往复式压缩机常见故障及在线监测系统的应用体会

那凯 王敏

摘 要：往复式压缩机在石油化工企业中具有极为重要的作用，但是其易损件多，较容易发生故障。对其常见的故障进一步研究，确定往复机在线状态检测系统并通过在线检测系统监测，有助于及时发现并解决问题，有助于往复式压缩机安全、稳定、有效地运行。本文从往复式压缩机常见故障出发，对往复式压缩机常见故障分析。以设备状态在线監测系统为手段，达到提前预知故障并及时处理、提高企业的生产效率的目的。

关键词：往复式压缩机;在线监测系统;故障处理;应用体会

0.前言

随着化工产业快速发展，往复式压缩机具有单位耗电量少、热效率高、造价低廉、技术成熟等优点，在石油化工领域的应用范围广泛。既能有效提高工作的效率，又能推动行业的发展，但在其实际操作中存在许多的问题，即：易发生气阀类、支撑环、活塞磨损等常见故障，设备一旦出现故障就很危险，对相关人员的人身安全产生威胁，也会影响化工企业生产效率。因此，应利用在线监测系统及时发现往复式压缩机的故障并及时解决。

1.往复式压缩机工作原理及其常见故障

1.1往复式压缩机工作原理

往复式压缩机是指通过气缸内活塞或隔膜的往复运动使缸体容积周期变化并实现气体的增压和输送的一种压缩机。其原理为把贮存的气体在密闭空间里进行分批次的压缩处理，提高其气压。

1.2往复式压缩机常见的故障

1.2.1热力性能故障。

热力性能故障也被称为热力故障，故障主要集中在气阀、活塞环、工艺气和冷却系统部位。故障表现：气缸、活塞环磨损严重、间隙增大，气体易泄露;压缩气阀的故障;出口排气量不足;等。水冷式压缩机，冷却水系统异常等都会造成排气温度不正常等故障[1]。

1.2.2机械性能故障。

主要是设备运行零件或结构的故障，故障主要集中在活动零件故障，活动零件之间的间隙变化、损坏、变形、裂纹等。主要表现为设备在运行中振动、声音、发热量异常。例如进气和排气阀损坏、连杆和大小头间隙摩擦太大等，都会发生现场机械故障。往复式压缩机的常见故障的其中一种是活塞环故障。活塞环是往复式压缩机中关键零之一，除此之外还有气阀及填料环，都是现场需要关注的部件。根据现场对设备维修进行的数据统，常见故障类型分布类型比例为：运动部件故障占比为59.9%，密封部件故障占比为25.4%。

1.3往复式压缩机常见故障特征分析

常见的故障的种类比较多，参数涉及范围广多，方法比较复杂，依据故障的所在点进行全方位、多层次设备状态的分析，进行综合的故障分析诊断[2]。

常见故障特征分析如下

（1）撞缸：0°或180°两个相位的缸体发生振动伴随着剧烈的撞击，活塞杆不受控制，活塞杆沉降参数在两个相位的剧烈波动。

（2）拉缸：活塞杆垂直方向量和水平方向沉降和偏摆量出现异常较大波动，发生拉缸现象压缩机身和气缸的振动信号一定会异常的大。

（3）活塞杆损坏：活塞杆垂直和水平偏摆量较大，达到上限会使活塞杆探头损坏;缸体振动增大。

（4）连杆螺栓折断破裂：活塞杆沉降量及水平方向偏摆量同时出现较大范围的波动，活塞杆折断破裂时，缸体振动增大。

（5）活塞杆螺栓松动：在螺栓松动时，活塞杆在垂直升降量的波动持续增大。

（6）气阀：零件主体在运行中变形、破裂、扭曲等情况气阀不能正常的运行。气阀发生故障伴随着气阀盖的温度迅速升高，缸体振动并且剧烈撞击。

（7）支撑环的磨损：活塞杆垂直沉降量在支撑过程中渐渐磨损，变化量相对逐渐增大，缸体振动和机身振动的测量平稳，没有较大的变化。

2.在线监测系统的组成

2.1监测系统的组成

现场的传感器信号要经过数字收集器、交换机等，通过局部区域网传送到至网络服务器，设备的管理员可以通过局部区域网的网络客户端进行服务器的访问，对运行数据的监测及故障的诊断。厂家的专业维修人员，可采取远程监测访问方式，进行专业的故障诊断分析。

2.2 观测点和传感器的合理选择

往复机压缩机故障运动部件且和密封组件所占比例较大，因此要根据发生故障点来选择观测点，才能预知和判断压缩机故障。需要对曲轴箱、十字头、轴承、以及活塞杆上升、偏转进行观测。往复压缩机进行往复的活塞运动，曲轴转动一圈为一个周期，为观测提供故障诊断信号参考点，需要在飞轮上安装键相探头，键相传感器固定在设备钢结构的基础上。压缩机往复运动时，气缸在曲轴的力相互抵消。一些十字头空隙太大，螺母或和螺栓容易松动，活塞圈间隙太大等故障，使用快速传感器测量。活塞杆部位采用的是电旋涡传感器，在填料部件上用垂直升降旋转螺栓安装活塞杆下沉探头，无死角监测活塞环的磨损情况。结合机身振动波形图和十字头振动趋势图为出现状况提供相关的分析依据，及时对填料磨损、支撑环磨损等进行检查和修理。利用敏感的热电阻温度传感器对气阀温度进行测量，采用磁吸或者粘贴导热胶的方式，把热电阻传感器在气阀阀盖上进行安装固定，实时对气阀的温度进行监测[3]。

3.在线监测系统的应用对往复式压缩机故障的重要意义

随着科学技术的不断进步，对往复式压缩机故障在线监测系统的完善。有利于对设备状态进行很好的监测以及及时的维修。运行的状态决定了压缩机生产效率，设备发生了故障，会导致整个工艺生产线的瘫痪，用先进的在线监测技术，实时了解设备的最佳运行的状态，提前预知设备的故障并及采取检修的措施，一定程度上有效避免发生较大的事故和大额度的经济损失。在线监测系统着重于减少往复式压缩机设备的维护费用，避免在运行中出现设备停机等故障提高生产效率，为生产提供可靠性、安全性、节能性等方面有着极其重要的意义。

4.结语

在线监测系统在气体、油类原料往复式压缩机常见的故障监测中应用较为广泛，对于那些要求对复反式压缩机的整体性能严格的企业，利用在线监测系统这套进行设备的维修，能够快速对压缩机故障进行预防和维修。有效提高企业工作效率和生产能力，增加原料产品的产品附加值，促进企业的健康可持续发展。

参考文献

[1]李建明，李军.往复式压缩机常见故障及在线监测系统的应用[J].仪器仪表用户，2019（5）41-43.

[2]刘志芳，关敬民.海洋石油作业平台往复式天然气压缩机在线监测系统技术分析与研究[J].压缩机技术，2019（2）29-30.

[3]曹志祥.浅析往复式压缩机常见故障的判断与处理措施[J].当代化工研究，2018（08）：169-170.