杨坤 赵洪江
（国家能源集团宁夏煤业煤制油化工安装检修分公司 宁夏银川 750411）
摘要：本文主要针对我公司园区内往复式压缩机常见故障，对机组在线、离线状态监测技术的应用进行了浅析，并介绍了一些故障诊断的方法，对于机组故障起到一定预警作用。
关键词：往复式压缩机；状态监测；故障诊断
1.往复压缩机常见故障及诊断方法
往复式压缩机属于容积式压缩机，其故障主要分为两大类，一类是热力参数异常故障，如排气量异常、进排气压力异常、温度异常、油路水路异常及温度变化异常等，此类故障可通过监测进排气压力、温度、润滑油压力及温度进行，监测对象包括气阀、支撑环、活塞环、轴承等；第二类则是机械故障，包括气阀故障、活塞组件故障、十字头连杆组件故障及压缩机轴瓦故障等，此类故障需要通过对其振动进行监测。而某些故障，会同时通过热力参数及振动参数反映出。通过对这两类故障的监测，部分故障可被提前诊断出，达到预测维修，实现状态监测的意义。
经过国内外专家的多次研究及论证，目前对往复机的故障诊断方法主要包括以下几种：
1）经验诊断法:是操作或者维修人员通过手摸、耳听、眼看等方式进行故障诊断，目前已不适用于现代工业要求。
2）热力参数监测:通过对进排气压力、温度、排气量、油路温度及压力进行监测并引入DCS中来判断压缩机运行状态。
3）振动监测：通过安装在曲轴箱、十字头、缸头等处的振动传感器来对压缩机各部件振动及冲击进行监测诊断，该技术经过多年研究，已于现场大量应用，我公司便采用此类技术对压缩机进行实时监测。
4）噪声监测：压缩机泄漏会产生噪声，使用超声波技术对气缸、气阀运行情况进行监测，可判断是否存在泄漏。
5）气缸动态压力监测：利用机组现有示功孔进行气缸内部动力压力监测，绘制压力变化曲线及示功图，计算压力及功率损失，判断气阀、活塞环、填料泄漏及其他异常情况。
2.压缩机监测测点布置
我公司园区内现有26台往复式压缩机组分别采用国内两家往复机在线监测系统进行实时监测，主要测点布置如下：
1）键相测点
在飞轮侧面加工键相槽或粘贴键相块，将压缩机1#缸上止点定为参考点，安装键相传感器，采集曲轴转动键相信号。
2）振动测点
曲轴箱侧面安装速度或加速度传感器；十字头滑道顶部安装加速度冲击传感器；缸头安装加速度冲击传感器，可用于监测曲轴箱振动及十字头与缸头处的冲击情况。
3）活塞杆沉降测点
隔离段活塞杆上方安装电涡流式沉降传感器，用于监测活塞杆沉降，可判断支撑环与活塞环的磨损情况。
4）气阀温度测点
5）气缸压力测试点
根据API618规定，每个气缸每端应设置示功孔，并提供示功阀，可通过气缸示功孔对气缸进行压力测试，绘制P-V示功图及P-T曲轴转角图，判断压力变化情况及各部件泄漏情况。
6）超声测点
超声波可检测气阀、活塞环的泄漏，通常在气阀阀盖螺栓及气缸缸体上进行测试，可与P-T曲轴转角图进行同步诊断。
3.诊断案例
3.1某装置燃料气压缩机于2019年12月23日16时54分至12月24日10时43分，1级缸体活塞杆偏摆量出现655μm的变化量，峰峰值涨至117μm，25日22:00分，峰峰值达到190μm；1级缸体活塞杆沉降变化量接近400μm，峰峰值无明显变化。判断1级缸体活塞、填料组件存在严重磨损情况，建议停机进行检查。
图1：一级缸活塞杆偏摆趋势及波形图
图2：一级缸活塞杆沉降趋势及波形图
2020年1月2日14:05分开始对压缩机进行拆卸检修，拆卸后发现1级活塞体、活塞环、支撑环及填料存在较为严重的磨损，缸体出现拉缸情况。
图3：一级缸体缸套
4.2某装置还原压缩机离线监测诊断过程及结果：
振动图谱分析：
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图5：1#缸振动图谱
共4个气阀，开关动作正常，无明显滞后或前移，同时冲击力度较为均衡（红圈内为该阀打开时造成的冲击）。
2号缸缸头端（HE）1号排气阀弹簧偏软，阀门关闭有延迟，建议下次维修时查看，无需处理红圈内为该阀打开时造成的冲击。
超声监测结果分析：
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图7：进、排气阀超声图谱
对应泄露区域无明显泄露现象
温度监测结果分析：各级气阀温度测量正常。
结论：压缩机运行正常；2号缸缸头端（HE）1号排气阀弹簧偏软，阀门关闭有延迟，建议下次维修时查看，无需处理。
5.结论
往复式压缩机监测系统可分为在线监测和离线监测，将两套系统结合，既可以保证关键机组的实时监测，也可以将其余机组纳入监测范围，为园区内所有往复机开展状态监测奠定基础。
参考文献：
[1]陈峰,纪琳,林振宇,蒋云飞,曹玉伟.大型往复式压缩机的状态监测与诊断[J].管道技术与设备,2010(04):25-27+40.
[2]往复式压缩机故障监测与诊断技术/江志农等著—北京：科学出版社，2018