往復式壓縮機故障診斷方法研究綜述

摘要：壓縮機是將原動機的動力轉化成為氣體壓力能的機器，目前在石油、石化、化工等行業得到廣泛應用，是工業生產的重要輔助設備，由于結構復雜、配件易損壞等，在使用過程中發生故障的頻率較高。文章從對往復式壓縮機故障診斷的現狀出發，對其在生產過程中出現的故障及原因進行分析，并提出了相應的診斷方法。

關鍵詞：往復式壓縮機；故障診斷方法；振動診斷法；直觀診斷法；熱力診斷法 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH457 文章編號：1009-2374（2016）17-0073-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.035

1 往復式壓縮機診斷方法研究現狀分析

往復式壓縮機是一種應用廣泛的通用機械設備，在工作過程中經常由于高耗損引發故障的出現，進而難以維持工作的正常進行，對于故障診斷技術的研究一直以來受到國內外學者的廣泛關注。在國內，有的學者通過對往復式壓縮機缸蓋振動信號進行分析，有的通過對缸內氣體壓力的影響方面進行分析，有的通過對壓縮機常規性能參數的監測和控制方面進行研究，力求改變目前操作人員憑經驗判斷故障的局面；在國外，美國學者曾提出利用氣缸內側的壓力信號圖像判斷氣閥故障及活塞桿的磨損，捷克學者對各個不同類型的壓縮機通過建立常規數據庫，確定評定參數來判斷壓縮機的工作狀態是否正常。然而，雖然引起各大學者的關注和尋求各種解決辦法，但是對故障診斷技術到目前為止還沒有一套成熟的得到認可的診斷系統來獲取有效特征參數。

2 往復式壓縮機常見故障及措施

2.1 排氣溫度過高

排氣溫度過高主要是由于使用過程中出現冷卻情況或是排氣閥泄露造成的。

措施：通過降低進口冷卻水的溫度或是增大冷卻水流量，將冷卻水溫控制在規定范圍內，對冷卻器進行定期的零件檢查與維修；通過測溫裝置對排氣閥進行溫度檢測，如果過熱，則需拆開氣閥進行修理，更換氣閥彈簧。

2.2 曲軸斷裂

曲軸斷裂軸頸與曲臂的圓角過渡處。曲軸斷裂產生的原因比較多：曲軸過渡圓角太小，熱處理時，圓角處理不到位；圓角有局部斷面突變，加工不規則；油孔處出現裂縫，潤滑油滲入后使裂縫逐漸擴大，造成斷裂；長期超負荷運轉，減少使用壽命。

措施：適當增大曲軸的過渡圓角，熱處理保持均勻；提高曲軸加工質量和精確度；提高曲軸油孔的加工質量；從壓縮機使用情況來講應充分考慮曲軸強度問題，禁止超負荷運轉。

2.3 軸承過熱

軸承過熱主要是由軸承間隙過小，潤滑油形成不了油膜，起不到冷卻的作用或是油泵出現故障造成斷油及油路堵塞等問題，致使軸承產生熱量引起的。軸承過熱將加快摩擦，產生的熱量不斷積累燒毀摩擦面造成重大事故。

措施：及時對軸承間隙做調整，將間隙控制在合適的范圍內；提高潤滑油黏度，定期對油泵進行檢查，疏通油路，促使軸承得到良好的潤滑。

2.4 連桿螺栓斷裂

連桿螺栓斷裂的原因表現在安裝或檢修螺栓緊固時產生偏斜，承受不均勻的載荷；長期使用產生塑性變型；連桿螺帽松動或開口銷折斷，連桿螺栓因承受過大的沖擊而被拉斷。

措施：應使連桿螺帽的端面與連桿體上的接觸面緊密配合，必要時用涂色法進行檢查；定期檢查連桿螺栓的受力和變型情況；安裝或檢修后，連桿螺栓一定要擰緊，必要時穿上新的開口銷，以免松動。

2.5 氣流脈沖引起的管路振動

氣流脈沖引起的管路振動是由氣流的脈動性和壓縮機未被平衡的慣性力和力矩兩方面引起的振動。

措施：注意彎管和異徑管的正確設計，使設計的管路長度要避開共振管長；現場采取消振措施，可增設緩沖器，還可以加節流孔板，或適當增設管路支架來起到減振作用。

3 往復式壓縮機故障診斷方法

3.1 振動診斷法

出現故障的往復式壓縮機在振動及噪音上會出現差異性，通過對差異性的掌握可有效對往復式壓縮機進行故障診斷。針對往復式壓縮機在振動及噪音方面的不同表現研制出對其進行監測的振動監測儀，但在使用過程中振動頻率過大，存在噪音不受控制、信號不平穩等因素，使得振動監測儀仍處于實驗階段，尚未全面普及。

