摘 要：往復(fù)式壓縮機是制造業(yè)中常用的過程裝備，作為壓縮并輸送工藝介質(zhì)的關(guān)鍵設(shè)備，在航空、航天、化工、石油等眾多關(guān)鍵領(lǐng)城都扮演著重要的角色。但是，在實際使用過程中，壓縮機會出現(xiàn)一些故障問題，解決壓縮機故障并進行維修處理非常重要，因此，本文主要研究壓縮機故障診斷與維修處理措施，希望對相關(guān)的研究人員有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：往復(fù)式壓縮機;故障診斷;小波分析;線性回歸;聲發(fā)射

壓縮機在各個行業(yè)領(lǐng)域都有較廣泛的應(yīng)用，尤其是往復(fù)式壓縮機，其性能比較穩(wěn)定，驅(qū)動性能較好，排量范圍廣泛，設(shè)備運行效率高。在制冷設(shè)備中，往復(fù)式壓縮機更是不可或缺的設(shè)備?；谕鶑?fù)式壓縮機較為復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在其發(fā)生故障時，我們需要采用系統(tǒng)的診斷方式，利用多種故障診斷技術(shù)，對設(shè)備故障進行全面的分析，找出故障成因，采取針對性的措施進行解決，保障往復(fù)式壓縮機運行的穩(wěn)定性。

1壓縮機的故障

往復(fù)式壓縮相對于其他形式的壓縮機來說運轉(zhuǎn)部件較多，摩擦易損件也多，特別是多級壓縮機，介質(zhì)流程長，介質(zhì)過流部件多，所以往復(fù)式壓縮機故障非常頻繁，故障產(chǎn)生的原因常常是復(fù)雜多樣，有些甚至是相互關(guān)聯(lián)。因此必須經(jīng)過細心的觀察研究，甚至要經(jīng)過多方面的試驗，并依靠豐富的實踐經(jīng)驗積累，才能判斷出產(chǎn)生故障的真正原因所在。但在實際使用過程中突發(fā)的一些故障，對作業(yè)的進展造成了嚴重的負面影響，最常見的故障形式有三種，分別為氣閥故障、冷卻水問題、活塞環(huán)故障。氣閥故障可以進一步細分為閥片故障、彈簧故障。閥片在長時間運作過程中會出現(xiàn)磨損，從而無法充分發(fā)揮出自身作用，進而就會導(dǎo)致問題的出現(xiàn)。往復(fù)式壓縮機中含有多個彈簧式閥門，并且均勻的分布在氣缸上，而彈簧在長時間運作后可能出現(xiàn)疲勞，彎曲應(yīng)力和扭矩周期就會發(fā)生變化，最終導(dǎo)致故障問題出現(xiàn)。另外，氣缸之間縫隙過大、潤滑油質(zhì)量不達標等因素也會導(dǎo)致一些故障問題的頻繁出現(xiàn)。

1.1機械功能引起的壓縮機故障

往復(fù)式壓縮機在日常的使用過程中，內(nèi)部件受到不同程度的磨損、出現(xiàn)異常震動或機器過熱，會導(dǎo)致往復(fù)式壓縮機出現(xiàn)機械功能故障。機器在使用的時候，零件會發(fā)生磨損，零件的松動連接或管道中的異常氣流都會引起異常振動。異常振動是由閥組的嚴重磨損或活塞的故障引起的。這些故障都會或多或少地影響壓縮機的使用，影響企業(yè)的生產(chǎn)進度，降低企業(yè)的效率。

