往复式压缩机故障诊断方法研究综述

摘要：压缩机是将原动机的动力转化成为气体压力能的机器，目前在石油、石化、化工等行业得到广泛应用，是工业生产的重要辅助设备，由于结构复杂、配件易损坏等，在使用过程中发生故障的频率较高。文章从对往复式压缩机故障诊断的现状出发，对其在生产过程中出现的故障及原因进行分析，并提出了相应的诊断方法。

关键词：往复式压缩机；故障诊断方法；振动诊断法；直观诊断法；热力诊断法 文献标识码：A

中图分类号：TH457 文章编号：1009-2374（2016）17-0073-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.035

1 往复式压缩机诊断方法研究现状分析

往复式压缩机是一种应用广泛的通用机械设备，在工作过程中经常由于高耗损引发故障的出现，进而难以维持工作的正常进行，对于故障诊断技术的研究一直以来受到国内外学者的广泛关注。在国内，有的学者通过对往复式压缩机缸盖振动信号进行分析，有的通过对缸内气体压力的影响方面进行分析，有的通过对压缩机常规性能参数的监测和控制方面进行研究，力求改变目前操作人员凭经验判断故障的局面；在国外，美国学者曾提出利用气缸内侧的压力信号图像判断气阀故障及活塞杆的磨损，捷克学者对各个不同类型的压缩机通过建立常规数据库，确定评定参数来判断压缩机的工作状态是否正常。然而，虽然引起各大学者的关注和寻求各种解决办法，但是对故障诊断技术到目前为止还没有一套成熟的得到认可的诊断系统来获取有效特征参数。

2 往复式压缩机常见故障及措施

2.1 排气温度过高

排气温度过高主要是由于使用过程中出现冷却情况或是排气阀泄露造成的。

措施：通过降低进口冷却水的温度或是增大冷却水流量，将冷却水温控制在规定范围内，对冷却器进行定期的零件检查与维修；通过测温装置对排气阀进行温度检测，如果过热，则需拆开气阀进行修理，更换气阀弹簧。

2.2 曲轴断裂

曲轴断裂轴颈与曲臂的圆角过渡处。曲轴断裂产生的原因比较多：曲轴过渡圆角太小，热处理时，圆角处理不到位；圆角有局部断面突变，加工不规则；油孔处出现裂缝，润滑油渗入后使裂缝逐渐扩大，造成断裂；长期超负荷运转，减少使用寿命。

措施：适当增大曲轴的过渡圆角，热处理保持均匀；提高曲轴加工质量和精确度；提高曲轴油孔的加工质量；从压缩机使用情况来讲应充分考虑曲轴强度问题，禁止超负荷运转。

2.3 轴承过热

轴承过热主要是由轴承间隙过小，润滑油形成不了油膜，起不到冷却的作用或是油泵出现故障造成断油及油路堵塞等问题，致使轴承产生热量引起的。轴承过热将加快摩擦，产生的热量不断积累烧毁摩擦面造成重大事故。

措施：及时对轴承间隙做调整，将间隙控制在合适的范围内；提高润滑油黏度，定期对油泵进行检查，疏通油路，促使轴承得到良好的润滑。

2.4 连杆螺栓断裂

连杆螺栓断裂的原因表现在安装或检修螺栓紧固时产生偏斜，承受不均匀的载荷；长期使用产生塑性变型；连杆螺帽松动或开口销折断，连杆螺栓因承受过大的冲击而被拉断。

措施：应使连杆螺帽的端面与连杆体上的接触面紧密配合，必要时用涂色法进行检查；定期检查连杆螺栓的受力和变型情况；安装或检修后，连杆螺栓一定要拧紧，必要时穿上新的开口销，以免松动。

2.5 气流脉冲引起的管路振动

气流脉冲引起的管路振动是由气流的脉动性和压缩机未被平衡的惯性力和力矩两方面引起的振动。

措施：注意弯管和异径管的正确设计，使设计的管路长度要避开共振管长；现场采取消振措施，可增设缓冲器，还可以加节流孔板，或适当增设管路支架来起到减振作用。

3 往复式压缩机故障诊断方法

3.1 振动诊断法

出现故障的往复式压缩机在振动及噪音上会出现差异性，通过对差异性的掌握可有效对往复式压缩机进行故障诊断。针对往复式压缩机在振动及噪音方面的不同表现研制出对其进行监测的振动监测仪，但在使用过程中振动频率过大，存在噪音不受控制、信号不平稳等因素，使得振动监测仪仍处于实验阶段，尚未全面普及。

