以可靠性为核心的往复式压缩机维修方法浅析

田洪源

（中国石油天然气集团公司吉林石化分公司合成树脂厂，吉林 吉林 132021）

以可靠性为核心的往复式压缩机维修方法浅析

田洪源

（中国石油天然气集团公司吉林石化分公司合成树脂厂，吉林 吉林 132021）

往复式压缩机是容积式的压缩机，它能使一定容积的气体按照顺序吸进或排出一个封闭的空间，以提高静压力。往复式压缩机具有热效率高、造价低廉、设计成熟、应用范围广等优点，但也存在结构复杂、转速受限多、使用效率下降快以及噪声大等缺点。往复式压缩机的失效原理包括基于故障树的可靠性分析、关键零部件风险分析以及失效零件的机理分析，预防性维修的周期优化包括分布模型的确定、威布尔分布参数的确定以及可靠性结果的分析。

可靠性；往复式压缩机；维修方法

往复式压缩机是石化企业的核心设备之一，因此其运行过程中的安全性和可靠性极为重要，直接关系到装置的安全和效益。在使用往复式压缩机的过程中，寻找最合适的修理时间及维修措施，是确保往复式压缩机能够长期稳定运行的重要保障，也是保障往复式压缩机相关性能能够最大限度地发挥的主要方式。往复式压缩机的维修护理需要具有较高的可靠性，从而降低往复式压缩机在运行过程中的停机时间和停机次数，充分将企业生产时间延长，以降低设备出现故障的可能性，不仅能够避免工作人员遭受意外伤害，还能在很大程度上将维修保障的成本控制在一个合理的范围内。此外，对往复式压缩机采取正确的维修措施也有助于促使管理朝着更现代化的方向发展（图1）。

图1

1 往复式压缩机的失效原理

1.1 往复式压缩机子系统

往复式压缩机子系统故障因果关系分析，对失效模式的研究是非常有意义的，如果能够对往复式压缩机的子系统零部件潜在失效威胁进行客观的分析，就能够准确找到引起往复式压缩机子系统失效的原因，以此采取正确的措施修复往复式压缩机的相关故障。在对往复式压缩机进行失效模式及后果分析之后，工程人员就能够对故障原因有一个准确的认识，有利于后期对往复式压缩机的维护工作（图2）。

图2

1.2 往复式压缩机核心零件失效原理

1.2.1 通过研究故障树分析影响往复式压缩机可靠性的相关因素

引起往复式压缩机故障并失效的因素有很多种，基本表现在气阀故障方面、活塞故障方面、气缸故障方面以及密封故障方面等，这些故障因素共同组成了往复式压缩机的故障树，只有准确分析了故障原因，才能对症下药。

1.2.2 关键零部件风险分析

根据以往资料，往复式压缩机的故障树中，每个最小的割集在此系统中都具有重要作用，并且不同的割集对故障的后果和影响严重性都不一样。

1.2.3 失效零部件机理分析

我们分析并研究了往复式压缩机的整体运行过程，对记录资料进行了详细统计，总共对数千个维修记录进行详细的统计调查分析，对各种类型的压缩机故障都进行了研究，得到的结论是，失效等级的分布数据中，阀、活塞和填料的维修频率是最高的，约一半以上的维修记录都与以上所提到的三样构件有关。因此在日常运行维护的过程中，应重点关注阀、活塞和填料的情况，减少故障率。

此外，在对往复式压缩机的各种故障是失效机理进行研究分析时还可以看出，仪器故障、磨损以及泄漏问题出现的概率是最大的，以上三种故障占到了引起往复式压缩机故障失效原理的50%以上，并且占到了引起往复式压缩机所有故障失效原理的近50%。由此看来，在日常使用往复式压缩机时，重点在于设备润滑，只有在保证各部件之间充分磨合、互不影响的前提下，往复式压缩机的故障失效率才会显著下降。

2 优化其预防性维修周期内的维修水平

预防性维修的周期对于保障整个系统在运行方面的安全性具有重要意义，同时也有助于保障工作效率和经济效益，它将对设备的故障率造成直接影响，并对维修的结果产生影响。

在对预防性维修周期进行确认的过程中，应分别按照以下三步进行：第一步，绘制出设备在运行过程中，数据的概率分布图像；第二步，绘制出分布函数图像；第三步，根据分布函数计算可靠度，如可靠曲线参数等。

目前，大量的机械产品维护工作已经在广泛运用三参数威布尔分布，该计算方法主要研究工程材料及系统化设备的失效数据处理，此研究方法能够提供准确可靠的参数，将在很大程度上对精度和可靠性研究都产生影响，并影响产品评估结果。以某厂家的往复式压缩机修复数据为例，具体公式如下：

以上两则公式中，代表了位置参数；β代表了形状参数；t代表了随机变量；代表了尺度参数。

2.1 分布模型各项数据的确定

研究完往复式压缩机的所有管理项目数据及所有数据记录后，用t值表示各组大修间隔时间，计算所有样本的观测值并记录如下：

T={37111,1450,20628,25077.5,34229.75, 11 676.25,23631,23814.63,8705,85766,25689.5, 20366.5,929.6667,18747.63, 5674,1468.38, 8882.75,90280.5,4 676,1142,1853,11533.29, 17414.5,12638.17,60100,13865.25,5377,25183, 11151,48625.25,17496,11379,27393,26160.5, 19292,42594,35525.5,9659.167,10956.13,3687.5, 11624.57,42788,116,330.25,49602,27696,8100, 29656,19368.5,44395,96691.75,1402.286,77717.5, 58406.5, 51726.5,22292,140472,343.5,39528, 62253}，单位为h。

结果为：正态分布0.186；指数分布0.1417；威布尔分布0.089；假设临界值0.15641。结论为服从威布尔分布。

2.2 威布尔分布参数确定

在公式①和②分别带入以上数据进行运算，通过计算可以得到往复式压缩机的运行时间概率密度公式，具体为：

由此得出故障概率的累计函数如下：

根据运行时间的概率密度函数，可以画出一条概率曲线。该曲线的最高点就是往复式压缩机的运行时间众数值，该结论对应的安全运行时间为9000小时以上，大致是1.06年。虽然1.06年的时间比1.92年的标准时间要小，可以采用，但相差较大，可能造成维修过剩的情况，从而浪费成本，因此可以适当延长周期，大约1年半进行一次。

3 结语

根据数据管理中的平均维修时间分析，可以优化预防性维修的周期。本次研究得知了企业的所有往复式压缩机稳定可用度。

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1671-0711（2017）01（下）-0041-02