1.2潤滑系統(tǒng)故障

在往復(fù)式壓縮機的使用過程中，潤滑油的使用是非常重要的，在使用過程中會出現(xiàn)潤滑故障的問題，潤滑故障主要包括潤滑箱、潤滑管道以及過濾器等處的故障。當潤滑箱出現(xiàn)泄漏后，潤滑油會流出來污染設(shè)備和廠房，需要對潤滑箱進行修理或者更換。當潤滑管道出現(xiàn)問題發(fā)生潤滑油泄漏時，需先對潤滑管道進行疏通，若疏通不行，則潤滑管道可能有破損，就要對潤滑管進行更換。當過濾器發(fā)生故障時，要考慮過濾器堵塞或破損的問題。此外，還會出現(xiàn)由于溫度過高導(dǎo)致潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障。在使用壓縮機的時候，還應(yīng)注意避免使用劣質(zhì)的潤滑油，因壓縮機在運轉(zhuǎn)的過程中，會因摩擦產(chǎn)生大量的熱，如果潤滑油發(fā)生變質(zhì)，當熱量積累到一定的程度，就會使設(shè)備出現(xiàn)過度磨損的現(xiàn)象，進而導(dǎo)致壓縮機出現(xiàn)故障。

2往復(fù)式壓縮機故障診斷技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及主要診斷技術(shù)

往復(fù)式壓縮機的應(yīng)用有著較為漫長的演變歷史，其故障診斷可以分為四個階段。往復(fù)式壓縮機最早起源于19世紀，當時相關(guān)技術(shù)體系還不成熟，一般都是采用事后處理的方式;第二階段是20世紀初，壓縮機的整體規(guī)模得到了較大的提升，機械結(jié)構(gòu)逐漸趨于系統(tǒng)化，所以采用的方式有所改變，由事后處理轉(zhuǎn)為了定期預(yù)防維修的方式;第三階段是20世紀60年代，該階段科技水平有了飛速提升，計算機技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，使工作人員可實時監(jiān)控壓縮機運行狀態(tài)，根據(jù)設(shè)備運行情況進行預(yù)防;第四階段是80年代至今，智能技術(shù)和自動化技術(shù)的應(yīng)用使得壓縮機具有了更多操作的可行性，往復(fù)式壓縮機的性能指標也得到了一個顯著的提升。往復(fù)式壓縮機發(fā)展至今，針對其故障問題，科研人員采取了系統(tǒng)性的故障診斷措施，但從目前的情況看，還沒有形成一套完善的診斷系統(tǒng)，這在一定程度上限制了往復(fù)式壓縮機的發(fā)展進程。

2.1專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是往復(fù)式壓縮機故障診斷中常用的一種診斷技術(shù)，基于專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)計算的優(yōu)勢，可以進一步提高故障診斷的準確性，便于管理人員作出正確的解決對策。專家系統(tǒng)在往復(fù)式壓縮機中的應(yīng)用是多方面的，需要做好各個環(huán)節(jié)的準備工作。在前期階段，需要收集信息，采集與設(shè)備系統(tǒng)參數(shù)相關(guān)的知識，比如，排氣量異常檢測，通過觀察設(shè)備參數(shù)變化，找出往復(fù)式壓縮機的異常部位，然后，采取針對性的措施進行解決。在專家系統(tǒng)中，可將各項數(shù)據(jù)進行全面的整合，形成專家知識數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫的作用在于跟蹤分析故障狀態(tài)，根據(jù)故障狀態(tài)找出合適的解決方式，以故障樹的方式進行可視化分析，提高故障解決效率。故障樹包含的內(nèi)容比較多，如閥座損壞、連接松動、儀表失準等，專家系統(tǒng)的診斷原理在于知識庫的時效性運行，知識庫會定期運行，診斷往復(fù)式壓縮機的整體狀態(tài)，將分析結(jié)果寫入知識庫中，便于管理人員更好地開展維護工作。

