田洪源

（中國石油天然氣集團公司吉林石化分公司合成樹脂廠，吉林 吉林 132021）

以可靠性為核心的往復(fù)式壓縮機維修方法淺析

田洪源

（中國石油天然氣集團公司吉林石化分公司合成樹脂廠，吉林 吉林 132021）

往復(fù)式壓縮機是容積式的壓縮機，它能使一定容積的氣體按照順序吸進或排出一個封閉的空間，以提高靜壓力。往復(fù)式壓縮機具有熱效率高、造價低廉、設(shè)計成熟、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，但也存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、轉(zhuǎn)速受限多、使用效率下降快以及噪聲大等缺點。往復(fù)式壓縮機的失效原理包括基于故障樹的可靠性分析、關(guān)鍵零部件風(fēng)險分析以及失效零件的機理分析，預(yù)防性維修的周期優(yōu)化包括分布模型的確定、威布爾分布參數(shù)的確定以及可靠性結(jié)果的分析。

可靠性；往復(fù)式壓縮機；維修方法

往復(fù)式壓縮機是石化企業(yè)的核心設(shè)備之一，因此其運行過程中的安全性和可靠性極為重要，直接關(guān)系到裝置的安全和效益。在使用往復(fù)式壓縮機的過程中，尋找最合適的修理時間及維修措施，是確保往復(fù)式壓縮機能夠長期穩(wěn)定運行的重要保障，也是保障往復(fù)式壓縮機相關(guān)性能能夠最大限度地發(fā)揮的主要方式。往復(fù)式壓縮機的維修護理需要具有較高的可靠性，從而降低往復(fù)式壓縮機在運行過程中的停機時間和停機次數(shù)，充分將企業(yè)生產(chǎn)時間延長，以降低設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性，不僅能夠避免工作人員遭受意外傷害，還能在很大程度上將維修保障的成本控制在一個合理的范圍內(nèi)。此外，對往復(fù)式壓縮機采取正確的維修措施也有助于促使管理朝著更現(xiàn)代化的方向發(fā)展（圖1）。

圖1

1 往復(fù)式壓縮機的失效原理

1.1 往復(fù)式壓縮機子系統(tǒng)

往復(fù)式壓縮機子系統(tǒng)故障因果關(guān)系分析，對失效模式的研究是非常有意義的，如果能夠?qū)ν鶑?fù)式壓縮機的子系統(tǒng)零部件潛在失效威脅進行客觀的分析，就能夠準(zhǔn)確找到引起往復(fù)式壓縮機子系統(tǒng)失效的原因，以此采取正確的措施修復(fù)往復(fù)式壓縮機的相關(guān)故障。在對往復(fù)式壓縮機進行失效模式及后果分析之后，工程人員就能夠?qū)收显蛴幸粋€準(zhǔn)確的認識，有利于后期對往復(fù)式壓縮機的維護工作（圖2）。

圖2

1.2 往復(fù)式壓縮機核心零件失效原理

1.2.1 通過研究故障樹分析影響往復(fù)式壓縮機可靠性的相關(guān)因素

引起往復(fù)式壓縮機故障并失效的因素有很多種，基本表現(xiàn)在氣閥故障方面、活塞故障方面、氣缸故障方面以及密封故障方面等，這些故障因素共同組成了往復(fù)式壓縮機的故障樹，只有準(zhǔn)確分析了故障原因，才能對癥下藥。

1.2.2 關(guān)鍵零部件風(fēng)險分析

根據(jù)以往資料，往復(fù)式壓縮機的故障樹中，每個最小的割集在此系統(tǒng)中都具有重要作用，并且不同的割集對故障的后果和影響嚴(yán)重性都不一樣。

