診斷是一個綜合性的過程，需要綜合考慮各個方面的影響因素。往復式壓縮機涉及的故障診斷技術較為多樣化，不同的故障診斷技術其應用優勢不同，各自適用的范圍也不一樣，要根據實際情況進行合理的調控，在往復式壓縮機故障診斷中，需要注意的問題事項比較多，這里就主要講幾點關鍵注意事項：在使用小波分析過程中，我們需要結合神經網絡或者專家系統，兩者之間存在一定的連接性，受外界因素影響，信號波動幅度較大，我們主要考慮非定常信號的影響，將這類信號的影響降至最低，避免故障診斷的結果不準確；在深入研究故障診斷中定量關系時，主要從故障成因方面入手，預測故障形成因素，降低故障診斷的整體風險，以定向處理的方式提高解決故障的效率；往復式壓縮機的運行狀態呈一個動態變化的趨勢，也就是說，往復式壓縮機的運行狀態是隨機的，不可控的，基于此，我們可以合理規劃專家系統，進而完善往復式壓縮機的運行周期，專家系統知識庫中的內容有一定的容量限制，為了往復式壓縮機故障診斷的全面性，要及時補充專家系統知識庫中的內容，建立健全信息管理機制，實現專家系統知識庫的全面診斷；在往復式壓縮機故障診斷系統中，注重對可視化模型的運用，往復式壓縮機有很多故障問題都是隱性的，不容易被發現，我們只有借助數據模型才能找出來，利用數據建立的可視化模型，我們還可以發現潛在數據存在的缺陷，通過對模型的觀察，可以找出各個節點的連接關系，尤其是參數之間的特征聯系，進一步優化完善可視化模式，對提高往復式壓縮機故障診斷效率有著顯著的作用。

4 結語

針對往復式壓縮機存在的故障問題，我們要采取合理的故障診斷技術，綜合考慮各個環節的影響因素，注意相關事宜的控制，明確故障成因，采取針對性的解決措施，提高往復式壓縮機故障診斷的時效性。