邢趙中　莫素云　慕雪梅

【摘 要】往復(fù)式壓縮機(jī)是工業(yè)過程中使用最廣泛的機(jī)械之一。正常情況下，機(jī)械設(shè)備所產(chǎn)生的振動(dòng)信號的幅值通常是在一定范圍內(nèi)，隨著現(xiàn)代信號處理的發(fā)展，利用監(jiān)測振動(dòng)信號對壓縮機(jī)進(jìn)行不解體故障診斷是行之有效的方法之一。通過狀態(tài)監(jiān)測能夠?yàn)樘岣吖I(yè)現(xiàn)場設(shè)備管理的信息化程度，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)能力提供了有力的保障；為實(shí)現(xiàn)動(dòng)設(shè)備預(yù)測維修、有效遏制動(dòng)設(shè)備惡性事故的發(fā)生提供了必要的技術(shù)手段和保障。

【關(guān)鍵詞】往復(fù)式壓縮機(jī)；壓縮機(jī)；在線監(jiān)測；振動(dòng)；故障

往復(fù)式壓縮機(jī)是工業(yè)過程中使用最廣泛的機(jī)械之一。壓縮機(jī)工作時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，其內(nèi)部零部件的性能狀態(tài)信息通過一定的傳遞途徑反映到殼體表面的振動(dòng)信號中。通過多年探索，人們發(fā)現(xiàn)不同種類的故障具有不同的特征，并且這些特征是唯一的。只要測量條件不變，其特征頻率就不會(huì)變。將時(shí)域與頻域相結(jié)合之后，還可以得到某種頻率出現(xiàn)的時(shí)間，進(jìn)而確定故障出現(xiàn)的時(shí)間種類。因此利用監(jiān)測振動(dòng)信號對壓縮機(jī)進(jìn)行不解體故障診斷是行之有效的方法之一。

某裝置在用往復(fù)式壓縮機(jī)，是3缸6段。由于壓縮機(jī)的機(jī)構(gòu)特性，因此在壓縮機(jī)的下降桿上、框架及主電機(jī)軸承座上分別安裝了傳感器及電渦流傳感器，用以測定運(yùn)行過程中振動(dòng)情況。

表1 壓縮機(jī)測點(diǎn)位號及機(jī)組報(bào)警值

我們持續(xù)觀察了當(dāng)年1月1日到次年1月31日期間的振動(dòng)趨勢圖，發(fā)現(xiàn)一年運(yùn)行期間，壓縮機(jī)框架振動(dòng)測點(diǎn)值在報(bào)警值8mm/s之下較平穩(wěn)的狀態(tài)。但是在2月3日時(shí)突然出現(xiàn)一次大的波動(dòng)，2VI-12A77超過報(bào)警值，而相應(yīng)的過程振動(dòng)值也出現(xiàn)大的波動(dòng)，接下來運(yùn)行又逐步恢復(fù)平穩(wěn)狀態(tài)，只是監(jiān)測到2VI-12A77的振動(dòng)幅值程不斷上升趨勢。8月10日至8月27日期間，2VI-12A77幅值有部分已達(dá)到報(bào)警值8mm/s；9月30日至10月31日期間，2VI-12A77幅值一半超過報(bào)警值8mm/s；12月9日到12月21日期間，2VI-12A77幅值大部分超過13mm/s，第二年1月1日至1月31日，2VI-12A77幅值全部超過13mm/s，甚至超過16mm/s。

通過對機(jī)組振動(dòng)波動(dòng)前與異常振動(dòng)時(shí)、振動(dòng)后的頻譜進(jìn)行對比、分析，發(fā)現(xiàn)在測點(diǎn)2VI-12A77中除了Gap電壓維持在-8.24、-8.25V左右外，其通頻值、各倍頻值均有大幅度的變化，而且是一個(gè)穩(wěn)步增大的過程，同時(shí)，其高次諧波分量（1X、2X）等也較其它幾個(gè)測點(diǎn)值明顯增大，相位變動(dòng)也比較大。查看其波形頻譜圖，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，2VI-12A77波形就已經(jīng)發(fā)生畸變。但其他各測點(diǎn)的圖譜未發(fā)現(xiàn)異常；唯2VI-12A77振動(dòng)值突然有大幅度的增大，該點(diǎn)的振動(dòng)趨勢圖和波形頻譜圖振動(dòng)幅值突然增大很多，各測點(diǎn)的波形嚴(yán)重變形，并且呈鋸齒狀。軸心軌跡與以前比較也畸變成不規(guī)則形狀。期間，生產(chǎn)工藝參數(shù)穩(wěn)定，生產(chǎn)上沒有進(jìn)行大的調(diào)整，相關(guān)運(yùn)行參數(shù)都比較穩(wěn)定，排除了由于機(jī)組的負(fù)荷變化原因引起的壓縮機(jī)振動(dòng)的增大。在監(jiān)測過程中，間隙電壓一直比較穩(wěn)定，準(zhǔn)確無誤，從而排除了檢測儀表誤顯示的可能。

