对往复式压缩机气阀故障的振动诊断方法探讨

高鑫

摘要：气阀是往复式压缩机重要工作零件，气阀工作的优劣直接决定压缩机工作效率，但也是压缩机工作中最容易出现故障的环节，本文对气阀出现故障的原因进行介绍，重点阐述了诊断原理和主要方法两个环节，对压缩机工作中气阀工作故障诊断进行分析，希望可以提升石油企业工作效率，促进公司长久发展。

关键词：往复式压缩机;气阀故障;振动诊断方法

很多石油石化车间中往复式压缩机是主要工作設备，设备运行的稳定性决定石油行业的快速发展，往复式压缩机具有结构复杂、零部件多、故障发生概率高的特点，并且工作环境不佳，其中气阀工作时产生故障可以使用振动诊断方法进行辨别，及时发现故障原因并加以解决。

1往复式压缩机气阀故障原因

1.1阀片设计不合理

有很多设计者没有根据实际情况设计，由于不同的压缩机工作中流量特征不同，这就需要设计人员设计气阀的时候考虑到运行实际情况，但是设计人员没有合理选择气阀的型号，导致工作中容易出现气阀故障。

1.2气阀出现断裂或者变形

实际工作中，压缩机的气阀很容易出现断裂或者磨损，气阀表面积容易出现脱落。或者压缩机长期使用导致气阀中的弹簧受磨损导致松弛，气阀弹簧等距出现差异，靠近端圈的几圈距离产生变化，运行时间久久导致刚度减少，并且弹簧的弹性降低，不能恢复到原来尺寸，严重者会断裂。

1.3压缩机工作对象具有腐蚀性

往复式压缩机工作过程中，由于工作对象有很强的腐蚀性，并高速运转，很容易造成气阀表面腐蚀受损，出现凹坑，严重时会导致气阀部分脱落。除此之外，很多工作对象有一定的湿性，油水分离过程中，由于分离不干净，遗留下来的油质和气体相遇经过冷却器的时候，分离出的水分和气体混合，当气流经过阀门的时候，就残留一些杂质，阻碍气阀片工作，导致气阀片灵敏度降低，降低使用时间。

1.4安装不标准

由于工作人员专业性不强，没有按照标准进行紧固安装压缩机的气阀，气阀螺栓工作中可能出现松动，气阀中冲力过大会损坏气阀片。另外，当安装过程中气阀螺栓的紧固力大于标准力度时，会造成气阀螺栓失去弹性或者断裂等，降低气阀使用时间。

2往复式压缩机气阀故障的振动诊断方法探讨

2.1振动诊断原理

压缩机工作中气阀传出声音，其中，一部分是阀片和其他零件接触产生的，另一部分是气流产生的。前者发出的噪音频带分布较广，包含整个频谱范围，后者发出的频谱在较低范围内。当气阀发生折断故障时，压缩机工作会出现漏气状况，所以气流直接发出声音占整个声音的一半以上，在信号频谱上的反应为：频谱中较低频段出现信号的集中。当气阀弹簧失效时，气阀开启和关闭时会出现灵敏度降低的情况，但是不会出现工作中漏气的情况，所以频谱低频中没有明显能量集中的情况。

2.2振动诊断方法

本文介绍两种往复式压缩机气阀的振动诊断方法，一种是频谱分析方法，该方法是处理信号的基本方法，对气阀振动信号的频谱分析，对气阀的故障诊断十分精确，经过对L2-20/8型号的空压机中进行实际实验测试，如图1得出，气阀正常和非正常工作中有两种振动信号频谱，当振动信号频谱在低频2.5kHZ附近出现了明显的集中能量，这就是气阀工作是否有阀片断裂的标志。当图lb显示的气阀片折断的频谱和图la信号出现的波形有一定的差距，但是特征没有频域清晰。

频谱分析方法虽然对气阀片这段这一严重故障的辨别很有效果，但是如果工作中气阀片没有断裂，而是弹性失效，这一状况分析效果就不太明显。经过对L2-20/8型号的空压机气阀工作中振动信号发现，气阀失效情况先信号图谱有一定的分散性，具体见图2，分析发现，图2a和图la中的正常谱图有所不同，图2b、和图la图谱很像，因此，这种方法对气阀失效这一故障的辨别很难，所以要使用其他方法进行有效分析。另一种方法是包络分析法，压缩机工作时从气阀中采集的振动信号为调幅波，包括了大量的载波分量，这些载波分量是气阀排气系统和数据采集系统中几个固有谐振频率。可以使用检波滤波法，消除载波成分对数据的影响，然后调取调幅波的包络深入研究辨别。

3结论

综上所述，往复式压缩机工作中气阀出现故障的原因有很多种，故障的种类主要有气阀断裂或者气阀弹簧失效，实际工作中，运用振动诊断方法是十分必要并且可行的，气阀断裂使用对频谱分析法是十分有效的，如果弹簧失效，可使用包络信号法诊断故障信息，借此提升对压缩机气垫诊断的能力，加强工作效率。

参考文献：

[1]张华，基于LM-BP神经网络的多级往复式压缩机气阀故障诊断研究[D].上海：东华大学，2015.

[2]高亮，往复式压缩机振动信号特征分析及故障诊断方法探究[J].化工管理，2015（05）：10.