离心压缩机故障分析及改进措施

郭峰等

【摘 要】文章对离心压缩机常见的故障进行了分析，同时从整个设备的控制系统角度来说明了通过哪些措施可以降低整个设备的故障率，通过一段时间的使用，证明所提出的几项措施是行之有效的。相信在未来的实际生产中一方面可以防止故障的进一步扩大，保障了安全生产的进行；另一方面也使现场维修有了一定的针对性，可以缩短设备的修理时间，节省维修费用，为工厂带来了可观的直接和间接效益。

【关键词】离心压缩机；控制；故障

一、离心压缩机的故障类型

离心压缩机的故障类型比较多，其中90%属于振动问题，着重分析离心压缩机在工业生产中的振动问题。

振动故障是由不同的原因造成的，规划离心压缩机振动故障的类型，如：（1）转子偏移，临界转子之间的中心线，没有在规定的位置上，明显倾斜，此时离心压缩机会长周期的振动，解决转子偏移时，要排除外力的干扰，实行热态处理；（2）转子弯曲，转子轴没有处于中心线处，如果是由转子弯曲引发的离心压缩机振动，则需要采用对应的修复措施；（3）转子不平衡，当离心压缩机的转子轴心线外侧，呈现不平衡质量时，导致转子出现周期性运转偏离，离心压缩机在转子偏离的带动下，表现出振动故障，此类故障需要检查转子是否出现质量问题，重新平衡转子。（4）轴承间隙过大、油质变差、油温过高、联轴器不对中等常见故障，也均会表现出振动故障，此类故障需要做出相应的维修保养来解决。

二、压缩机控制系统分析

1、PLC控制系统

压缩机PLC控制系统采用瑞士Saia-burgess公司SaiaPCD1可编程邏辑控制器，另配4个扩展模块，一个是输入型开关量模块，接收启停、急停等开关量信号；

一个是输出型控制模块，输出控制电机、风机及油泵启停控制信号，输出控制电磁阀通断从而控制气动球阀开关的控制信号；另外2个是输入型电流模块，接收压力传感器、温度传感器监测的现场信号，PLC逻辑控制见图1.

2、输入开关量

用于反映设备启动、运转时各项指标是否达到规定：

①有启动、停止及急停3个开关量；②润滑油油位，用于反映主机启动前曲轴箱油位是否达到规定，油位低时压缩机无法启动，是个常闭开关；③润滑油油压，用于反映设备运转时油压是否达到规定，油压低时压缩机停机，是个常开开关；④辅助润滑，用于反映设备运转时气缸注油是否正常，注油间隔时间超标使压缩机停机；⑤控制压力，用于反映设备启动、运转时气动球阀气动头气源压力是否达到规定，压力低时压缩机不启动或停机，是常闭开关.

3、控制对象

压缩机PLC控制系统通过控制预润滑泵运转降低主机启动负载和预润滑曲轴、连杆等，控制主电机运转增压，控制2台风机交替或同时运转冷却气缸和润滑油，控制电磁阀开关控制气流走向，以下是其参数：①主电机，电压380V，功率110kW，一台；②风机，电压380V，功率3.5kW，2台；③预润滑油泵，电压380V，功率2.2kW，一台；④电磁阀，DC24V，10个，用于控制相应的气动球阀开关；⑤气动球阀，10个，分别是进气阀、一级旁通阀、二级旁通阀、旁路阀、入口阀、调压器旁通阀、中压阀、高压阀、出口阀、调压器阀.

4、监测点

压缩机控制系统通过监测点检测压力、温度等参数，控制相应对象启停、运转和动作，实现压力、温度故障时的报警，保障设备正常稳定运行，控制系统参数见表1.

三、压缩机控制原理

（1）按启动键，压缩机PLC控制系统检测低压、高压压力预备启动.（2）当低压低于上限，高压低于上限，压缩机开始启动.（3）PLC控制先启动风机，然后启动预润滑油泵.（4）主电机启动，PLC控制相应阀门打开，开始给高中压供气.（5）在压缩机运行期间，PLC控制系统监测油压、油温、气缸注油脉冲及各级压力.（6）当按停止键或监测点出现报警故障，压缩机停机.