因此認(rèn)為產(chǎn)生這些波動(dòng)主要是由于活塞桿發(fā)生彎曲，造成活塞與缸體之間發(fā)生碰磨，首次碰摩發(fā)生時(shí)，振動(dòng)值急劇增大，而且隨著彎曲程度的增加，活塞與缸體之間一直處于一種穩(wěn)定摩擦狀態(tài)，所以振動(dòng)通頻值從4.15mm/s增加到17.2mm/s；1X、2X的幅值和相位一直處于波動(dòng)狀態(tài)，其值也是在波動(dòng)中趨于增大，而整個(gè)監(jiān)測過程中，機(jī)組沒有發(fā)出明顯異常聲音，各個(gè)工藝參數(shù)沒有明顯變化，尤其是油壓和油溫都沒有明顯波動(dòng)。通過分析發(fā)現(xiàn)，在壓縮機(jī)正常運(yùn)行過程中，始終有一個(gè)2X倍頻成分存在，且該值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它分頻值，這就說明在臥式轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中，發(fā)生碰摩時(shí)在徑向方向比較明顯。這也是故障征兆的一個(gè)主要信號，但是徑向方向的這個(gè)2X倍頻值與基頻值相比，還是很小的。

從總體的運(yùn)行趨勢來看，壓縮機(jī)在一年的監(jiān)測時(shí)間內(nèi)，在徑向方向的波動(dòng)幅值整體呈上升趨勢，而且沒有出現(xiàn)突發(fā)的大幅波動(dòng)，說明這個(gè)階段的碰摩行為以接觸式的摩擦為主，并且隨著摩擦程度的增加，振動(dòng)幅值穩(wěn)定增大。所以該臺壓縮機(jī)相當(dāng)于一直帶病運(yùn)行，為安全生產(chǎn)埋下了隱患。

經(jīng)認(rèn)真查找引起故障的原因，發(fā)現(xiàn)可能存在如下問題：

（1）安裝完畢后，由于是新機(jī)運(yùn)行，存在一定的磨合期，所以安裝后隨即找正并不代表機(jī)體各部件完全處于最優(yōu)狀態(tài)。

（2）安裝的活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)部件沒有完全達(dá)到要求，致使導(dǎo)向環(huán)等對活塞的支撐作用沒有完全發(fā)揮，也就是在軸向產(chǎn)生了一定程度的彎曲，產(chǎn)生碰摩。

于是，在第二年2月對該臺壓縮機(jī)進(jìn)行了解體檢修。解體后，發(fā)現(xiàn)在4段缸體中發(fā)生了嚴(yán)重的拉缸現(xiàn)象，即活塞與缸體之間發(fā)生了沿軸向的動(dòng)靜碰磨現(xiàn)象。因此根據(jù)實(shí)際情況，對四段活塞部件進(jìn)行針對性維修。開車后壓縮機(jī)啟動(dòng)及運(yùn)行均正常。

往復(fù)式壓縮機(jī)組在線狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的成功應(yīng)用，證明大型機(jī)械設(shè)備應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)判斷設(shè)備運(yùn)行故障是完全可行并且可靠的，這樣不但節(jié)約了頻繁開停車帶來的經(jīng)濟(jì)損失，也避免了頻繁打開設(shè)備進(jìn)行一些不必要的檢查時(shí)對設(shè)備本身帶來的傷害，大大確保了設(shè)備在盡可能的情況下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)限，節(jié)約了不必要的檢修成本。最主要的是通過狀態(tài)監(jiān)測能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)設(shè)備預(yù)測維修、有效遏制動(dòng)設(shè)備惡性事故的發(fā)生。

[責(zé)任編輯：王楠]