以可靠性為核心的往復式壓縮機維修方法淺析

田洪源

（中國石油天然氣集團公司吉林石化分公司合成樹脂廠，吉林 吉林 132021）

以可靠性為核心的往復式壓縮機維修方法淺析

田洪源

（中國石油天然氣集團公司吉林石化分公司合成樹脂廠，吉林 吉林 132021）

往復式壓縮機是容積式的壓縮機，它能使一定容積的氣體按照順序吸進或排出一個封閉的空間，以提高靜壓力。往復式壓縮機具有熱效率高、造價低廉、設計成熟、應用范圍廣等優點，但也存在結構復雜、轉速受限多、使用效率下降快以及噪聲大等缺點。往復式壓縮機的失效原理包括基于故障樹的可靠性分析、關鍵零部件風險分析以及失效零件的機理分析，預防性維修的周期優化包括分布模型的確定、威布爾分布參數的確定以及可靠性結果的分析。

可靠性；往復式壓縮機；維修方法

往復式壓縮機是石化企業的核心設備之一，因此其運行過程中的安全性和可靠性極為重要，直接關系到裝置的安全和效益。在使用往復式壓縮機的過程中，尋找最合適的修理時間及維修措施，是確保往復式壓縮機能夠長期穩定運行的重要保障，也是保障往復式壓縮機相關性能能夠最大限度地發揮的主要方式。往復式壓縮機的維修護理需要具有較高的可靠性，從而降低往復式壓縮機在運行過程中的停機時間和停機次數，充分將企業生產時間延長，以降低設備出現故障的可能性，不僅能夠避免工作人員遭受意外傷害，還能在很大程度上將維修保障的成本控制在一個合理的范圍內。此外，對往復式壓縮機采取正確的維修措施也有助于促使管理朝著更現代化的方向發展（圖1）。

圖1

1 往復式壓縮機的失效原理

1.1 往復式壓縮機子系統

往復式壓縮機子系統故障因果關系分析，對失效模式的研究是非常有意義的，如果能夠對往復式壓縮機的子系統零部件潛在失效威脅進行客觀的分析，就能夠準確找到引起往復式壓縮機子系統失效的原因，以此采取正確的措施修復往復式壓縮機的相關故障。在對往復式壓縮機進行失效模式及后果分析之后，工程人員就能夠對故障原因有一個準確的認識，有利于后期對往復式壓縮機的維護工作（圖2）。

圖2

1.2 往復式壓縮機核心零件失效原理

1.2.1 通過研究故障樹分析影響往復式壓縮機可靠性的相關因素

引起往復式壓縮機故障并失效的因素有很多種，基本表現在氣閥故障方面、活塞故障方面、氣缸故障方面以及密封故障方面等，這些故障因素共同組成了往復式壓縮機的故障樹，只有準確分析了故障原因，才能對癥下藥。

1.2.2 關鍵零部件風險分析

根據以往資料，往復式壓縮機的故障樹中，每個最小的割集在此系統中都具有重要作用，并且不同的割集對故障的后果和影響嚴重性都不一樣。

1.2.3 失效零部件機理分析

我們分析并研究了往復式壓縮機的整體運行過程，對記錄資料進行了詳細統計，總共對數千個維修記錄進行詳細的統計調查分析，對各種類型的壓縮機故障都進行了研究，得到的結論是，失效等級的分布數據中，閥、活塞和填料的維修頻率是最高的，約一半以上的維修記錄都與以上所提到的三樣構件有關。因此在日常運行維護的過程中，應重點關注閥、活塞和填料的情況，減少故障率。

此外，在對往復式壓縮機的各種故障是失效機理進行研究分析時還可以看出，儀器故障、磨損以及泄漏問題出現的概率是最大的，以上三種故障占到了引起往復式壓縮機故障失效原理的50%以上，并且占到了引起往復式壓縮機所有故障失效原理的近50%。由此看來，在日常使用往復式壓縮機時，重點在于設備潤滑，只有在保證各部件之間充分磨合、互不影響的前提下，往復式壓縮機的故障失效率才會顯著下降。

2 優化其預防性維修周期內的維修水平

預防性維修的周期對于保障整個系統在運行方面的安全性具有重要意義，同時也有助于保障工作效率和經濟效益，它將對設備的故障率造成直接影響，并對維修的結果產生影響。

在對預防性維修周期進行確認的過程中，應分別按照以下三步進行：第一步，繪制出設備在運行過程中，數據的概率分布圖像；第二步，繪制出分布函數圖像；第三步，根據分布函數計算可靠度，如可靠曲線參數等。

目前，大量的機械產品維護工作已經在廣泛運用三參數威布爾分布，該計算方法主要研究工程材料及系統化設備的失效數據處理，此研究方法能夠提供準確可靠的參數，將在很大程度上對精度和可靠性研究都產生影響，并影響產品評估結果。以某廠家的往復式壓縮機修復數據為例，具體公式如下：

以上兩則公式中，代表了位置參數；β代表了形狀參數；t代表了隨機變量；代表了尺度參數。

2.1 分布模型各項數據的確定

研究完往復式壓縮機的所有管理項目數據及所有數據記錄后，用t值表示各組大修間隔時間，計算所有樣本的觀測值并記錄如下：

T={37111,1450,20628,25077.5,34229.75, 11 676.25,23631,23814.63,8705,85766,25689.5, 20366.5,929.6667,18747.63, 5674,1468.38, 8882.75,90280.5,4 676,1142,1853,11533.29, 17414.5,12638.17,60100,13865.25,5377,25183, 11151,48625.25,17496,11379,27393,26160.5, 19292,42594,35525.5,9659.167,10956.13,3687.5, 11624.57,42788,116,330.25,49602,27696,8100, 29656,19368.5,44395,96691.75,1402.286,77717.5, 58406.5, 51726.5,22292,140472,343.5,39528, 62253}，單位為h。

結果為：正態分布0.186；指數分布0.1417；威布爾分布0.089；假設臨界值0.15641。結論為服從威布爾分布。

2.2 威布爾分布參數確定

在公式①和②分別帶入以上數據進行運算，通過計算可以得到往復式壓縮機的運行時間概率密度公式，具體為：

由此得出故障概率的累計函數如下：

根據運行時間的概率密度函數，可以畫出一條概率曲線。該曲線的最高點就是往復式壓縮機的運行時間眾數值，該結論對應的安全運行時間為9000小時以上，大致是1.06年。雖然1.06年的時間比1.92年的標準時間要小，可以采用，但相差較大，可能造成維修過剩的情況，從而浪費成本，因此可以適當延長周期，大約1年半進行一次。

3 結語

根據數據管理中的平均維修時間分析，可以優化預防性維修的周期。本次研究得知了企業的所有往復式壓縮機穩定可用度。

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TH45

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1671-0711（2017）01（下）-0041-02