往复式压缩机故障诊断技术探析

张建宇

（大庆石化建设有限公司，黑龙江 大庆 163714）

进入21 世纪，我国经济水平得到了一个显著的提升，经济的增长推动了工业领域的发展进程，为压缩机的广泛应用提供了基础。压缩机在各个行业领域都有较广泛的应用，尤其是往复式压缩机，往复式压缩机的性能比较稳定，驱动性能较高，排量范围广泛，设备运行效率高。在制冷设备中，往复式压缩机更是不可或缺的组成设备之一，基于往复式压缩机较为复杂内部结构，我们需要采用系统的诊断方式，针对于往复式压缩机的故障问题，我们可以采用故障诊断技术，对设备故障进行全面的分析，找出故障成因，采取针对性的措施进行解决，保障往复式压缩机运行的稳定性。

1 往复式压缩机故障诊断技术现状分析

往复式压缩机有着较为漫长的演变历史，往复式压缩机的形成可以分为四个阶段。往复式压缩机最早起源于19 世纪，那时相关技术体系还不成熟，技术水平还处于初级阶段，一般都是采用事后处理的方式；第二阶段就是20 世纪初，压缩机的整体规模得到了一个较大的提升，机械结构逐渐趋于系统化，所以采用的方式有所改变，由事后处理转为了定期预防维修的方式；第三阶段就是20 世纪60 年代，这个阶段我国科学技术水平有了一个飞速的提升，计算机技术的发展应用，使得人们的生活方式发生了巨大的改变，工作人员也可以实时监控压缩机运行状态，根据设备运行情况进行预防；最后阶段是80 年代至今，智能技术和自动化技术的应用使得压缩机具有了更多的可行性操作，往复式压缩机的性能指标也得到了一个显著的提升。往复式压缩机发展至今，经历了一个较为漫长的阶段，针对于往复式压缩机的故障问题，我们也采取了系统性的故障诊断措施，只是从目前的情况来看，我们还没有形成一套完善的诊断系统，这在一定程度上限制往复式压缩机的发展进程。

2 往复式压缩机故障诊断技术分析

2.1 专家系统

专家系统是往复式压缩机故障诊断中常用的一种诊断技术，基于专家系统数据计算的优势，可以进一步提高故障诊断的准确性，便于管理人员做出正确的解决对策。专家系统在往复压缩机中的应用是多方面的，要做好各个环节的准备工作，在前期阶段，我们需要收集信息，采集与设备系统参数相关的知识，比如，排气量异常检测，通过观察设备参数变化，找出往复式压缩机异常部位，然后，采取针对性的措施进行解决。在往复式压缩机专家系统中，可以将各项数据进行一个全面的整合，形成专家知识数据库，数据库的作用在于跟踪分析往复式压缩机故障状态，根据压缩机的故障状态找出合适的解决方式，以故障树的方式进行可视化分析，提高故障解决效率。故障树包含的内容比较多，有阀座损坏、连接松动、仪表失准等，专家系统的诊断原理在于知识库的时效性运行，知识库会定期运行，诊断往复式压缩机的整体状态，将分析结果写入知识库中，便于管理人员更好地开展维护工作。

2.2 小波分析

正常情况下，往复压缩机发生故障会产生很多不稳定波动的信号，这些信号呈振动形式，不同频率的振动信号其表现形式不同，反应出来压缩机的故障特性。小波分析主要是针对这些振动信号，以在线的方式对往复式压缩机进行全面的诊断，根据振动信号分析出故障预警信息。往复式压缩机故障诊断是一个综合性的过程，存在很多不可控的因素，我们需要合理调控每个环节的影响因素，就以小波分析而言，我们可以在小波分析中引入神经网络，基于神经网络的延伸性，可以很好地弥补小波分析的不足之处，进一步完善往复压缩机的诊断系统。比如，在往复式压缩机故障样本训练中，我们需要收集大量的在现信号，将这些信号传输到固定区域，对其进行信号消噪处理，在信号的传输下，故障样本进入小波分析中，逐渐分支重组，根据小波的分析提取故障特征，将这些信息传输到神经网络训练中，经过细化处理，形成最终的诊断报告。小波分析与神经网络建立了起来一个连接性质的桥梁，两者相互融合弥补了各自的缺陷，在气阀泄漏、气缸组件泄漏、基础联动松动等故障中有着较为理想的应用效果。

