往复式压缩机在线监测系统应用现状与发展

马 斌王 卉李海风

（1.兰州石化公司研究院 兰州 2.航天长征化学工程股份有限公司 北京）

（3.中国石油天然气股份有限公司洗涤剂化工厂 辽宁抚顺）

一、往复式压缩机在线监测诊断系统应用现状

往复式压缩机是炼化企业柴油加氢、渣油加氢等装置关键机组。由于机组压力高、氢气易燃易爆的特性，一旦机组发生严重故障，如撞缸、活塞杆断裂等，可能造成氢气外泄，遇明火可引发着火、爆炸等恶性事故发生，严重影响企业安全、稳定生产。随着往复式压缩机在线监测诊断技术的推广应用，我国石油、炼化、管道企业已有近300台关键往复式压缩机安装了在线监测诊断系统。在线监测诊断系统的应用，使现场可实时掌握机组运行状态，及早发现活塞杆断裂、撞缸、连杆断裂等严重故障特征，避免重大安全事故发生。

在线监测诊断系统主要包括各型传感器、信号传输电缆、数据采集器、数据应用管理器等。各类型传感器选型与安装要求见表1。

表1 往复式压缩机在线监测系统传感器类型与功能

往复式压缩机在线监测诊断系统在应用中主要存在如下问题。

1.故障监测关键参数重视不足

往复式压缩机在线监测诊断系统可实现对振动、位移、温度、键相以及压力等参数的实时监测，但在实际应用过程中，夸大了气缸动态压力的监测诊断作用，而忽视振动及活塞杆位移信号。动态压力信号对气缸泄漏类故障，如气阀泄漏、填料泄漏以及活塞环泄漏监测效果较好，但对紧固元件松动、撞缸等机械类故障效果较差。

2.人为造成现场传感器故障频发

往复式压缩机在线监测系统现场传感器安装较多，频繁拆装检修导致大量传感器出现故障。如采用磁座安装方式气阀温度传感器，频繁的检修可能会导致现场传感器吸附不到位，甚至吸附位置错误，引起信号采集出现故障；电涡流传感器由于前端探头易损，维护不当易导致现场传感器损坏，使键相信号和活塞杆位移信号出现严重异常。

3.故障诊断自动化、智能化水平较低

目前，许多在线监测诊断系统不具备故障自动精确诊断功能，更多的诊断工作需要设备维护人员根据监测信号变化趋势进行人工判断，或在线监测系统报警之后，进行人工诊断。自动化水平较低，对现场缺少故障诊断经验、知识水平相对较少的设备维护管理人员来说难度较大，也影响了在线监测诊断系统的推广应用。

二、往复式压缩机在线监测发展趋势

1.现场传感器安装方式、位置改进

针对现场传感器安装问题，在线监测系统厂家不断改进和完善传感器安装方式，避免出现传感器松动、掉落等故障。同时，往复式压缩机制造厂家逐步认识在线监测诊断的必要性，在机组设计、制造的过程中，考虑各型传感器安装需求。此外，优化传感器安装位置，提高监测信号对故障响应效果也是研究的方向。

2.监测系统传感器异常自诊断

改进优化传感器安装是解决现场传感器问题的一个重要途径，但是实际工作、维护过程中，机组检修、传感器拆装由于人工操作，不可避免地存在一定的故障风险和机率。因此，为了避免在线监测系统误报警，系统需具备传感器异常的自诊断功能，以给出传感器状态信息，指导现场仪表人员检修。

3.监测参数的优化与完善

针对监测报警参数相对较少的缺陷，不断从监测数据中提取往复式压缩机故障特征参数，尤其是往复式压缩机疑难故障，包括紧固螺栓松动、连杆大小头瓦磨损等，以提高故障报警的针对性和有效性。

4.故障诊断专家系统

故障自动和智能诊断仍是今后研究的内容，随着故障案例的积累和数据的丰富，为故障自动智能诊断技术的打下基础，通过不断完善故障推理诊断逻辑，构建多源融合的故障诊断架构，智能化的故障诊断专家系统将趋于成熟并广泛应用。

1 张进杰，张爱斌，申强.在线状态监测诊断系统在往复压缩机上的应用，中国设备工程，2010（8）:53～55

2 王正洪，尤一匡，张小鸣，张琳.往复压缩机的状态监测和故障的诊断方法，江苏工业学院学报，2004（3）:5～8

3 Nishchal K Verma，Kadambari J，Abhijit B，Tanu S，T S S Subramaniam，StatisticalApproach for finding Sensitive Positions for Condition Based Monitoring of Reciprocating Air Compressors，2011 IEEE International Conference on System Engineering and Technology，2011:10～14.

4 鲍雨梅，盛颂恩，孙礼弘.往复压缩机故障诊断专家系统知识库的构建.压缩机技术，2003(1):1～3

5 江涛，郝洁，崔天生.压缩机故障诊断专家系统的开发.压缩机技术，2001（6）:13～14