水龍，郝兆鵬，秦少鋒

（1.西安因聯(lián)信息科技有限公司,陜西 西安710065；2.杭州安脈盛智能技術有限公司，浙江 杭州310051）

雙螺桿式壓縮機是由兩個螺桿彼此嚙合組成的螺桿式壓縮機，螺桿式壓縮機作為回轉式壓縮機的一種，同時具有活塞式和動力式（速度式）兩者的特點，因其具有可靠的運轉性能、易損件少、效率高等優(yōu)點，在我國石油化工行業(yè)得到了廣泛的應用，屬于生產(chǎn)裝置中的關鍵設備，設備的健康情況直接關系到整個生產(chǎn)流程的穩(wěn)定性、安全性[1-4]。 由于設備內部零件較多，造成機體振動的原因多樣化，在線狀態(tài)監(jiān)測技術在雙螺桿壓縮機的故障診斷中所起的作用越來越重要。

傳統(tǒng)的監(jiān)測、診斷方式已不能滿足實際生產(chǎn)過程中的需求，當因為現(xiàn)場某種故障觸發(fā)了設備的聯(lián)鎖機制導致設備意外停機，將不可避免的帶來巨大的損失，這時引入在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是十分必要的。 在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)通過將設備振動、溫度、電流等工藝參數(shù)引入到系統(tǒng)內，通過綜合分析找出設備故障原因，提前預警并制定出合理的檢修策略，從而達到減少設備故障次數(shù)，減少停機，避免意外停機。

1 雙螺桿壓縮機的故障診斷分析方法

設備狀態(tài)監(jiān)測故障診斷的分析目的在于通過對設備的狀態(tài)監(jiān)測與診斷等手段，掌握設備狀態(tài)變化趨勢， 提前發(fā)現(xiàn)設備的故障特征及征兆，根據(jù)設備的具體情況做出合理的預防性維修措施，從而達到控制或者延緩設備故障的進一步發(fā)展，實現(xiàn)預知性維修的目的[5，6]。

由于雙螺桿壓縮機內部較為復雜，一旦設備發(fā)生故障，由于其原因的多樣性，往往對故障的定位帶來一定的難度，這時往往就需要借助多種手段對其故障進行定位。 轉子磨損嚴重、閥組損壞、轉子與排氣座端間隙過大、間隙超差、軸承故障、齒輪故障等故障皆可通過振動監(jiān)測的分析方法進行分析定位[7-9]。 當設備發(fā)生故障時，可通過在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)采集到的振動信號，分別從時域、幅域、頻域反應設備的故障信息。

振動信號的處理技術對設備故障的正確診斷具有十分重要的作用。 目前常用的監(jiān)測分析工具有頻譜分析、幅值分析、加速度包絡分析、時域分析、趨勢分析、峭度分析等。 由于丙烷氣雙螺桿壓縮機的重要性，采用在線狀態(tài)監(jiān)測的方式，提取設備的各種運行參數(shù)，通過與現(xiàn)場數(shù)據(jù)端口的鏈接，實現(xiàn)了對壓力、電流、溫度等工況信息的引入及監(jiān)測，結合采集的振動的頻譜、時域、趨勢、幅值等信息，可對設備的狀態(tài)做出一個綜合的判斷，對設備故障做出精準的定位。

2 丙烷氣雙螺桿壓縮機組參數(shù)及測點布置

以某化工廠為例，丙烷氣雙螺桿壓縮機采用佳木斯電機與雙螺桿壓縮機相結合的方式。機組具體參數(shù)見表1。

表1 丙烷氣雙螺桿壓縮機參數(shù)

因不同的故障在不同的方向有不同的反應，一般選擇三個方向[10]：H（水平）、V（垂直）、A（軸向）。根據(jù)機組的特點結合其他實際情況，對該機組布置的振溫一體式傳感器分別為：電機非驅動端H、電機驅動端H、主動桿驅動端H、從動桿驅動端H、主動桿非驅動端H、從動桿非驅動端H，見圖1。

圖1 丙烷氣雙螺桿壓縮機的振溫一體傳感器測點布置

根據(jù)設備情況，選用的是西安因聯(lián)的壓電式加速度傳感器，采用膠粘底座的方式安裝在設備殼體上，參數(shù)見表2。

表2 西安因聯(lián)振溫一體式傳感器參數(shù)

3 振動數(shù)據(jù)分析

在線監(jiān)測系統(tǒng)于2020年7月24日上線后，即對該設備開始了檢監(jiān)測工作，8月6日監(jiān)測到壓縮機主動桿驅動端振動加速度值突然上升，手機端接收到報警信息，調取壓縮機該測點的振動頻譜并進行分析，如圖2、圖3 所示。

圖2 壓縮機端加速度趨勢圖

圖3 壓縮機端加速度包絡趨勢圖

由圖4、圖5 可知，壓縮機主動桿端加速度值較高， 時域波形中存在較為明顯的沖擊信號，頻譜中存在較高的螺桿嚙合頻率及其諧頻，并伴隨較大的地腳能量。圖6 中能看到很明顯的螺桿嚙合頻率且地腳能量很高。

圖4 壓縮機端主動桿加速度時域波形圖

圖5 壓縮機端主動桿加速度頻譜圖

圖6 壓縮機端主動桿加速度包絡頻譜圖

結合加速度和加速度包絡譜的分析，壓縮機端存在碰磨故障。 當診斷出這一設備故障時，及時通知現(xiàn)場人員，檢查現(xiàn)場設備情況，查看是否存在異常情況，經(jīng)過現(xiàn)場人員的反饋，壓縮機驅動端能聽到明顯的異常碰撞聲音， 及時停機，8月20日設備拆機進行檢修發(fā)現(xiàn)， 壓縮機主動桿驅動端有明顯的磨損跡象，見圖7。

圖7 壓縮機陰陽螺桿拆解圖

4 結論

隨著在線監(jiān)測系統(tǒng)的及時上線，發(fā)現(xiàn)了設備異常的振動變化， 手機端能第一時間作出預警，通過頻譜分析和振幅歷史大小判斷，可發(fā)現(xiàn)設備的故障并診斷出具體的故障形式，預防設備狀態(tài)劣化，根據(jù)設備狀態(tài)及現(xiàn)場生產(chǎn)需求，保障設備健康安全運行，為企業(yè)生產(chǎn)保駕護航。