3.2 直观诊断法

作为往复式压缩机故障诊断方法中最基础的一种诊断方法，主要是工作人员通过身体感官（眼睛看、耳朵听）及自身经验来诊断故障，这种诊断方法在准确度上存在瑕疵，适用于故障的初步诊断或是在没有检测装置情况下进行应急使用。目前压缩机机械设备逐渐向自动化方向发展，直观诊断法缺乏科学性，对诊断往复式压缩机故障起不到关键性的作用。

3.3 热力诊断法

热力诊断法是借助仪器对往复式压缩机各项数据进行测量和分析，以达到故障诊断的目的，包括对压缩机的油温、水温、排气量、冷却水量等数据信息的监测。在对往复式压缩机进行数据收集时，由于不同部件出现故障在数据上表现不同，采用热力诊断法在诊断和预测故障时容易缺乏准确性，目前主要应用于压缩机的运行状态和监测参数等方面。

3.4 油液诊断法

油液诊断法是一种比较特殊的故障诊断方法，包括油液中磨损信息分析和油液物理化学性能分析两方面。诊断过程中，有关人员对往复式压缩机中的油液进行取样，通过对油液自身属性的分析和油液磨损信息的了解，掌握往复式压缩机在运行中是否存有故障。在对油液进行分析时需引入大量现代的高新技术仪器，才可确保油液诊断的准确性。

3.5 人工智能诊断法

该诊断方法是往复式压缩机故障诊断过程中应用最频繁的一种方法，具有易于构造、预测简单、解释机制强等优势，同时也具有推理机制简单、专家知识不够精确等缺陷，人工智能诊断法是在专业知识和大量实践经验的基础上建立一套具有人工智能的计算机程序，主要用于解决难度较大且复杂的故障问题。但人工智能诊断系统主要收集的是专家的意见，不能对知识进行判断，容易产生错误的知识应用，造成故障诊断失败。

4 往复式压缩机故障诊断过程中的注意事项

4.1 完善诊断方法

从事往复式压缩机故障诊断的技术人员，具有一定的技术优势，但是对理论知识的掌握存在不足，不利于新技术的使用，导致系统诊断方法过于单一，应要求相关技术人员通过企业培训或是网络课程的学习来增强理论知识的学习与技术的创新，进而推动往复式压缩机故障诊断工作的提升，同时还应加强计算机辅助实验的开发工作。

4.2 强化全面诊断

通过对往复式压缩机诊断方法的研究发现，各种诊断方法在诊断过程中都存在一定的缺点，不能做到对故障的全面诊断，要求有关人员在进行往复式压缩机诊断过程中注重全面性，采取小波分析、人工智能理论等多种分析技术相结合的方法，通过多种技术交叉应用的方法弥补诊断上的片面性。

4.3 避免诊断失误

在往复式压缩机故障诊断的过程中，工作人员主要是对收集的信息进行确定分析，以达到准确的故障检测的目的。但是在日常工作过程中，由于设备的落后、人员的疏忽等，故障监测准确率不高，间接采集到的信息带有一定程度的不确定性，常常会出现误诊。因此，要想保障往复式压缩机故障的诊断，就要对往复式压缩机的故障信息进行准确的收集，提高信息的正确性。

同时，对于往复式压缩机的在线状态监测及故障诊断问题，还应加深识别理论的研究与定量关系的研究，包括对气阀的故障诊断、前期裂纹存在的预测、不同裂纹的类型长度等进行深入研究。加强对传感器与监测仪的研制，建立系统的数学模型，通过振动分析获得往复式压缩机故障诊断与参数之间的对应关系。

参考文献

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[4] 董爱旺.解析往复式压缩机故障诊断方法[J].中国机械，2014，（12）.

作者简介：王磊（1986-），男，甘肃陇西人，青海油田格尔木炼油厂技术员，研究方向：机械检维修。

（责任编辑：王 波）