四、基于神经网络的离心压缩机故障诊断

离心压缩机的故障与引发原因之间，存有非线性的关系，所以利用神经网络诊断的方法，在根本上分析离心压缩机的运行，通过离心压缩机自身的组织变化，诊断其在工业生产中的故障。

起初离心压缩机的故障诊断，采用了谱图的方式，但是谱图诊断缺乏故障信号，无法准确判断故障类型，因此工业领域内将神经网络引入到离心压缩机故障诊断中。SOM根据离心压缩机的运行，构成了分析与竞争同时存在的诊断系统，当离心压缩机出现运行故障时，SOM会主动判断故障的属性，由于属性之间的神经元具有权值连接，所以神经元存在控制作用。SOM神经网络为诊断离心压缩机的故障，创建输入层，通过输入层判断离心压缩机对外界因素的反应。离心压缩机潜在的故障对SOM神经网络存在干预性，影响原本设定的参数，导致参数部分出现明显的异同，而SOM神经网络将故障信息做为判别条件，输入到神经网络系统内，便于快速诊断出离心压缩机的故障。

五、基于小波分析的离心压缩机故障诊断

小波分析是除神经网络以外，离心压缩机故障诊断的另外一种方式，同样具备准确诊断的能力。小波分析在离心压缩机故障诊断中的原理是利用小波变换的过程，处理离心压缩机的故障信号，其在故障诊断方面有一个明显的优势，即：实现局部诊断，缩小故障识别的范围，提高故障检修的准确度。分析小波分析在离心压缩机故障诊断中的应用，如下。

1、小波分析的网络结构。小波分析在离心压缩机故障诊断中同样可以形成神经网络结构，描述压缩机的基本特性。小波分析获取离心压缩机潜在的故障信息后，会调节参数，与预先设定的相吻合，待参数调节完成后，小波分析逐步降低输入值，层次性分解离心压缩机传递出的故障信号，准确判断离心压缩机的故障。例如：离心压缩机表现出故障特征后，小波分析会将故障信息传达出的参数划分成三个层次，完成神经网络结构的构建，第一层是输入层，主要是小波变换后，在离心压缩机内获取的故障参数，具有明显的特征向量；第二层是输出层，用于形成故障诊断的模型，体现小波分析神经网络结构的分析作用；第三层是隐含层，此部分的神经元数目比较多，构成了复杂的网络结构，在小波分析故障诊断中发挥评估与评价的作用，明确诊断出离心压缩机的故障。

2、小波分析的诊断算法。小波分析在离心故障中的诊断算法，用来比对预设与实际数据，同时将两者的误差做为目标函数的根本，适当调整诊断结果，促使其满足小波分析的调整条件，以此来诊断出故障结果。小波分析的诊断算法可以分为两个部分，分析如：（1）前向计算，按照小波神经网络的计算起点，逐层推进计算，此算法流程中，必须确定前一层的数据信息后，才能进行后一层的输出，保障数据传播阶段的准确性，避免遗漏离心压缩机的故障信息，前向计算在小波分析的诊断算法中，属于前向传播，具备准确计算的优势，规避故障诊断算法中不确定的影响因素；（2）权值调整，此流程部分需要以输出层为起点，根据小波分析之间的计算层次，依次执行权值计算，在此基础上，调整权值的数据，其与前向计算存在明显的不同，小波分析将此部分诊断算法定义为反向传播，用于规避计算中的误差。

结束语

分析离心压缩机的故障时可以得出，其在工业运行中具有多样化的表现，增加了故障诊断的压力。离心压缩机的故障诊断，基本采用的是科技含量比较高的诊断技术，通过准确的诊断，识别离心压缩机中的故障，控制其在工业生产中的运行状态，发挥离心压缩机的工作优势，进而优化离心压缩机工业生产的环境，提高效益能力。

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