2.2小波分析

正常情況下，往復(fù)式壓縮機發(fā)生故障會產(chǎn)生很多不穩(wěn)定的波動信號，這些信號呈振動形式，不同頻率的振動信號其表現(xiàn)形式不同，反應(yīng)出來壓縮機的故障特性。小波分析主要是針對這些振動信號，以在線的方式對往復(fù)式壓縮機進行全面的診斷，根據(jù)振動信號分析出故障預(yù)警信息。往復(fù)式壓縮機故障診斷是一個綜合性的過程，存在很多不可控的因素，需要合理調(diào)控每個環(huán)節(jié)的影響因素，以小波分析而言，可以在小波分析中引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的延伸性，可以很好地彌補小波分析的不足之處，進一步完善往復(fù)壓縮機的診斷系統(tǒng)。比如，在故障樣本訓練中，需要收集大量的在現(xiàn)信號，將這些信號傳輸?shù)焦潭▍^(qū)城，對其進行信號消噪處理，在信號的傳輸下，故障樣本進入小波分析中，逐漸分支重組，根據(jù)小波的分析提取故障特征，將這些信息傳輸?shù)缴窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)訓練中，經(jīng)過細化處理，形成最終的診斷報告。小波分析與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了起來一個連接性質(zhì)的橋梁，兩者相互融合彌補了各自的缺陷，小波分析在氣閥泄漏、氣缸組件泄漏、基礎(chǔ)聯(lián)動松動等故障中有著較為理想的應(yīng)用效果。

2.3線性回歸分析

往復(fù)式壓縮機故障診斷方式比較多樣化，線性回歸分析就是其中一種，線性回歸分析可以分為一元回歸分析和多元回歸分析。常用的是一元回歸分析，一元回歸分析在故障診斷的應(yīng)用比較特別，在開展分析的時候，主要有兩個參數(shù)，包括自變量和因變量，自變量和因變量的聯(lián)動形成了一元線性關(guān)系，通過一元線性的延伸性，可以準確測試出往復(fù)式壓縮機的全部信息。利用可視化技術(shù)構(gòu)建回歸模型，通過對模型的觀察，可以找出與故障問題相關(guān)的信息，這種模型包含的信息內(nèi)容比較廣泛，可以用來檢測往復(fù)式壓縮機的壓力變化，調(diào)查振動強度的壓力關(guān)系，通過全面的分析得出一個較準確的診斷結(jié)果.

2.4聲發(fā)射技術(shù)

聲發(fā)射技術(shù)在往復(fù)式壓縮機故障診斷中的應(yīng)用比較廣泛，聲發(fā)射源主要存在于往復(fù)式壓縮機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，通過系統(tǒng)指令進行傳輸，流過傳感器的耦合界面，聲發(fā)射源會轉(zhuǎn)變形態(tài)，由聲發(fā)射儀接收信號，接收的信號會呈可視化形式展現(xiàn)出來，以此形成故障診斷的數(shù)據(jù)。往復(fù)式壓縮機的整體狀態(tài)星一個動態(tài)變化的趨勢，通過聲發(fā)射技術(shù)，可以及時判斷出往復(fù)式壓縮機的時效性狀態(tài)，發(fā)射信號的傳輸頻率比較快，便于工作人員快速采集到故障信息。在往復(fù)式壓縮機的樣品檢測中，聲發(fā)射技術(shù)具有層級性分化特點，它可以將壓縮機的信號全部采集到一起，信號可以分為兩大類，一是故障壓縮機AB信號檢測，二是正常壓縮機AB信號檢測，在聲發(fā)射技術(shù)處理下，可以將不同的信號種類分開，進行全面的對比分析，找出其中的故障點，保證故障診斷信息的準確性。

3壓縮機日常故障維修處理方式

3.1溫度異常故障維修方式

對溫度引起的故障問題可通過控制溫度進行維修，在介質(zhì)入口處安裝溫度控制設(shè)備，可以實時地檢測溫度，使得溫度保持在合理的范圍內(nèi)。在檢測的過程中，若發(fā)現(xiàn)發(fā)生溫度故障的原因是機器老化所導(dǎo)致，若維修不好，可對其進行更換。需要注意的是，在更換的過程中，要選擇和機器原零件相同型號的零件進行更換，之后再進行檢測，如果檢測出來還存在問題，那么就需要再次進行更換，直到故障排除為止。

