田洪源

（中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司吉林石化分公司合成樹(shù)脂廠，吉林 吉林 132021）

以可靠性為核心的往復(fù)式壓縮機(jī)維修方法淺析

田洪源

（中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司吉林石化分公司合成樹(shù)脂廠，吉林 吉林 132021）

往復(fù)式壓縮機(jī)是容積式的壓縮機(jī)，它能使一定容積的氣體按照順序吸進(jìn)或排出一個(gè)封閉的空間，以提高靜壓力。往復(fù)式壓縮機(jī)具有熱效率高、造價(jià)低廉、設(shè)計(jì)成熟、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)。往復(fù)式壓縮機(jī)的失效原理包括基于故障樹(shù)的可靠性分析、關(guān)鍵零部件風(fēng)險(xiǎn)分析以及失效零件的機(jī)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(jī)；維修方法

往復(fù)式壓縮機(jī)是石化企業(yè)的核心設(shè)備之一，因此其運(yùn)行過(guò)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(jī)的過(guò)程中，尋找最合適的修理時(shí)間及維修措施，是確保往復(fù)式壓縮機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，也是保障往復(fù)式壓縮機(jī)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(jī)的維修護(hù)理需要具有較高的可靠性，從而降低往復(fù)式壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的停機(jī)時(shí)間和停機(jī)次數(shù)，充分將企業(yè)生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，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(gè)合理的范圍內(nèi)。此外，對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)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(jī)的失效原理

1.1 往復(fù)式壓縮機(jī)子系統(tǒng)

往復(fù)式壓縮機(jī)子系統(tǒng)故障因果關(guān)系分析，對(duì)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(jī)的子系統(tǒng)零部件潛在失效威脅進(jìn)行客觀的分析，就能夠準(zhǔn)確找到引起往復(fù)式壓縮機(jī)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(jī)的相關(guān)故障。在對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)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€(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，有利于后期對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的維護(hù)工作（圖2）。

圖2

1.2 往復(fù)式壓縮機(jī)核心零件失效原理

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

引起往復(fù)式壓縮機(jī)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(jī)的故障樹(shù)，只有準(zhǔn)確分析了故障原因，才能對(duì)癥下藥。

1.2.2 關(guān)鍵零部件風(fēng)險(xiǎn)分析

根據(jù)以往資料，往復(fù)式壓縮機(jī)的故障樹(shù)中，每個(gè)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(duì)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(jī)理分析

我們分析并研究了往復(fù)式壓縮機(jī)的整體運(yùn)行過(guò)程，對(duì)記錄資料進(jìn)行了詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，總共對(duì)數(shù)千個(gè)維修記錄進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)調(diào)查分析，對(duì)各種類(lèi)型的壓縮機(jī)故障都進(jìn)行了研究，得到的結(jié)論是，失效等級(jí)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(yùn)行維護(hù)的過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注閥、活塞和填料的情況，減少故障率。

此外，在對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的各種故障是失效機(jī)理進(jìn)行研究分析時(shí)還可以看出，儀器故障、磨損以及泄漏問(wèn)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(jī)故障失效原理的50%以上，并且占到了引起往復(fù)式壓縮機(jī)所有故障失效原理的近50%。由此看來(lái)，在日常使用往復(fù)式壓縮機(jī)時(shí)，重點(diǎn)在于設(shè)備潤(rùn)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(jī)的故障失效率才會(huì)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(duì)于保障整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行方面的安全性具有重要意義，同時(shí)也有助于保障工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，它將對(duì)設(shè)備的故障率造成直接影響，并對(duì)維修的結(jié)果產(chǎn)生影響。

在對(duì)預(yù)防性維修周期進(jìn)行確認(rèn)的過(guò)程中，應(yīng)分別按照以下三步進(jìn)行：第一步，繪制出設(shè)備在運(yùn)行過(guò)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(jì)算可靠度，如可靠曲線參數(shù)等。

目前，大量的機(jī)械產(chǎn)品維護(hù)工作已經(jīng)在廣泛運(yùn)用三參數(shù)威布爾分布，該計(jì)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(duì)精度和可靠性研究都產(chǎn)生影響，并影響產(chǎn)品評(píng)估結(jié)果。以某廠家的往復(fù)式壓縮機(jī)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(jī)變量；代表了尺度參數(shù)。

2.1 分布模型各項(xiàng)數(shù)據(jù)的確定

研究完往復(fù)式壓縮機(jī)的所有管理項(xiàng)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(shí)間，計(jì)算所有樣本的觀測(cè)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(jìn)行運(yùn)算，通過(guò)計(jì)算可以得到往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)行時(shí)間概率密度公式，具體為：

由此得出故障概率的累計(jì)函數(shù)如下：

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

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)數(shù)據(jù)管理中的平均維修時(shí)間分析，可以?xún)?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(jī)穩(wěn)定可用度。

[1]韓文龍，韓省亮，白長(zhǎng)青等.往復(fù)式壓縮機(jī)管道系統(tǒng)氣流脈動(dòng)的數(shù)值與實(shí)驗(yàn)研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2013,47(5):61～66,71.

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