3.2 直觀診斷法

作為往復式壓縮機故障診斷方法中最基礎的一種診斷方法，主要是工作人員通過身體感官（眼睛看、耳朵聽）及自身經驗來診斷故障，這種診斷方法在準確度上存在瑕疵，適用于故障的初步診斷或是在沒有檢測裝置情況下進行應急使用。目前壓縮機機械設備逐漸向自動化方向發展，直觀診斷法缺乏科學性，對診斷往復式壓縮機故障起不到關鍵性的作用。

3.3 熱力診斷法

熱力診斷法是借助儀器對往復式壓縮機各項數據進行測量和分析，以達到故障診斷的目的，包括對壓縮機的油溫、水溫、排氣量、冷卻水量等數據信息的監測。在對往復式壓縮機進行數據收集時，由于不同部件出現故障在數據上表現不同，采用熱力診斷法在診斷和預測故障時容易缺乏準確性，目前主要應用于壓縮機的運行狀態和監測參數等方面。

3.4 油液診斷法

油液診斷法是一種比較特殊的故障診斷方法，包括油液中磨損信息分析和油液物理化學性能分析兩方面。診斷過程中，有關人員對往復式壓縮機中的油液進行取樣，通過對油液自身屬性的分析和油液磨損信息的了解，掌握往復式壓縮機在運行中是否存有故障。在對油液進行分析時需引入大量現代的高新技術儀器，才可確保油液診斷的準確性。

3.5 人工智能診斷法

該診斷方法是往復式壓縮機故障診斷過程中應用最頻繁的一種方法，具有易于構造、預測簡單、解釋機制強等優勢，同時也具有推理機制簡單、專家知識不夠精確等缺陷，人工智能診斷法是在專業知識和大量實踐經驗的基礎上建立一套具有人工智能的計算機程序，主要用于解決難度較大且復雜的故障問題。但人工智能診斷系統主要收集的是專家的意見，不能對知識進行判斷，容易產生錯誤的知識應用，造成故障診斷失敗。

4 往復式壓縮機故障診斷過程中的注意事項

4.1 完善診斷方法

從事往復式壓縮機故障診斷的技術人員，具有一定的技術優勢，但是對理論知識的掌握存在不足，不利于新技術的使用，導致系統診斷方法過于單一，應要求相關技術人員通過企業培訓或是網絡課程的學習來增強理論知識的學習與技術的創新，進而推動往復式壓縮機故障診斷工作的提升，同時還應加強計算機輔助實驗的開發工作。

4.2 強化全面診斷

通過對往復式壓縮機診斷方法的研究發現，各種診斷方法在診斷過程中都存在一定的缺點，不能做到對故障的全面診斷，要求有關人員在進行往復式壓縮機診斷過程中注重全面性，采取小波分析、人工智能理論等多種分析技術相結合的方法，通過多種技術交叉應用的方法彌補診斷上的片面性。

4.3 避免診斷失誤

在往復式壓縮機故障診斷的過程中，工作人員主要是對收集的信息進行確定分析，以達到準確的故障檢測的目的。但是在日常工作過程中，由于設備的落后、人員的疏忽等，故障監測準確率不高，間接采集到的信息帶有一定程度的不確定性，常常會出現誤診。因此，要想保障往復式壓縮機故障的診斷，就要對往復式壓縮機的故障信息進行準確的收集，提高信息的正確性。

同時，對于往復式壓縮機的在線狀態監測及故障診斷問題，還應加深識別理論的研究與定量關系的研究，包括對氣閥的故障診斷、前期裂紋存在的預測、不同裂紋的類型長度等進行深入研究。加強對傳感器與監測儀的研制，建立系統的數學模型，通過振動分析獲得往復式壓縮機故障診斷與參數之間的對應關系。

參考文獻

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作者簡介：王磊（1986-），男，甘肅隴西人，青海油田格爾木煉油廠技術員，研究方向：機械檢維修。

（責任編輯：王 波）