往复压缩机故障诊断

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1、往复压缩机故障诊断技术及案例分析阳煤丰喜集团临猗公司李博关键词：往复压缩机、在线监测、故障诊断往复压缩机是石油、化工生产流程中的重要设备，其运转状况关系到整个生产流程运转状况。但是，由于往复压缩机自身的结构特点和运行工况的复杂性，使得往复压缩机在运行过程中故障率比较髙。本文主要研究如何将故障诊断技术实际应用到现场往复压缩机上，解决机组的实际问题，主要包括四个部分：往复压缩机的常见故障模式;往复压缩机在线监测分析诊断系统的组成和建立；往复压缩机故障诊断系统的实际案例；结论和建议。1、往复压缩机的常见故障模式往复式压缩机运动形式相对复杂，运行

2、过程中振动冲击较大，易损零件众多，故障原因形式众多。因此，想要做好往复式压缩机故障诊断工作，首先要对往复机械的工作原理、机组结构、故障机理进行深入的分析，进一步提取、掌握往复式压缩机常见的故障特征，才能够真正做到对机组状态的有效监测。2、往复压缩机组成往复式压缩机从工作形式上主要可以分为以下几部分：1）基础部份：主要包括机身、中体等部件；2）辅助系统：主要包括润滑系统、冷却系统以及调节系统。辅助系统的作用是确保往复式压缩机安全、可靠运转，调同时节系统负荷减少不必要的能源浪费。3）传动系统：主要包括曲轴、连杆、大头瓦、小头瓦、十字头、活塞杆

3、等。传动部分的主要作用是传递驱动机提供给机组的动力，把电机或燃气发动机的旋转运动经由曲轴连杆机构变为十字头、活塞杆的往复直线运动，进而带动活塞做功，其作用相当于人类的骨架和关节，是整个设置中最重要的机构；4）工作机构：主要包括气缸、气阀、活塞等。气体经由吸气阀进入气缸被活塞加压变为高压气体后经由排气阀排出。工作机构是整个往复式压缩机当中最易发生故障的机构。气缸中体机身曲轴连杆十字头活塞杆填料气阀活塞图1往复式压缩机的组成3、往复压缩机主要故障模式往复式压缩机各类故障所占的比例参见图2,具体可以分为运动部件故障、密封组件故障、工艺类故障、仪

4、器类故障及管道类故障，85.3%的往复机故障均属于设备本身故障，往复机组本身故障可以分为运动部件及密封部件故障两大类，其中运动类部件故障占到设备本身故障的68.9%,密封类故障占到设备本身故障的31.l%o往复压缩机各类故障所占的百分比值□百分比图2往复式压缩机故障百分比从故障的模式与机理来分析，往复压缩机概括起来可分为两大类：一类是热力性能故障，一类是机械动力性能故障。热力性能故障一般表现为排气量不足，压力、温度波动异常，产生的原因主要是由于气阀、活塞环、填料函、水冷器、吸气滤清器等部件发生了故障；机械动力性能故障一般表现为机器工作时异

5、常的噪声、振动、过热等,产生的原因主要是由于吸、排气阀损坏、活塞环磨损断裂、活塞杆填料函磨损、活塞杆导向环磨损、活塞杆下沉、裂纹及断裂、连杆十字头磨损、连杆螺栓及十字头螺栓松动断裂、活塞卡住与开裂、曲轴断裂、缸体开裂等。针对上述故障，主要采取三类方式进行监测，即：振动监测（曲轴箱振动、气缸振动、活塞杆沉降等）、动态压力监测、缓变量监测（温度/压力/撞击）。4、往复压缩机在线监测分析诊断系统测点布置针对往复压缩机各主要部件存在的故障，主要有6类监测信号，分别为键相信号、曲轴箱振动、阀门温度、活塞杆位置（沉降）、气缸动态压力、十字头冲击信号。

6、其中阀门温度采用将热敏电阻直接粘贴在气阀外部的方式，主要用于测量进/排气阀温度，监测气阀故障。活塞杆位置采用电涡流传感器，安装方式可参考API618第3.6.7节振动与位置检测⑷以及API670第6.1.3节活塞杆沉降探头安装要求⑷，用于测量活塞杆位置，可以诊断支承环、活塞环、十字头等故障。动态压力采用动态压力传感器，安装在气缸上的示功孔中，根据API618标准第2.6.4.6节,气缸连接件要求预留尺寸为NPT1/2示功孔，主要通过示功图和活塞杆载荷来测量气缸内部动态压力，监测气阀、活塞环、活塞杆、十字头大小头瓦等故障。冲击信号采用加速度

7、传感器，并经过软件处理得出十字头处的冲击信号和振动信号，来监测拉缸、水击、连接松动等冲击类故障。曲轴箱振动采用加速度传感器，用来测量振动加速度、速度信号，监测基础振动、壳体振动、不平衡类故障。键相信号采用电涡流传感器，一般安装在飞轮处，提供信号采集触发，用于故障诊断参考。4.1、往复压缩机在线监测分析诊断系统硬件组成往复压缩机在线监测系统的硬件主要包括：传感器及前置器部分、现场防爆箱、信号电缆部分、安全隔离系统、信号采集及处理系统、数据服务器、远程网络及通讯系统等部分。现场传感器安装在往复压缩机上，传感器的前置器通过延长电缆延伸安放在现场

8、防爆箱中，将现场传感器模拟信号通过电缆铺设到控制室中，通过安全栅，实现现场防爆区与安全区的信号传输，从安全栅出来的信号接入对应的信号采集系统，实现信号的模数转换，最终将数字信号传入数据服务器，