3.2噪音故障維修方式

在對壓縮機噪音故障進行維修的情況下，可以先采用經(jīng)驗法對故障進行檢測，查看發(fā)動機的情況，在檢查后，如果發(fā)現(xiàn)為發(fā)動機松動的問題，對發(fā)動機進行加固即可。如果非上述問題，就需要采用計算機輔助設(shè)計方法檢測，檢測發(fā)動機震動的過程中的頻率參數(shù)，將檢測到的數(shù)值輸入計算機和標準的數(shù)值對比，如果數(shù)值的差距較大，就說明發(fā)動機的內(nèi)部組件可能存在問題，此時需對組件進行拆卸和維修。

3.3油液故障維修方式

油液潤滑故障也是往復(fù)式壓縮機常見的故障，采用便攜式油液性能測試箱，可簡便地測試油液的粘度、酸堿值、水分、機械雜質(zhì)等多項指標。潤滑油中磨粒監(jiān)測技術(shù)則可分為在線和離線兩大類。離線監(jiān)測技術(shù)主要有油液光譜分析、鐵譜分析及利用掃描電子顯微鏡和能譜儀分析鐵譜譜片等;在線監(jiān)測技術(shù)主要有顆粒計數(shù)器、在線式鐵譜儀等。在監(jiān)測到潤滑油出現(xiàn)異常指標時，需及時對潤滑油進行過濾或更換。

4 結(jié)語

在往復(fù)式壓縮機發(fā)生故障時，只有用科學的故障診斷方法檢測出機器的故障，并對機器進行及時的維修，才能夠保證機器正常的運行和使用?？梢灶A(yù)見，今后往復(fù)式壓縮機故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢是利用小波分析結(jié)合人工智能理論、計算機輔助設(shè)計等方法，開發(fā)出多源信息融合的實時在線故障診斷監(jiān)測系統(tǒng)。往復(fù)式壓縮機不同的特征參數(shù)有各自的敏感區(qū)域，表現(xiàn)出對不同故障靈敏度的不同，因此綜合利用大量信息進行多源信息融合化，是今后往復(fù)式壓縮機故障診斷技術(shù)應(yīng)重點研究的課題。在實時在線診斷方面，應(yīng)重點研制適合往復(fù)式壓縮機故障診斷的專用新型集成化傳感器和觀測器，尋找各振動信號之間相互交叉影響最小的最佳測點，利用現(xiàn)代信號處理方法以及智能理論等實現(xiàn)故障的自動診斷。充分利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等的自學習能力并對歷史數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘，尤其是將計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷領(lǐng)域，將成為實現(xiàn)在線故障診斷的一個發(fā)展趨勢。

參考文獻：

[1]王晉. 往復(fù)壓縮機故障診斷方法研究[J]. 中國設(shè)備工程，2019（06）：38-40.

[2]李振杰. 往復(fù)壓縮機的典型故障特征與診斷研究[J]. 科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2019，27（17）：73.

[3]邱梓航，往復(fù)壓縮機故障診斷技術(shù)[J]. 設(shè)備管理與維修，2019（10）：184-185.

[4]李大鵬等. 往復(fù)壓縮機氣閥故障診斷一例[J]. 設(shè)備管理與維修，2020（07）：136-138.

[5]程壽國等. 往復(fù)壓縮機故障診斷研究現(xiàn)狀及趨勢[J]. 石河子科技，2020（05）：18-19.

[6]解英南，往復(fù)壓縮機的典型故障特征與診斷研究[J]. 設(shè)備管理與維修，2021（14）：150-152.

[7] 王發(fā)輝等，往復(fù)式壓縮機故障診斷研究現(xiàn)狀及展望[J]. （ 2007） 02-0077-04.

作者簡介：

譚啟龍（1981.10—），男，漢族，河南泌陽人，本科，助理研究員，研究方向：專利審查。