往复式压缩机振动的智能化控制

解洋阳

关键词：往复式压缩机;机泵安康;智能化控制

往复式压缩机因操作不当、运行维护不善、质量缺陷等原因引起的事故非常多，这不仅影响了往复式压缩机的安全平稳运行，而且给企业造成了重大的损失。所以，对运行过程中的设备进行状态监测、故障诊断是必然发展趋势。机泵安康系统用于设备的安全与健康检测，将运行的状态与振动情况进行实时的数据采集，通过人工智能、智慧流体，全力实现设备全生命周期的安全管控与健康运行保驾护航。

一、往复式压缩机特点及结构部件

往复式压缩机是指通过气缸内活塞或隔膜的往复运动使缸体容积周期变化并实现气体的增压和输送的一种压缩机。属容积型压缩机。根据往复运动的构件分为活塞式和隔膜式压缩机。

我单位为活塞式往复式压缩机，曲轴带动连杆，连杆带动活塞，活塞做往复运动。活塞运动使气缸内的容积发生变化，当活塞往复运动的时候，汽缸容积增大，进气阀打开，排气阀关闭，半水煤气被吸进来，完成进气过程;当活塞往复运动的时候，气缸容积减小，出气阀打开，进气阀关闭，完成压缩过程。活塞上有活塞环来密封气缸和活塞之间的间隙，气缸内有润滑油润滑活塞环。

往复式压缩机是容积式压缩机的一种，其主要部件包括气缸、曲柄连杆机构、活塞组件、填料（也就是压缩机的密封件）、气阀、机身与基础、管线及附属的设备等。

活塞式往复式压缩机与其他类型压缩机相比有以下特点：

优点：

1、适用压力范围广，当排气压力波动时，活塞式压缩机的排气量基本保持不变。

2、压缩效率高，活塞式压缩机压缩气体的过程属封闭系统，其压缩效率高。

3、适应性强、制造工艺简单，对材料要求低，造价低廉。

活塞式压缩机的缺点：

1、气体带油污。

2、转速不能过高，因为受往复运动惯性力的限制。

3、易损件较多，检修工作量大，维修费用高。

二、往复式压缩机的信号控制

据不完全统计，近二十年来，化工生产中平均每年发生重大往复式压缩机事故32起，约占行业内重大事故总量的25%，其中事故发生在主机部分的约占80%，发生在辅机部分的约占15%，其余5%发生在管路、阀门及电气配套等其他部分。

往复压缩机特征参数信号主要包括温度信号、振动信号、位移信号等。通过对特征信号的监测分析，识别判断压缩机的故障类型，是故障诊断技术的核心思想。

温度信号是往复压缩机较为敏感的特征参数，监测温度的变化可以了解压缩机内部零部件的工作状态，如排气阀漏气，在吸气过程会出现倒吸现象，导致气阀温度升高。

振动信号是往复压缩机故障诊断的一个敏感特征参数，如气阀损坏、活塞杆下沉、十字头螺栓松动、连杆磨损等大多数故障均伴随着振动信号的异常，我公司往复式压缩机机身振动设置有大于2.5g延迟30s停机连锁，但，事故往往是瞬间发生，严重时甚至会引起机组爆炸。而基于越来越成熟的信号分析技术，对往复压缩机非稳态振动信号的研究工作也越来越多，如通过加速度傳感器测十字头滑道箱、汽缸侧壁、汽缸盖、轴承等处的振动信号来诊断动力性故障，是一种比较有效的方法，可以前期对机组运行情况进行分析，预警，以避免事故发生。

三、振动信号智能化控制

随着互联网、大数据、云计算、人工智能、5G等新技术的到来，流程工业也将从“人工操作”向“智能工厂”“数字工厂”转型，石化生产装置和机组的控制将以底层监控系统的核心数据库为基础，将运行监控、设备诊断、报警管理、远程专家支持等应用通过云平台连接起来，实现大数据的存储、分析和智能优化控制，实现无人值守安全高效运行，同时实现远程专家技术支持和服务。

四、机泵安康控制系统

机泵设备安康管控工业互联网平台（设备安康智能管控系统）是通过对机泵等关键设备的外表面安装智能安康传感器，利用大数据、云计算，结合AI数学模型，为设备提供“数字化安康+智能化维保”服务，为机泵设备全生命周期的安全与高效运行保驾护航。

设备安康智能管控系统主要由智能安康无线传感器（或有线传感器）、数据传输设备及安康管控云平台三部分组成。通过智能安康无线传感器，对机泵设备运行数据进行采集，基于LoRa、NB-IoT或Wi-Fi等互联网无线传输协议将大数据上传到安康管控云平台。用户可通过手机、平板和电脑等操作终端，对机泵设备运行状态进行智能化监测与管控。主要包括机泵振动加速度波形频谱数据监测、机泵振动速度波形频谱数据监测、机泵振动位移波形频谱数据监测。对异常数据及时发现，诊断并采取相应处置措施。

通过系统采用工业互联网的云平台架构，极大的提升运行的安全性和延长使用寿命，具有极强的可用性、可靠性。

五、结论

如果能够做到在设备出现故障前就可以提前知晓设备故障，这将会大幅度提高设备维修效率，同时也可以有效避免设备运行过程中的非计划性停机，减少企业生产损失。当前数字化、网络化、智能化是信息化社会发展的必然趋势，实现智能监测，故障诊断，通过对设备运行状态监测，进一步提供故障诊断的依据，可以在很大程度上提高设备管理、维修、经济运行的水平，提高设备的运行的稳定性，降低整体运维成本。因此，往复式压缩机与机泵安康系统相结合，可以提高设备安全、长周期、稳定运行。

参考文献：

[1]中国化工学会编制的《2021年（第二届）中国石油化工设备检维修技术》

[2]《往复式压缩机技术问答》作者安定刚