2.3 线性回归分析

往复式压缩机故障诊断方式比较多样化，线性回归分析就是其中一种，线性回归分析可以分为两种，一是一元回归分析，二是多元回归分析。比较常用的是一元回归分析，一元回归分析在往复式压缩机故障诊断的应用比较特别，在开展分析的时候，主要有两个参数，包括自变量和因变量，自变量和因变量的联动形成了一元线性关系，通过一元线性的延伸性，可以准确测试出往复式压缩机的全部信息。利用可视化技术构建回归模型，通过对模型的观察，可以找出与故障问题相关的信息，这种模型包含的信息内容比较广泛，我们可以用来检测压缩机的压力变化，调查振动强度的压力关系，通过全面的分析得出一个较准确的诊断结果。

2.4 声发射技术

声发射技术在往复式压缩机故障诊断中的应用比较广泛，声发射源主要存在于往复式压缩机的内部结构中，通过系统指令进行传输，流过传感器的耦合界面，声发射源会转变形态，由声发射仪接收信号，接收的信号会呈可视化形式展现出来，以此形成故障诊断的数据。往复式压缩机的整体状态呈一个动态变化的趋势，通过声发射技术，可以及时判断出往复式压缩机的时效性状态，发射信号的传输频率比较快，便于工作人员快速采集到故障信息。

在往复式压缩机的样品检测中，声发射技术具有层级性分化特点，它可以将压缩机的信号全部采集到一起，信号可以分为两大类，一是故障压缩机AE 信号检测，二是正常压缩机AE 信号检测，在声发射技术处理下，可以将不同的信号种类分开，进行全面的对比分析，找出其中的故障点，保证故障诊断信息的准确性。

3 往复式压缩机故障诊断中的注意事项

往复式压缩机在各个行业领域都有着较为广泛的应用，也正是因为往复式压缩机的广泛应用，进一步推动了故障诊断技术的发展进程，故障诊断是一个综合性的过程，需要综合考虑各个方面的影响因素。往复式压缩机涉及的故障诊断技术较为多样化，不同的故障诊断技术其应用优势不同，各自适用的范围也不一样，要根据实际情况进行合理的调控，在往复式压缩机故障诊断中，需要注意的问题事项比较多，这里就主要讲几点关键注意事项：在使用小波分析过程中，我们需要结合神经网络或者专家系统，两者之间存在一定的连接性，受外界因素影响，信号波动幅度较大，我们主要考虑非定常信号的影响，将这类信号的影响降至最低，避免故障诊断的结果不准确；在深入研究故障诊断中定量关系时，主要从故障成因方面入手，预测故障形成因素，降低故障诊断的整体风险，以定向处理的方式提高解决故障的效率；往复式压缩机的运行状态呈一个动态变化的趋势，也就是说，往复式压缩机的运行状态是随机的，不可控的，基于此，我们可以合理规划专家系统，进而完善往复式压缩机的运行周期，专家系统知识库中的内容有一定的容量限制，为了往复式压缩机故障诊断的全面性，要及时补充专家系统知识库中的内容，建立健全信息管理机制，实现专家系统知识库的全面诊断；在往复式压缩机故障诊断系统中，注重对可视化模型的运用，往复式压缩机有很多故障问题都是隐性的，不容易被发现，我们只有借助数据模型才能找出来，利用数据建立的可视化模型，我们还可以发现潜在数据存在的缺陷，通过对模型的观察，可以找出各个节点的连接关系，尤其是参数之间的特征联系，进一步优化完善可视化模式，对提高往复式压缩机故障诊断效率有着显著的作用。

4 结语

针对往复式压缩机存在的故障问题，我们要采取合理的故障诊断技术，综合考虑各个环节的影响因素，注意相关事宜的控制，明确故障成因，采取针对性的解决措施，提高往复式压缩机故障诊断的时效性。