往复式压缩机的系统分析

    1 往复式压缩机监测系统要求
    往复式压缩机能达到较高的工作压力，在石化、冶金行业中广泛使用，由于往复式压缩机结构复杂，运行过程中激励源众多，在生产过程中往复式压缩机故障率较高，研究和开发往复式压缩机状态监测系统，实时采集、处理、分析压缩机运行状态参数，保证设备运行的安全性与可靠性。
    电机电流可以对压缩机飞车、非法停车等故障进行监测，进、出口各测点压力以及润滑油压力可以对系统失压、压力不可调、压力波动与不稳等故障进行监测，系统温度异常也意味着系统内部出现故障，空气湿度、吸气温度、环境温度、排气温度、储气罐温度、喷嘴温度、冷却水流量、电机功率、电压、电流、转矩、转速、气缸内的动态压力、水箱水位等参数的采集、分析和处理，将预测系统状态变化趋势。
    压缩机的示功图能反映压缩机在一个工作循环中活塞在气缸的每一位置时，气缸内气体压力变化的曲线。对压缩机的工作过程进行各种分析、计算和判断，并对压缩机的某些故障采取相应的措施.
    2 系统硬件配置
    数据采集主要完成多通道信号A/D转换及相关的数据采集控制功能。系统主要由温度变送器、压力变送器、流量变送器变送器、数据采集控制卡，工控机，工业液晶显示器等组成。
    该系统采用了2块多功能数据采集控制卡PCL-818L及PCL-818HD，分别完成排气、吸气温度、压力等缓变量的采集。PCL-818L及PCL-818HD是研华公司生产的多功能数据采集控制卡，可同时接收8路差分/16路单端标准电压输入，12位A/D，增益可调，标准ISA总线通讯，*高采样频率分别可达40kHz和100kHz，可实现软件触发、时钟中断触发、外部脉冲触发等多种触发方式，适用于多通道测试系统。
    DSP数字信号处理器完成气缸内动态气体压力信号的采集、处理。动态测量系统由动态传感器、360线增量脉冲编码器、A/D转换、DSP数字信号处理器组成，脉冲编码器旋转1周产生360个脉冲，根据编码器发出的脉冲，控制A/D转换得到动态传感器（完成对气缸内压力检测）360个压力数据，将这些数据由DSP数字信号处理器预处理后，存入相应存储单元，并通过RS-232接口传输给工控机。脉冲编码器的过零脉冲，用于判断气缸所处的位置。
    工控机主要完成数据采集的软件控制及测试数据的存储、分析、计算、显示、打印输出等工作。
    3 系统软件设计
    采用图灵组态软件作为系统开发平台，以模拟动画显示为主，系统由数据采集欲处理模块、可视化监测模块、数据监测模块、故障诊断模块组成，系统由控制流程、储气喷嘴参数、排气参数、系统参数、历史数据、示功图等页面组成。
    数据采集预处理模块主要完成对被控设备现场数据的采集和数据预处理。如对温度信号、压力信号等变量的采集后对变量进行的转换、标定等。可视化检测模块，以模拟动画的形式，显示压缩机的运行参数和运行状态。显示的主要信息有：压缩机的进出口温度、压力、油温、电流、电压等参数运行状态、运行时间和各种警报信号等。
    故障诊断模块对系统的供电主电流、励磁电流、一级缸排气温度、二级缸排气温度、油温、储液罐温度、冷却水温、一级缸压力、二级缸压力、油压、断水等参量都设置了超限报警，运行过程中一旦参量值超限，组态软件可实现分类报警和动态动画提示，并可将报警信息存入报警信息数据库，便于事后故障分析。系统针对每个报警参量确定报警属性，并分析故障原因，供现场人员参考。反映压缩机在一个工作循环中活塞在气缸的每一位置时，气缸内气体压力变化的曲线。根据示功图，可对压缩机的工作过程进行各种分析计算。例如，由示功图的面积可以算出气缸的平均指示压力，指示功率和气阀功率损失；根据吸入线长度可以算出容积系数λ；根据排气*高压力，可以求出气缸内实际压力比；根据气体压力所产生的气体力，可以作为动力计算和强度校核的依据。另外，由示功图还可以分析判断气阀的工作情况，活塞环和填料是否发生泄漏：进气和排气过程的压力损失；压缩和膨胀过程的热交换情况等，进而根据这些分析和判断，对压缩机的某些故障采取相应的措施.示功图的获取是由工控机根据DSP提供的数据利用C++软件分析、计算处理后，绘制出P-a和P-V示功图，并计算出气体所做的功。
    4 结 论
    研制开发的往复压缩机状态、参数在线监测和故障诊断系统，实现了数据的采集、贮存、实时分析、报警、显示、打印及报表等功能。可以在线诊断出往复式压缩机常见的故障，为往复压缩式机的安全高效运行提供了保障。