往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥磨損故障特征提取的研究

王恒

內(nèi)蒙古中煤遠(yuǎn)興能源化工有限公司 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017307

1 往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥故障診斷國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

氣閥作為壓縮機(jī)上的關(guān)鍵部件，較高的故障頻率使得氣閥的故障診斷迫在眉睫。目前主要的方法就是對(duì)氣閥振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量，氣閥之所以很難直接測(cè)量振動(dòng)信號(hào)是因?yàn)樗惭b在壓縮機(jī)內(nèi)部，曾有一種方法在壓縮機(jī)上使用內(nèi)置傳感器測(cè)量，結(jié)果顯示該方法效果差且費(fèi)用昂貴，對(duì)于氣閥故障診斷意義不大。但是隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展和測(cè)量精度不斷的提高，現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)最常見的監(jiān)測(cè)方法就是在氣閥的閥蓋上進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過離線的監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)，然后將所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)技術(shù)處理以提取準(zhǔn)確反映氣閥振動(dòng)的特征數(shù)據(jù)。壓縮機(jī)氣閥故障診斷使用振動(dòng)信號(hào)是方便和可行的[1]。

2 氣閥的結(jié)構(gòu)與原理

壓縮機(jī)氣閥一般由閥座、閥蓋、閥片、緩沖片、彈簧、定位銷、導(dǎo)向環(huán)、升程限位器、固定螺栓等部位組成。按照閥片形式一般分為網(wǎng)狀閥、環(huán)狀閥及蘑菇閥，材質(zhì)有金屬閥片，塑料閥片，peek材質(zhì)閥片等，壓縮機(jī)活塞每完成一個(gè)沖程，進(jìn)排氣氣閥各自打開關(guān)閉一次，從而完成氣體吸氣、膨脹、壓縮、排氣4個(gè)工作過程，進(jìn)而開始下一個(gè)工作循環(huán)。運(yùn)動(dòng)狀況如圖1所示：進(jìn)氣過程中，P外＞P內(nèi)，F(xiàn)g＞Fs，閥片下移，氣體進(jìn)入氣閥及氣缸；隨著氣體的逐漸進(jìn)入，P外=P內(nèi)，F(xiàn)g＜Fs，閥片上移，阻止氣體的繼續(xù)進(jìn)入。

3 氣閥常見故障原因分析

3.1 氣閥螺栓與壓閥罩安裝配合不當(dāng)

氣閥安裝與操作不當(dāng)是造成螺母松動(dòng)、斷裂的主要原因。現(xiàn)場(chǎng)通過對(duì)壓閥罩加壓來實(shí)現(xiàn)氣閥的密封與定位，施加的壓力來自閥蓋上的螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致氣閥工作時(shí)在閥腔內(nèi)急速跳動(dòng)，造成很大的沖擊力，使閥片折斷，密封破壞造成泄漏；造成氣閥關(guān)閉失效，降低氣閥壽命。高溫氣體反復(fù)壓縮而又不能及時(shí)排出，甚至影響吸入溫度，如此反復(fù)，排氣溫度會(huì)不斷上升，進(jìn)一步造成氣閥損壞[2]。

3.2 由于長(zhǎng)輸管線本身含有焊渣、固體顆粒等雜質(zhì)

輸氣管線的腐蝕產(chǎn)生較多的雜質(zhì)以及殘留在入口管線里的焊渣等顆粒物，鑲嵌在閥片和閥座之間，造成氣閥關(guān)閉不嚴(yán)，變形甚至斷裂，加劇氣閥閥片磨損，造成氣閥損壞。

4 往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥磨損故障處理

4.1 改良?xì)忾y工藝

通過技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，氣閥片出現(xiàn)故障的原因主要是因?yàn)榻饘匍y片斷裂或其他材質(zhì)閥片耐磨損性能較差。長(zhǎng)時(shí)間的能源輸送，難免會(huì)出現(xiàn)疲勞、磨損的狀況，從而使其使用壽命大大減小。經(jīng)過長(zhǎng)期的摸索，發(fā)現(xiàn)改良閥片材質(zhì)可以提高氣閥片的耐磨力，延長(zhǎng)使用壽命。

4.2 定期做好預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)

設(shè)備使用過程中，一定嚴(yán)格按照修保規(guī)程對(duì)設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)維護(hù)。在日常運(yùn)行中，要求精心巡檢，詳細(xì)記錄壓縮機(jī)相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)上報(bào)解決；同時(shí)要求對(duì)壓縮機(jī)精細(xì)操作，合理調(diào)整參數(shù)，確保壓縮機(jī)安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行[3]。

4.3 做好安裝維護(hù)工作

裝配前進(jìn)行清洗，將閥座、閥蓋等配件清洗干凈；配件檢查時(shí)要仔細(xì)檢查閥座密封面，以及閥片、緩沖片、彈簧等配件，密封面不好的要研磨或者更換，原則上是閥片、緩沖片、彈簧同時(shí)更換；彈簧和閥片裝入后，應(yīng)按壓幾次閥片檢查是否靈活；閥片和彈簧不應(yīng)有卡阻和歪斜現(xiàn)象；同時(shí)要保證閥座和閥蓋之間的可靠夾緊，不允許有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，否則會(huì)引起閥片或者緩沖片移位；組裝后的氣閥必須進(jìn)行氣密性測(cè)試，檢查其是否合格。

5 往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷中的注意事項(xiàng)

往復(fù)式壓縮機(jī)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都有著較為廣泛的應(yīng)用，也正是因?yàn)橥鶑?fù)式壓縮機(jī)的廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)了故障診斷技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，故障診斷是一個(gè)綜合性的過程，需要綜合考慮各個(gè)方面的影響因素。這里就主要講幾點(diǎn)關(guān)鍵注意事項(xiàng)：在使用小波分析過程中，受外界因素影響，信號(hào)波動(dòng)幅度較大，我們主要考慮非正常信號(hào)的影響，將這類信號(hào)的影響降至最低，避免故障診斷的結(jié)果不準(zhǔn)確；在深入研究故障診斷中定量關(guān)系時(shí)，主要從故障成因方面入手，預(yù)測(cè)故障形成因素，降低故障診斷的整體風(fēng)險(xiǎn)，以定向處理的方式提高解決故障的效率，在往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷系統(tǒng)中，注重對(duì)可視化模型的運(yùn)用，往復(fù)式壓縮機(jī)有很多故障問題都是隱性的，不容易被發(fā)現(xiàn)，我們只有借助數(shù)據(jù)模型才能找出來，利用數(shù)據(jù)建立的可視化模型，我們還可以發(fā)現(xiàn)潛在數(shù)據(jù)存在的缺陷，通過對(duì)模型的觀察，可以找出各個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系，尤其是參數(shù)之間的特征聯(lián)系，進(jìn)一步優(yōu)化完善可視化模式，對(duì)提高往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷效率有著顯著的作用。

6 結(jié)語

基于多個(gè)類型特征信號(hào)相結(jié)合的故障診斷方法，不僅可以及時(shí)的將壓縮機(jī)氣閥的故障診斷出來，還可以給生產(chǎn)部門提出維修建議，最主要還可以完善故障案例中的故障特征，因此，類似壓縮機(jī)氣閥狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷也可使用該方法，甚至在其他往復(fù)式機(jī)械設(shè)備的故障診斷中也可以推廣運(yùn)用。