压缩机状态的检测及诊断方式

　　往复压缩机因为能达到较高的工作压力，在石化企业中被广泛使用。但是，由于其结构和运动形式比较复杂，使得往复压缩机在生产过程中故障率非常高，给企业造成很大的经济损失。究其原因是往复压缩机还没有一套成熟的状态监测系统。目前普遍采用的没有针对性、费时、费力、高代价的定期设备维修并不能完全保证的高效运行。

　　为实现压缩机的预期维修，在线实时了解其运行状况，保障其长期高效运行，针对往复压缩机的常见故障模式，研究开发了能反映压缩机运行状况的示功图在线监测和故障诊断系统。示功图能清晰地反映汽缸内压力随活塞位置的变化。这套系统已经应用到石化企业中。常见的压缩机故障可以通过示功图在线监测和故障诊断系统分析出来，可实现压缩机的预知状态维修，避免了恶性事故发生。

　　1在线监测和故障诊断系统设计本系统是一个集数据采集、数据网络传输、数据存储、在线参数波形显示、在线示功图监测、打印、故障分析诊断为一体的多功能信息分析处理系统。

　　1.1示功图监测往复压缩机的故障归纳起来可分为机械动力性能故障和热力性能故障两大模式。机械动力性能故障一般表现为机器工作时异常的响声、振动、过热等。产生原因主要是吸排气阀损坏、活塞环磨损断裂、活塞杆填料函磨损、活塞杆导向环磨损、活塞杆下沉、裂纹与断裂、连杆十字头磨损、连杆螺栓和十字头螺栓松动断裂、活塞卡住和开裂、曲轴断裂、缸体开裂等；热力性能故障一般表现为排气量不足，压力、温度的异常波动。产生原因主要是气阀、活塞环、填料函等部件发生故障。机械动力性能故障一般可通过振动法、噪音法在机器外部及时监测到。而热力性能故障在机器的外部不易及时监测到，*有效的监测手段是监测压缩机的压缩循环示功图。

　　压缩机运行时，气缸内的气体体积和压力是在不断变化的，示功图记录的是不同的活塞位置或曲轴转角时气缸内部气体压力的变化。示功图分析是很重要的往复式压缩机故障分析方法，它直接反映压缩机的运行状态。示功图对故障是*敏感的，从理论上来，吸排气阀、活塞环、填料等的泄漏、吸排气过程的压力损失、压缩过程和膨胀过程的热交换等热力故障，都会在示功图上表现出来。

　　1.2监测参数和监测点的确定根据压缩机故障模式的特点，本系统选择了汽缸内的动态压力、温度、机体振动、活塞杆下沉位移和转速等状态量作为监测参数。各监测参数及其监测点布置和监测目的。

　　1.3系统硬件的工作原理系统的硬件组成及工作原理如图2所示。系统的硬件主要是由

　　安装在压缩机现场的各种传感器、信号前置处理放大器、A／D转换数据采集卡、现场计算机（即下位机）、网络服务器、通讯电缆及终端计算机（即上位机）等部分组成。在压缩机现场附近安装一个防爆仪表箱，放置信号前置处理放大器及下位机，采集和贮存各通道传感器送来的信号，再通过网络与状态监测室内的上位机进行通讯，在上位机上可方便地对现场采集的信号进行显示、分析和处理。考虑到各处理信号的特点，硬件的配置采用的是模块化设计。

　　1.4系统软件的设计系统软件包括系统监控软件和数据分析处理软件两部分。

　　系统监控软件安装在现场的下位机中，采用模块化设计方法编程，整个监控软件由系统自检模块、数据采集模块、数据处理模块、通讯模块等部分组成，完成数据的采集、贮存和传输等功能。

　　数据分析处理软件安装在监控室的上位机中，采用VB语言编程，可完成各种数据的统计分析处理、参数波形显示及对比、示功图显示及对比、报警、打印等功能。

　　2工业故障诊断实例往复压缩机在线状态监测和故障诊断系统已成功地应用在某厂的氢气往复压缩机上。上位机监测到的某缸正常工作时的信号曲线如所示。通过在线监测和故障诊断系统的压缩示功图示成功地监测到了吸气阀的泄漏故障，吸气阀泄漏和吸气阀正常时的压缩循环示功图对比曲线如所示。

　　3结论研究开发了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、显示、打印、报表、报警等功能。往复压缩机常见的故障能在线诊断出，为往复压缩机的安全高效运行提供了保障。