1.2.3 失效零部件機理分析

我們分析并研究了往復(fù)式壓縮機的整體運行過程，對記錄資料進行了詳細統(tǒng)計，總共對數(shù)千個維修記錄進行詳細的統(tǒng)計調(diào)查分析，對各種類型的壓縮機故障都進行了研究，得到的結(jié)論是，失效等級的分布數(shù)據(jù)中，閥、活塞和填料的維修頻率是最高的，約一半以上的維修記錄都與以上所提到的三樣構(gòu)件有關(guān)。因此在日常運行維護的過程中，應(yīng)重點關(guān)注閥、活塞和填料的情況，減少故障率。

此外，在對往復(fù)式壓縮機的各種故障是失效機理進行研究分析時還可以看出，儀器故障、磨損以及泄漏問題出現(xiàn)的概率是最大的，以上三種故障占到了引起往復(fù)式壓縮機故障失效原理的50%以上，并且占到了引起往復(fù)式壓縮機所有故障失效原理的近50%。由此看來，在日常使用往復(fù)式壓縮機時，重點在于設(shè)備潤滑，只有在保證各部件之間充分磨合、互不影響的前提下，往復(fù)式壓縮機的故障失效率才會顯著下降。

2 優(yōu)化其預(yù)防性維修周期內(nèi)的維修水平

預(yù)防性維修的周期對于保障整個系統(tǒng)在運行方面的安全性具有重要意義，同時也有助于保障工作效率和經(jīng)濟效益，它將對設(shè)備的故障率造成直接影響，并對維修的結(jié)果產(chǎn)生影響。

在對預(yù)防性維修周期進行確認的過程中，應(yīng)分別按照以下三步進行：第一步，繪制出設(shè)備在運行過程中，數(shù)據(jù)的概率分布圖像；第二步，繪制出分布函數(shù)圖像；第三步，根據(jù)分布函數(shù)計算可靠度，如可靠曲線參數(shù)等。

目前，大量的機械產(chǎn)品維護工作已經(jīng)在廣泛運用三參數(shù)威布爾分布，該計算方法主要研究工程材料及系統(tǒng)化設(shè)備的失效數(shù)據(jù)處理，此研究方法能夠提供準(zhǔn)確可靠的參數(shù)，將在很大程度上對精度和可靠性研究都產(chǎn)生影響，并影響產(chǎn)品評估結(jié)果。以某廠家的往復(fù)式壓縮機修復(fù)數(shù)據(jù)為例，具體公式如下：

以上兩則公式中，代表了位置參數(shù)；β代表了形狀參數(shù)；t代表了隨機變量；代表了尺度參數(shù)。

2.1 分布模型各項數(shù)據(jù)的確定

研究完往復(fù)式壓縮機的所有管理項目數(shù)據(jù)及所有數(shù)據(jù)記錄后，用t值表示各組大修間隔時間，計算所有樣本的觀測值并記錄如下：

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}，單位為h。

結(jié)果為：正態(tài)分布0.186；指數(shù)分布0.1417；威布爾分布0.089；假設(shè)臨界值0.15641。結(jié)論為服從威布爾分布。

2.2 威布爾分布參數(shù)確定

在公式①和②分別帶入以上數(shù)據(jù)進行運算，通過計算可以得到往復(fù)式壓縮機的運行時間概率密度公式，具體為：

由此得出故障概率的累計函數(shù)如下：

根據(jù)運行時間的概率密度函數(shù)，可以畫出一條概率曲線。該曲線的最高點就是往復(fù)式壓縮機的運行時間眾數(shù)值，該結(jié)論對應(yīng)的安全運行時間為9000小時以上，大致是1.06年。雖然1.06年的時間比1.92年的標(biāo)準(zhǔn)時間要小，可以采用，但相差較大，可能造成維修過剩的情況，從而浪費成本，因此可以適當(dāng)延長周期，大約1年半進行一次。

3 結(jié)語

根據(jù)數(shù)據(jù)管理中的平均維修時間分析，可以優(yōu)化預(yù)防性維修的周期。本次研究得知了企業(yè)的所有往復(fù)式壓縮機穩(wěn)定可用度。

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