往复式压缩机气阀磨损故障特征提取的研究

王恒

内蒙古中煤远兴能源化工有限公司 内蒙古鄂尔多斯 017307

1 往复式压缩机气阀故障诊断国内外的研究现状

气阀作为压缩机上的关键部件，较高的故障频率使得气阀的故障诊断迫在眉睫。目前主要的方法就是对气阀振动信号的测量，气阀之所以很难直接测量振动信号是因为它安装在压缩机内部，曾有一种方法在压缩机上使用内置传感器测量，结果显示该方法效果差且费用昂贵，对于气阀故障诊断意义不大。但是随着数字信号处理技术的快速发展和测量精度不断的提高，现在现场最常见的监测方法就是在气阀的阀盖上进行监测，通过离线的监测设备进行数据采集和监测，然后将所采集的数据进行数字信号技术处理以提取准确反映气阀振动的特征数据。压缩机气阀故障诊断使用振动信号是方便和可行的[1]。

2 气阀的结构与原理

压缩机气阀一般由阀座、阀盖、阀片、缓冲片、弹簧、定位销、导向环、升程限位器、固定螺栓等部位组成。按照阀片形式一般分为网状阀、环状阀及蘑菇阀，材质有金属阀片，塑料阀片，peek材质阀片等，压缩机活塞每完成一个冲程，进排气气阀各自打开关闭一次，从而完成气体吸气、膨胀、压缩、排气4个工作过程，进而开始下一个工作循环。运动状况如图1所示：进气过程中，P外＞P内，Fg＞Fs，阀片下移，气体进入气阀及气缸；随着气体的逐渐进入，P外=P内，Fg＜Fs，阀片上移，阻止气体的继续进入。

3 气阀常见故障原因分析

3.1 气阀螺栓与压阀罩安装配合不当

气阀安装与操作不当是造成螺母松动、断裂的主要原因。现场通过对压阀罩加压来实现气阀的密封与定位，施加的压力来自阀盖上的螺栓松动，导致气阀工作时在阀腔内急速跳动，造成很大的冲击力，使阀片折断，密封破坏造成泄漏；造成气阀关闭失效，降低气阀寿命。高温气体反复压缩而又不能及时排出，甚至影响吸入温度，如此反复，排气温度会不断上升，进一步造成气阀损坏[2]。

3.2 由于长输管线本身含有焊渣、固体颗粒等杂质

输气管线的腐蚀产生较多的杂质以及残留在入口管线里的焊渣等颗粒物，镶嵌在阀片和阀座之间，造成气阀关闭不严，变形甚至断裂，加剧气阀阀片磨损，造成气阀损坏。

4 往复式压缩机气阀磨损故障处理

4.1 改良气阀工艺

通过技术研究发现，气阀片出现故障的原因主要是因为金属阀片断裂或其他材质阀片耐磨损性能较差。长时间的能源输送，难免会出现疲劳、磨损的状况，从而使其使用寿命大大减小。经过长期的摸索，发现改良阀片材质可以提高气阀片的耐磨力，延长使用寿命。

4.2 定期做好预防性维护保养

设备使用过程中，一定严格按照修保规程对设备进行精准维护。在日常运行中，要求精心巡检，详细记录压缩机相关参数，发现异常及时上报解决；同时要求对压缩机精细操作，合理调整参数，确保压缩机安稳长满优运行[3]。

4.3 做好安装维护工作

装配前进行清洗，将阀座、阀盖等配件清洗干净；配件检查时要仔细检查阀座密封面，以及阀片、缓冲片、弹簧等配件，密封面不好的要研磨或者更换，原则上是阀片、缓冲片、弹簧同时更换；弹簧和阀片装入后，应按压几次阀片检查是否灵活；阀片和弹簧不应有卡阻和歪斜现象；同时要保证阀座和阀盖之间的可靠夹紧，不允许有相对转动，否则会引起阀片或者缓冲片移位；组装后的气阀必须进行气密性测试，检查其是否合格。

5 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。这里就主要讲几点关键注意事项：在使用小波分析过程中，受外界因素影响，信号波动幅度较大，我们主要考虑非正常信号的影响，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，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。

6 结语

基于多个类型特征信号相结合的故障诊断方法，不仅可以及时的将压缩机气阀的故障诊断出来，还可以给生产部门提出维修建议，最主要还可以完善故障案例中的故障特征，因此，类似压缩机气阀状态监测及故障诊断也可使用该方法，甚至在其他往复式机械设备的故障诊断中也可以推广运用。