对称完全平衡压缩机故障分析

《对称完全平衡压缩机故障分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、对称完全平衡”型往复压缩机机械振动法故障诊断1  往复压缩机故障诊断的现状        目前现场对往复压缩机故障的诊断方法有参数法、振动声学法和油液分析法3种⋯1。参数法从压缩机工艺参数的变化入手，通过压缩机的作功能力  变化判断其故障情况，是目前现场使用较多，也是比较有效的方法之一，但仍然较大程度上依赖诊断人员的经验。但其只能判断通流部分的故障，如气阀故障、活塞环的磨损等。油液分析法通过监测润滑油中金属磨粒  的数量、元素、形状，来判断机械系统与润滑油接触部位的零件的磨损情况，是较为科学和先进的诊断方法  ，但由于润滑油采样不确定性和金属微粒的含量很少，准确性和及时性受到

2、制约，因而推  广受限。笔者认为，往复压缩机故障及时、准确的方法仍然是机械状态的诊断，即振动声学法，但声学法根  据压缩机故障时发出不同的声音判断故障情况，由于采集信号难度较大、干扰因素较多和分析理论的不完善  ，目前主要还停留在人的听觉和经验判断上。振动信号比较容易采集，相对的干扰因素较少、信号也比较稳定  ，是一种有发展前途的诊断方法，但往复压缩机因其结构复杂，零部件运动形式多样，激振力源较多  ，信号分析难度大，从而其故障诊断技术，尤其是振动诊断分析技术，较旋转机械发展缓慢。本文试图从轴承座受力分析入手，运用振动方法就受力状况较为简单、使用较为普遍的对称平衡型压缩机  

3、中的特例——“对称完全平衡型”往复压缩机典型故障诊断的思路进行探讨。      2    “对称完全平衡”型往复压缩机的特点及受力分析        目前石油化工领域广泛使用的大型往复压缩机，许多在对称平衡型基础上，对称缸的几何尺寸和所压缩的工艺气体参数一样，笔者在此称其为“对称完全平衡”型往复压缩机，其含义：  (1)压缩机气缸成偶数，且分布于曲轴两边对称设置，曲拐错角180。，两缸在同一直线上。  (2)对称位置上的活塞几何尺寸一样，两缸在压缩工艺上处于并联情况，活塞力和惯性力大小相等，方向相反          从以上特点看出，理论上，  “对称完全平衡”往复压缩机的曲

4、轴轴承座上的合力是零。但由于受制造  精度，各配件质量和介质情况的影响，其合力不可能为零，但其力的大小和方向随连杆位置应该保持相  对的稳定。在故障情况下，连杆的理论位置和受力情况会有较大的改变，从而在轴承座上的合力也会发生大  小和方向的改变。    3时域振动与相位诊断的特点振动信号的处理有幅域分析、时域分析和频谱分析3种，通常频谱分析较简洁、明确地表示出了构成振动的各频率的成分，较好地反映和区别了各种常见故障，是运用振动技术进行诊断的常用方法。由于离心压缩机受力情况稳定且单一，运动较为简单(只有旋转运动)，振动频谱故障诊断研究成果颇多，但往复压缩机振动频谱诊断进展却差距

5、很大。本人曾经对往复压缩机的正常运行中标准频谱进行了一些研究，发表了相应的文章[，旨求得受力情况复杂的往复压缩机正常情况下的理论频谱，再试图根据不同部位的故障产生的不同力的特性，反映到频谱上，但由于数学变换难度较大，故障产生的附加受力难以准确数学描述，多年探索无有进展。于是改变思路，试图从时域出发，避开复杂的激振力源和艰深的数学变换，充分利用键相信息，找到各种典型故障下轴承座受力情况，然后通过其响应——振动，来反映故障。其主要思路如下：(1)机械振动是对机械力的响应。不论力的成分如何复杂，其效果是对轴承座及其支撑系统的强迫振动。(2)力的大小在稳定的刚性支撑系统下，与振动成正

6、比，对同一压缩机而言，同一方向振动的大小，反映了轴承座受力的大小。(3)对有阻尼系统，形成最大振幅的相位比力的相位滞后一个角度，该角度在0～90。之间。其之后角的形成与激振力的频率03、机器的固频率m0、阻尼系数比都有关系，但对确定的机器而言，是稳定的，且有定量关系Tan=20／(1～)其中：／。对往复压缩机来说，由于机架承受冲击力，一般刚性较大，其固有频率m0较高，旋转激振频率较低，其比小于1，而压缩机支撑系统处在空气中，且厢式结构的其阻尼系数很小，相位滞后角很小，可以测量出来。(4)在排除工艺系统波动或变化范围后，轴承座受力的增大是非正常的，很可能是机器故障的表现。(5)

7、往复压缩机运动一周期内，经过吸气、压缩和排气过程，但运动件受力方向的变化发生在上、下死点上，该点是故障力的最大点，尤其对冲击力反映最敏感，而冲击力对大头瓦、小头瓦的间隙最敏感。(6)“对称完全平衡”往复压缩机轴承座理论受力为零，但如果左右缸受力大小和方向改变时，其合力不为零，且合力的方向通过振动相位变化可以得到。合力不为零又有两种情况，力的大小变化而方向不变化和力的大小和方向都变化。前者与两缸内压力变化有关，压力变化与气阀或活塞环变化有关。后者反映了来自连杆的力的方向变化，反映了其几何位置的变化，很可能