往復(fù)式壓縮機(jī)常見故障及在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用體會

那凱 王敏

摘 要：往復(fù)式壓縮機(jī)在石油化工企業(yè)中具有極為重要的作用，但是其易損件多，較容易發(fā)生故障。對其常見的故障進(jìn)一步研究，確定往復(fù)機(jī)在線狀態(tài)檢測系統(tǒng)并通過在線檢測系統(tǒng)監(jiān)測，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，有助于往復(fù)式壓縮機(jī)安全、穩(wěn)定、有效地運(yùn)行。本文從往復(fù)式壓縮機(jī)常見故障出發(fā)，對往復(fù)式壓縮機(jī)常見故障分析。以設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)為手段，達(dá)到提前預(yù)知故障并及時(shí)處理、提高企業(yè)的生產(chǎn)效率的目的。

關(guān)鍵詞：往復(fù)式壓縮機(jī);在線監(jiān)測系統(tǒng);故障處理;應(yīng)用體會

0.前言

隨著化工產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，往復(fù)式壓縮機(jī)具有單位耗電量少、熱效率高、造價(jià)低廉、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍廣泛。既能有效提高工作的效率，又能推動行業(yè)的發(fā)展，但在其實(shí)際操作中存在許多的問題，即：易發(fā)生氣閥類、支撐環(huán)、活塞磨損等常見故障，設(shè)備一旦出現(xiàn)故障就很危險(xiǎn)，對相關(guān)人員的人身安全產(chǎn)生威脅，也會影響化工企業(yè)生產(chǎn)效率。因此，應(yīng)利用在線監(jiān)測系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)往復(fù)式壓縮機(jī)的故障并及時(shí)解決。

1.往復(fù)式壓縮機(jī)工作原理及其常見故障

1.1往復(fù)式壓縮機(jī)工作原理

往復(fù)式壓縮機(jī)是指通過氣缸內(nèi)活塞或隔膜的往復(fù)運(yùn)動使缸體容積周期變化并實(shí)現(xiàn)氣體的增壓和輸送的一種壓縮機(jī)。其原理為把貯存的氣體在密閉空間里進(jìn)行分批次的壓縮處理，提高其氣壓。

1.2往復(fù)式壓縮機(jī)常見的故障

1.2.1熱力性能故障。

熱力性能故障也被稱為熱力故障，故障主要集中在氣閥、活塞環(huán)、工藝氣和冷卻系統(tǒng)部位。故障表現(xiàn)：氣缸、活塞環(huán)磨損嚴(yán)重、間隙增大，氣體易泄露;壓縮氣閥的故障;出口排氣量不足;等。水冷式壓縮機(jī)，冷卻水系統(tǒng)異常等都會造成排氣溫度不正常等故障[1]。

1.2.2機(jī)械性能故障。

主要是設(shè)備運(yùn)行零件或結(jié)構(gòu)的故障，故障主要集中在活動零件故障，活動零件之間的間隙變化、損壞、變形、裂紋等。主要表現(xiàn)為設(shè)備在運(yùn)行中振動、聲音、發(fā)熱量異常。例如進(jìn)氣和排氣閥損壞、連桿和大小頭間隙摩擦太大等，都會發(fā)生現(xiàn)場機(jī)械故障。往復(fù)式壓縮機(jī)的常見故障的其中一種是活塞環(huán)故障。活塞環(huán)是往復(fù)式壓縮機(jī)中關(guān)鍵零之一，除此之外還有氣閥及填料環(huán)，都是現(xiàn)場需要關(guān)注的部件。根據(jù)現(xiàn)場對設(shè)備維修進(jìn)行的數(shù)據(jù)統(tǒng)，常見故障類型分布類型比例為：運(yùn)動部件故障占比為59.9%，密封部件故障占比為25.4%。

1.3往復(fù)式壓縮機(jī)常見故障特征分析

常見的故障的種類比較多，參數(shù)涉及范圍廣多，方法比較復(fù)雜，依據(jù)故障的所在點(diǎn)進(jìn)行全方位、多層次設(shè)備狀態(tài)的分析，進(jìn)行綜合的故障分析診斷[2]。

