定相位振動(dòng)分析方法在L型往復(fù)壓縮機(jī)上的應(yīng)用

張興兵　李　旭　王　葳（中國(guó)石油新疆油田分公司彩南油田作業(yè)區(qū)，新疆　阜康　834000）

定相位振動(dòng)分析方法在L型往復(fù)壓縮機(jī)上的應(yīng)用

張興兵李旭王葳
（中國(guó)石油新疆油田分公司彩南油田作業(yè)區(qū)，新疆阜康834000）

通過(guò)應(yīng)用定相位振動(dòng)分析技術(shù)，很好的解決了往復(fù)式壓縮機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)的難題，為壓縮機(jī)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)指引了正確的方向。

振動(dòng)分析；定相位；往復(fù)式壓縮機(jī)

彩南油田集中處理站集氣系統(tǒng)目前使用的壓縮機(jī)為L(zhǎng)型雙作用往復(fù)式壓縮機(jī)，共計(jì)8臺(tái)，主要作用是將0.2MPa左右壓力伴生氣提高至1.2MPa壓力，后經(jīng)過(guò)脫水干燥和膨脹機(jī)膨脹制冷，為后繼的伴生氣處理工藝提供動(dòng)力源。壓縮機(jī)的工作效率直接關(guān)系到整個(gè)伴生氣處理系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)是十分必要的。

目前對(duì)L型往復(fù)式壓縮機(jī)采用的日常監(jiān)測(cè)手段主要是測(cè)溫、測(cè)振和聽(tīng)音，這些傳統(tǒng)方法是保證壓縮機(jī)長(zhǎng)期溫度運(yùn)行的重要手段，但隨著設(shè)備老齡化嚴(yán)重，狀態(tài)監(jiān)測(cè)必須更加深入才能有效監(jiān)測(cè)和預(yù)防壓縮機(jī)故障的發(fā)生，由于溫度監(jiān)測(cè)難以深入，局限性大，所以將重點(diǎn)放在了振動(dòng)監(jiān)測(cè)上面。

一、試驗(yàn)階段

首先，不能滿足于單一的振動(dòng)位移值監(jiān)測(cè)方法，將振動(dòng)頻譜分析方法引入到往復(fù)式壓縮機(jī)監(jiān)測(cè)上面，在對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、曲軸箱的監(jiān)測(cè)上能夠發(fā)現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和諧波成分，可以做到對(duì)基礎(chǔ)松動(dòng)、對(duì)中不良進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，對(duì)于氣缸的監(jiān)測(cè)則很不理想，發(fā)現(xiàn)有偏高的峰值，但是無(wú)法計(jì)算出到底屬于哪個(gè)成分，頻譜分析難以繼續(xù)進(jìn)行。后來(lái)又嘗試采集振動(dòng)加速度時(shí)域波形，看到了明顯的周期性信號(hào)（圖1）。

由圖1可知，在1s的時(shí)間內(nèi)大約有7次高沖擊，這與壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速是一致的，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速420r/min，通過(guò)觀察沖擊峰值的大小，可以判斷這是缸頭端排氣閥打開(kāi)時(shí)造成的沖擊，由此判斷氣閥撞擊的力度，但是這對(duì)于壓縮機(jī)氣缸的深入監(jiān)測(cè)仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

圖1　缸頭的振動(dòng)加速度時(shí)域波形

二、應(yīng)用新技術(shù)

公司邀請(qǐng)了北京西馬力監(jiān)測(cè)儀器公司的工程師來(lái)我處進(jìn)行實(shí)地檢驗(yàn)，所采用的方法仍為振動(dòng)分析方法。首次在缸頭端測(cè)試結(jié)果如圖2所示。

從圖2中發(fā)現(xiàn)了明顯的沖擊峰值，分別對(duì)應(yīng)吸氣閥和排氣閥的開(kāi)啟動(dòng)作，其他峰值則代表了連桿間隙等沖擊信號(hào)。這樣就清晰地獲得了氣閥開(kāi)啟的準(zhǔn)確相位，如果相位提前或滯后必然說(shuō)明有泄漏或氣閥故障現(xiàn)象發(fā)生。又由連桿小頭間隙等沖擊信號(hào)得知了連桿小頭的間隙及十字頭銷的磨損情況。

三、現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

為了實(shí)際驗(yàn)證其準(zhǔn)確性，將兩個(gè)存在泄漏的氣閥

圖2　缸頭端定相位振動(dòng)圖形　

四、結(jié)語(yǔ)

振動(dòng)頻譜分析方法在往復(fù)式壓縮機(jī)上的應(yīng)用及其有限，無(wú)法對(duì)氣缸進(jìn)行深入監(jiān)測(cè)，定相位的振動(dòng)分析方法可以很直觀的分析氣缸內(nèi)的氣閥等開(kāi)啟動(dòng)作，也可以分析其他異常故障造成的沖擊信號(hào)等，在往復(fù)式壓縮機(jī)監(jiān)測(cè)上應(yīng)用效果良好，同時(shí)也在往復(fù)式設(shè)備監(jiān)測(cè)上開(kāi)辟了新的思路。

換到兩端吸氣閥上，觀察其波形變化情況，監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖3所示。

通過(guò)直觀的對(duì)比圖發(fā)現(xiàn)，在存在吸氣閥泄漏時(shí)，排氣閥開(kāi)啟的相位延遲了大約5°（飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度），同時(shí)由于缸內(nèi)壓力平衡改變，造成額外的沖擊信號(hào)發(fā)生。

圖3　更換泄漏吸氣閥前后的信號(hào)對(duì)比圖

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（2015-04-08）