状态监测分析仪在空压机气阀故障诊断中的应用

2014-03-17

中国设备工程 2014年9期

关键词：气阀压缩机故障诊断

（中国石油独山子石化分公司炼油厂，新疆独山子 833600）

曹英栋李军陈凯王炎虎

（中国石油独山子石化分公司炼油厂，新疆独山子 833600）

介绍了BH550状态监测综合分析仪在往复式压缩机气阀故障诊断中的应用情况，通过对采集的数据进行分析，找出气阀故障所在，避免了事故发生。

BH550；气阀；包络分析

加氢联合车间共有9台往复式压缩机，产生故障多，其中气阀故障占故障总数的60%以上。气阀在运行中会产生压力信号和振动信号，如对这些信号进行数据处理，可分析出气阀组合中各中零件的故障信号，做到气阀的预知性检修，将有利于设备的长周期运行。

BH550状态监测综合分析仪是基于Windows CE的高性能仪器，通过它可采集气阀在运行中产生的振动信号，运用BH550客户端分析软件，对采集的加速度及冲击进行分析，就可判断出气阀的实际工作状态。

一、故障诊断原理

气阀的振动信号为非平稳信号，在现场无法确定气阀故障的特征频率，只能通过包络、趋势图、波形图等分析方法，从而判断气阀的运行状态。

二、故障诊断方法

首先确定气阀的采集参数：加速度、温度、冲击，并标定门限值、制定监测周期（每周两次）。把采集的数据上传到客户端电脑，使用客户端软件对采集的数据进行查看，对存在数据报警的气阀进行分析。故障诊断过程可用框图表示（图1）。

三、诊断实例

图1

1.案例1：加氢联合车间加氢装置K-101B压缩机是公司级关键设备，2014年5月19日巡检发现循环氢北缸气阀有异响，通过加强对该压缩机气阀的监测频次，查看数据发现部分气阀监测数据超标。循环氢南、北缸各有两个进气阀数据超标，分别是：IV311、IV312、IV301、IV302；新氢一级一个进气阀，新氢二级一个进气和一个排气数据超标，分别是：IV101、IV201、OV201（图2）。

加速度趋势分析。可以分别查看各个气阀近1个季度的运行状态趋势图，并从趋势图上观察这些气阀，发现加速度都有上升趋势。以气阀IV311、IV312举例，如图3所示，3月份监测气阀运行加速度值分别为3.8m/s2、5.1m/s2，4月29日监测数值已经达到8.85m/s2、10.1m/s2。

图2

图3

包络分析。IV311包络波形图在周期内出现多个峰值，且毛刺较多，gie冲击能量值不大（图4），说明气阀部件存在损坏，IV312 IV302跟上述气阀包络波形相似就不逐一说明；IV301包络波形图上整个监测周期出现一个显著的冲击且能量相对较大，可以判断气阀受到一个较大的破坏力（图5），IV101 IV201 OV201的包络波形也很相似，在1个周期气阀关闭时冲击力较大，波形其它方面没有异常。

图4

图5

图6

2014年5月份对该压缩机气阀进行检修，拆检发现IV311、IV312、IV302气阀弹簧卡子断裂损坏，一个阀片严重吹蚀，IV301的卸荷器顶杆脱落，IV101、IV201、OV201阀片存在大量润滑油。分析认为气阀卸荷器卡簧损坏，造成卸荷器无法固定，在气流的作用下不断冲击阀座，是监测冲击能量大的主要原因。

2.案例2：2014年3月14日上午，巡检人员发现加氢装置K-101B压缩机循环氢缸有异响，随后使用BH550去现场进行监测诊断，监测发现循环氢南缸两个进气阀加速度数据偏高（图6），去操作室查看流量曲线，流量已经出现明显的下降趋势，几个小时内从正常的93 000m3/h下降到86 000m3/h。

将采集的数据上传，发现循环氢南缸的两个进气阀（东面阀号：IV301，西面阀号：IV302）数据超标，见图6红框标出。使用客户端软件查看IV301（循环氢南缸东面进气阀）近1个月内加速度趋势图（图7），有突然上升趋势，加速度值由3月14日的1.9m/s2突变到7.83m/s2，同样方法查看IV302（循环氢南缸西面进气阀）也存在突然上升的趋势，以IV301为例。对采集的数据包络分析，IV301（循环氢南缸东面进气阀）的包络波形（图8）可以看出，存在一系列的较为均匀的冲击，冲击值相对大且呈现周期性的变化；IV302（循环氢南缸西面进气阀）也存在一些均匀的冲击，冲击值不大，存在周期变换，从图上明显看出有一个峰值也存在周期变化，相对于其它，它的成分较大，见图8中蓝框和箭头标出。

图7

图9

打开两个阀的线性谱进行进一步分析，IV301（循环氢南缸东面进气阀）在3 800Hz与4 600Hz这一频带上出现较为明显的峰值，频带窄数值大，IV302（循环氢南缸西面进气阀）在3 000Hz与4 600Hz这一频带上出现较为明显的峰值，频带宽数值小，以IV301为例，见图9蓝框标出。

综上分析得知IV301（循环氢南缸东面进气阀）存在同一组件的损坏，且受力大均匀，IV302（循环氢南缸西面进气阀）存在两种或两种以上组件的损坏，且有一组件损坏比较明显。2014年3月15日对该机循环氢缸气阀进行拆检，发现IV301阀的弹簧已失效，IV302阀的内、外两个阀片已经断裂，且阀座结焦严重，还有部分阀片脱落阀座内。