常見故障特征分析如下

（1）撞缸：0°或180°兩個(gè)相位的缸體發(fā)生振動伴隨著劇烈的撞擊，活塞桿不受控制，活塞桿沉降參數(shù)在兩個(gè)相位的劇烈波動。

（2）拉缸：活塞桿垂直方向量和水平方向沉降和偏擺量出現(xiàn)異常較大波動，發(fā)生拉缸現(xiàn)象壓縮機(jī)身和氣缸的振動信號一定會異常的大。

（3）活塞桿損壞：活塞桿垂直和水平偏擺量較大，達(dá)到上限會使活塞桿探頭損壞;缸體振動增大。

（4）連桿螺栓折斷破裂：活塞桿沉降量及水平方向偏擺量同時(shí)出現(xiàn)較大范圍的波動，活塞桿折斷破裂時(shí)，缸體振動增大。

（5）活塞桿螺栓松動：在螺栓松動時(shí)，活塞桿在垂直升降量的波動持續(xù)增大。

（6）氣閥：零件主體在運(yùn)行中變形、破裂、扭曲等情況氣閥不能正常的運(yùn)行。氣閥發(fā)生故障伴隨著氣閥蓋的溫度迅速升高，缸體振動并且劇烈撞擊。

（7）支撐環(huán)的磨損：活塞桿垂直沉降量在支撐過程中漸漸磨損，變化量相對逐漸增大，缸體振動和機(jī)身振動的測量平穩(wěn)，沒有較大的變化。

2.在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成

2.1監(jiān)測系統(tǒng)的組成

現(xiàn)場的傳感器信號要經(jīng)過數(shù)字收集器、交換機(jī)等，通過局部區(qū)域網(wǎng)傳送到至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，設(shè)備的管理員可以通過局部區(qū)域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)客戶端進(jìn)行服務(wù)器的訪問，對運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測及故障的診斷。廠家的專業(yè)維修人員，可采取遠(yuǎn)程監(jiān)測訪問方式，進(jìn)行專業(yè)的故障診斷分析。

2.2 觀測點(diǎn)和傳感器的合理選擇

往復(fù)機(jī)壓縮機(jī)故障運(yùn)動部件且和密封組件所占比例較大，因此要根據(jù)發(fā)生故障點(diǎn)來選擇觀測點(diǎn)，才能預(yù)知和判斷壓縮機(jī)故障。需要對曲軸箱、十字頭、軸承、以及活塞桿上升、偏轉(zhuǎn)進(jìn)行觀測。往復(fù)壓縮機(jī)進(jìn)行往復(fù)的活塞運(yùn)動，曲軸轉(zhuǎn)動一圈為一個(gè)周期，為觀測提供故障診斷信號參考點(diǎn)，需要在飛輪上安裝鍵相探頭，鍵相傳感器固定在設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上。壓縮機(jī)往復(fù)運(yùn)動時(shí)，氣缸在曲軸的力相互抵消。一些十字頭空隙太大，螺母或和螺栓容易松動，活塞圈間隙太大等故障，使用快速傳感器測量。活塞桿部位采用的是電旋渦傳感器，在填料部件上用垂直升降旋轉(zhuǎn)螺栓安裝活塞桿下沉探頭，無死角監(jiān)測活塞環(huán)的磨損情況。結(jié)合機(jī)身振動波形圖和十字頭振動趨勢圖為出現(xiàn)狀況提供相關(guān)的分析依據(jù)，及時(shí)對填料磨損、支撐環(huán)磨損等進(jìn)行檢查和修理。利用敏感的熱電阻溫度傳感器對氣閥溫度進(jìn)行測量，采用磁吸或者粘貼導(dǎo)熱膠的方式，把熱電阻傳感器在氣閥閥蓋上進(jìn)行安裝固定，實(shí)時(shí)對氣閥的溫度進(jìn)行監(jiān)測[3]。

3.在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用對往復(fù)式壓縮機(jī)故障的重要意義

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對往復(fù)式壓縮機(jī)故障在線監(jiān)測系統(tǒng)的完善。有利于對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行很好的監(jiān)測以及及時(shí)的維修。運(yùn)行的狀態(tài)決定了壓縮機(jī)生產(chǎn)效率，設(shè)備發(fā)生了故障，會導(dǎo)致整個(gè)工藝生產(chǎn)線的癱瘓，用先進(jìn)的在線監(jiān)測技術(shù)，實(shí)時(shí)了解設(shè)備的最佳運(yùn)行的狀態(tài)，提前預(yù)知設(shè)備的故障并及采取檢修的措施，一定程度上有效避免發(fā)生較大的事故和大額度的經(jīng)濟(jì)損失。在線監(jiān)測系統(tǒng)著重于減少往復(fù)式壓縮機(jī)設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用，避免在運(yùn)行中出現(xiàn)設(shè)備停機(jī)等故障提高生產(chǎn)效率，為生產(chǎn)提供可靠性、安全性、節(jié)能性等方面有著極其重要的意義。

4.結(jié)語

在線監(jiān)測系統(tǒng)在氣體、油類原料往復(fù)式壓縮機(jī)常見的故障監(jiān)測中應(yīng)用較為廣泛，對于那些要求對復(fù)反式壓縮機(jī)的整體性能嚴(yán)格的企業(yè)，利用在線監(jiān)測系統(tǒng)這套進(jìn)行設(shè)備的維修，能夠快速對壓縮機(jī)故障進(jìn)行預(yù)防和維修。有效提高企業(yè)工作效率和生產(chǎn)能力，增加原料產(chǎn)品的產(chǎn)品附加值，促進(jìn)企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李建明，李軍.往復(fù)式壓縮機(jī)常見故障及在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用[J].儀器儀表用戶，2019（5）41-43.

[2]劉志芳，關(guān)敬民.海洋石油作業(yè)平臺往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)在線監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)分析與研究[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2019（2）29-30.

[3]曹志祥.淺析往復(fù)式壓縮機(jī)常見故障的判斷與處理措施[J].當(dāng)代化工研究，2018（08）：169-170.