往复压缩机故障诊断技术现状与发展趋势

2018-01-29朱承军

中国设备工程 2018年18期

朱承军

（青海盐湖机电装备技术有限公司，青海格尔木 816000）

1 故障诊断技术的现状与应用

1.1 往复压缩机故障诊断技术

往复式压缩机的诊断过程也和其他设备的故障诊断过程是一样的，包括了三个步骤：首先是信号检测，信号检测作为往复式压缩机诊断的第一步，是整个过程的一个基础，也是一个极其重要的步骤，对于诊断的准确性起到了关键性的作用；其次第二个步骤是特征提取，最后一个步骤就是选择以及状态识别。目前往复式压缩机的监测方法有很多，但是使用频率最高的主要有工程热参数法。该方法的参数主要是包括压力值、温度值以及流量值等等参数。其次就是振动监测分析方法，冲击振动分析方法，噪声监测分析方法，气体泄漏监测方法，磨损位移监测方法，油液分析方法等。

目前，由于相关技术发展的局限性，使得往复式压缩机的振动信号仍然处于一个非常复杂的状态，而复杂的振动信号就会给故障特征提取和选择带来非常大的困难。时域特征提取、频域特征提取以及时频域特征提取是往复式压缩机主要的提取方式，具有非常重要的使用价值，因为在设备运行的时候，检测的信号不是非常稳定，环境当中存在的噪音对检测的干扰非常大，降低了检测的质量和效率，不能提供故障诊断证明，降低了设备的使用价值。

综上所述，我们可以得出往复式压缩机的故障是非常复杂的，所以在对其进行描述和识别的时候，不能只是局限于一些单一的特征，要对其进行多方面的考虑；但是，往复式压缩机存在较多局限性，不能进行单独使用，也不能进行故障方面的检测，多种信号检测技术被整合，将特征提取方法与状态识别方法相结合将成为往复式压缩机故障诊断领域的一个趋势。

1.2 往复压缩机故障系统

以Dynalco，GE Bently，Prognost和贺尔碧格为代表的美国公司已经开发出用于工业用途的在线往复式压缩机监控系统。可以监测活塞杆负载，气缸动压等信号。在我国的很多著名的大学里，例如西安交通大学，浙江大学，北京化工大学，合肥通用机械研究所都对往复式压缩机的失效机理有着浓厚的兴趣并进行了深入的研究。此外，还开发了一些在线监测和分析系统。Prognost系统的代表，美国Dynalco 9260 CR系统（图2014卷42，第一流体机械371），丹麦B？3540监控系统和Bentley 3300监控系统，北京化工大学研究团队开发的BH5000R往复压缩机充分实现了在线监测系统的可靠性和实用性。国内外石化和其他能源行业使用最广泛和先进的压缩机组振动互锁停机保护系统，已从宾利的7200型扩展到目前的GE Bently 3500系统，警报和紧急联锁停车保护已经用于振动幅度。

（1）不可能根据故障和损坏的类型对报警和停止值进行分类，并且报警和联锁关闭不是目标。

（2）因为这个保护系统存在无法区分虚假信号的弊端，所以导致误报和联锁停车是不可避免的。根据2010年1月近30家炼油厂的安全检查统计，重点涡轮压缩机振动联锁保护的实际投资率仅为78%；不同之处在于往复式压缩机的振动保护联锁投资率仅为35%。为了使得在连续生产的情况下的生产损失得到最大限度的控制以，经常会采取的解决措施，就是在实际操作中手动将振动联锁保护解除，或者可以采取放大报警振幅的措施，这会带来很大的安全隐患。

2 技术发展趋势

近年来，随着科技的发展，人工智能技术也得到了迅速发展，成为人们关注的重点技术，并已应用到实际项目中，使设备维护技术达到了智能化的高度。设备的智能故障诊断具有非常广泛的应用前景。但由于往复式压缩机结构复杂，激振源众多，针对目前的研究现状和上述研究数据，计算机技术应用不充分，专家系统和神经网络技术在人工智能领域的初步应用，故障诊断技术目前仅处于整合和向第四阶段过渡的第三阶段。到目前为止，还没有像旋转机械那样成熟的诊断系统。只有经验性的方法或思想被用来确定和测试特征参数，然后验证实验结果是不够的，没有找到最佳的特征参数。与实际应用还有一定的距离，这与行业往复式压缩机的重要地位不相称。

往复式压缩机存在的问题，降低了运行效率，比如说，排气不足，排气温度异常，排气压力异常，噪音异常，过热，活塞和活塞杆损坏以及轴瓦磨损等，这些都是设备存在的典型问题，需要采取有效措施及时解决，不仅仅是采用一些检测技术就能够解决的问题，还需要进行深入的研究分析，争取找到最好的解决方案。只有对设备故障源和故障定位的准确诊断，各种参数的精确测量和故障信号识别才是技术难点。

如今，随着人们生活水平的不断提高，往复压缩机的故障诊断将朝着网络化，智能化，多源信息融合的方向发展。在实时在线诊断领域，应开发特殊的新型集成传感器和用于往复压缩机故障诊断的观察器。运用现代信号处理方法和智能理论，找到振动信号间相互干扰最小的最佳测量点，实现故障自动诊断。越来越多的相关领域的研究专家在国家大力的支持推动下给予了智能方面更多的关注度，随着发展脚步越来越快，自动故障诊断成为可能。

目前，在线往复式压缩机状态监测系统更注重机组部件的工作状态，忽略了机器运行期间的流体机械Vol 42。No.1，2014的过程量及过程参数。未来，进气量和排气量、包装温度、冷却水温度和轴承温度等过程量将被引入到监控系统中。将会投入更大的专业资源区对不同数据和故障之间的内在关系进行更深入的研究，从而实现单元多源的信息融合。这一举措将往复压缩机故障诊断的准确性得到大限度的提高，从而达到防止重大事故发生的目的。它通常由系统监控模块，系统诊断模块和系统保护模块组成。在系统设计过程中，应根据压缩机的实际条件和运行条件选择代表运行条件和适合监测的参数。为了能够提高检测故障技术水平，必须要进行智能系统的使用，提高专业水平和积累大量的实践经验，才能有效的提高系统诊断的能力。应充分利用计算机及其软件技术和专家知识和经验使诊断系统智能化，使普通技术人员使用诊断系统所获得的结果达到诊断专家的水平。神经网络，专家系统，决策支持系统和数据挖掘技术可为实施人工智能诊断提供技术支持。由于往复式压缩机故障诊断技术将在未来不断更新和优化，因此会有更多新技术进入市场。对相关检验人员也提出了更高的要求，检查人员必须对其具体技术有透彻的了解，才能有效地运用实际的故障诊断过程，并使其发挥最大的作用，使故障得到及时的检测和处理。