淺談往復式壓縮機故障診斷技術

摘 要：往復式壓縮機是制造業中常用的過程裝備，作為壓縮并輸送工藝介質的關鍵設備，在航空、航天、化工、石油等眾多關鍵領城都扮演著重要的角色。但是，在實際使用過程中，壓縮機會出現一些故障問題，解決壓縮機故障并進行維修處理非常重要，因此，本文主要研究壓縮機故障診斷與維修處理措施，希望對相關的研究人員有一定的幫助。

關鍵詞：往復式壓縮機;故障診斷;小波分析;線性回歸;聲發射

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，其性能比較穩定，驅動性能較好，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設備?；谕鶑褪綁嚎s機較為復雜的內部結構，在其發生故障時，我們需要采用系統的診斷方式，利用多種故障診斷技術，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壓縮機的故障

往復式壓縮相對于其他形式的壓縮機來說運轉部件較多，摩擦易損件也多，特別是多級壓縮機，介質流程長，介質過流部件多，所以往復式壓縮機故障非常頻繁，故障產生的原因常常是復雜多樣，有些甚至是相互關聯。因此必須經過細心的觀察研究，甚至要經過多方面的試驗，并依靠豐富的實踐經驗積累，才能判斷出產生故障的真正原因所在。但在實際使用過程中突發的一些故障，對作業的進展造成了嚴重的負面影響，最常見的故障形式有三種，分別為氣閥故障、冷卻水問題、活塞環故障。氣閥故障可以進一步細分為閥片故障、彈簧故障。閥片在長時間運作過程中會出現磨損，從而無法充分發揮出自身作用，進而就會導致問題的出現。往復式壓縮機中含有多個彈簧式閥門，并且均勻的分布在氣缸上，而彈簧在長時間運作后可能出現疲勞，彎曲應力和扭矩周期就會發生變化，最終導致故障問題出現。另外，氣缸之間縫隙過大、潤滑油質量不達標等因素也會導致一些故障問題的頻繁出現。

1.1機械功能引起的壓縮機故障

往復式壓縮機在日常的使用過程中，內部件受到不同程度的磨損、出現異常震動或機器過熱，會導致往復式壓縮機出現機械功能故障。機器在使用的時候，零件會發生磨損，零件的松動連接或管道中的異常氣流都會引起異常振動。異常振動是由閥組的嚴重磨損或活塞的故障引起的。這些故障都會或多或少地影響壓縮機的使用，影響企業的生產進度，降低企業的效率。

1.2潤滑系統故障

在往復式壓縮機的使用過程中，潤滑油的使用是非常重要的，在使用過程中會出現潤滑故障的問題，潤滑故障主要包括潤滑箱、潤滑管道以及過濾器等處的故障。當潤滑箱出現泄漏后，潤滑油會流出來污染設備和廠房，需要對潤滑箱進行修理或者更換。當潤滑管道出現問題發生潤滑油泄漏時，需先對潤滑管道進行疏通，若疏通不行，則潤滑管道可能有破損，就要對潤滑管進行更換。當過濾器發生故障時，要考慮過濾器堵塞或破損的問題。此外，還會出現由于溫度過高導致潤滑系統出現故障。在使用壓縮機的時候，還應注意避免使用劣質的潤滑油，因壓縮機在運轉的過程中，會因摩擦產生大量的熱，如果潤滑油發生變質，當熱量積累到一定的程度，就會使設備出現過度磨損的現象，進而導致壓縮機出現故障。

2往復式壓縮機故障診斷技術發展現狀及主要診斷技術

往復式壓縮機的應用有著較為漫長的演變歷史，其故障診斷可以分為四個階段。往復式壓縮機最早起源于19世紀，當時相關技術體系還不成熟，一般都是采用事后處理的方式;第二階段是20世紀初，壓縮機的整體規模得到了較大的提升，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;第三階段是20世紀60年代，該階段科技水平有了飛速提升，計算機技術的發展應用，使工作人員可實時監控壓縮機運行狀態，根據設備運行情況進行預防;第四階段是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操作的可行性，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，針對其故障問題，科研人員采取了系統性的故障診斷措施，但從目前的情況看，還沒有形成一套完善的診斷系統，這在一定程度上限制了往復式壓縮機的發展進程。

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，便于管理人員作出正確的解決對策。專家系統在往復式壓縮機中的應用是多方面的，需要做好各個環節的準備工作。在前期階段，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，找出往復式壓縮機的異常部位，然后，采取針對性的措施進行解決。在專家系統中，可將各項數據進行全面的整合，形成專家知識數據庫，數據庫的作用在于跟蹤分析故障狀態，根據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，如閥座損壞、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，往復式壓縮機發生故障會產生很多不穩定的波動信號，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，需要合理調控每個環節的影響因素，以小波分析而言，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，在故障樣本訓練中，需要收集大量的在現信號，將這些信號傳輸到固定區城，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，小波分析在氣閥泄漏、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一元回歸分析和多元回歸分析。常用的是一元回歸分析，一元回歸分析在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，可以用來檢測往復式壓縮機的壓力變化，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星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AB信號檢測，二是正常壓縮機AB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壓縮機日常故障維修處理方式

3.1溫度異常故障維修方式

對溫度引起的故障問題可通過控制溫度進行維修，在介質入口處安裝溫度控制設備，可以實時地檢測溫度，使得溫度保持在合理的范圍內。在檢測的過程中，若發現發生溫度故障的原因是機器老化所導致，若維修不好，可對其進行更換。需要注意的是，在更換的過程中，要選擇和機器原零件相同型號的零件進行更換，之后再進行檢測，如果檢測出來還存在問題，那么就需要再次進行更換，直到故障排除為止。

3.2噪音故障維修方式

在對壓縮機噪音故障進行維修的情況下，可以先采用經驗法對故障進行檢測，查看發動機的情況，在檢查后，如果發現為發動機松動的問題，對發動機進行加固即可。如果非上述問題，就需要采用計算機輔助設計方法檢測，檢測發動機震動的過程中的頻率參數，將檢測到的數值輸入計算機和標準的數值對比，如果數值的差距較大，就說明發動機的內部組件可能存在問題，此時需對組件進行拆卸和維修。

3.3油液故障維修方式

油液潤滑故障也是往復式壓縮機常見的故障，采用便攜式油液性能測試箱，可簡便地測試油液的粘度、酸堿值、水分、機械雜質等多項指標。潤滑油中磨粒監測技術則可分為在線和離線兩大類。離線監測技術主要有油液光譜分析、鐵譜分析及利用掃描電子顯微鏡和能譜儀分析鐵譜譜片等;在線監測技術主要有顆粒計數器、在線式鐵譜儀等。在監測到潤滑油出現異常指標時，需及時對潤滑油進行過濾或更換。

4 結語

在往復式壓縮機發生故障時，只有用科學的故障診斷方法檢測出機器的故障，并對機器進行及時的維修，才能夠保證機器正常的運行和使用?？梢灶A見，今后往復式壓縮機故障診斷技術的發展趨勢是利用小波分析結合人工智能理論、計算機輔助設計等方法，開發出多源信息融合的實時在線故障診斷監測系統。往復式壓縮機不同的特征參數有各自的敏感區域，表現出對不同故障靈敏度的不同，因此綜合利用大量信息進行多源信息融合化，是今后往復式壓縮機故障診斷技術應重點研究的課題。在實時在線診斷方面，應重點研制適合往復式壓縮機故障診斷的專用新型集成化傳感器和觀測器，尋找各振動信號之間相互交叉影響最小的最佳測點，利用現代信號處理方法以及智能理論等實現故障的自動診斷。充分利用神經網絡等的自學習能力并對歷史數據進行數據挖掘，尤其是將計算機網絡技術引入狀態監測和故障診斷領域，將成為實現在線故障診斷的一個發展趨勢。

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作者簡介：

譚啟龍（1981.10—），男，漢族，河南泌陽人，本科，助理研究員，研究方向：專利審查。