基于振动测试的往复式压缩机的故障诊断

检测诊断　往复式压缩机振动信号频谱分析与故障诊断3王江萍　鲍泽富(西安石油大学机械工程学院) 摘要　从频域分析的角度入手,将机械设备故障诊断常用的频谱方法进行有机综合,以幅值谱和功率谱作为基本分析方法,以自回归谱和频率细化技术作为必要补充,对压缩机的振动信号作分析处理,进而提取反映压缩机工作状态的特征信息。

介绍了离散傅立叶变换、自功率谱和自回归模型及自回归谱的基本原理。

诊断的原理是将采集的离散信号输入到编制好的频率分析软件中,得到所要求的时域、频域图,再对各图形进行分析比较,进而判断压缩机的状态。

系统在对故障诊断时达到了预期效果,即初步确定了压缩机的故障状态。

关键词　往复式压缩机　频谱分析　幅值谱　功率谱　傅立叶变换　故障诊断引 言往复式压缩机是工业工程中使用最广泛的机器之一。

由于自身结构特点和运行工况的复杂性,压缩机工作时必然会产生振动,其内部零部件的性能状态信息通过一定的传递途径反映到壳体表面的振动信号中,故利用振动信号对压缩机进行不解体故障诊断是行之有效的方法之一[1]。

笔者将从频域分析角度入手,对压缩机的振动信号作分析处理,进而提取反映其工作状况的特征信息,对压缩机的工作状态作出准确判断。

将机械设备故障诊断常用的频谱方法进行有机综合,以幅值谱和功率谱作为基本分析方法,以自回归谱和频率细化技术作为必要补充,分析能够说明问题,具有实际应用价值。

往复式压缩机的振动分析作为一种典型的往复机械,往复式压缩机的振动主要由曲柄连杆机构运动引起的振动、气体的脉动、各部件之间的周期性撞击等组成,各种振动都会使机体产生周期性脉动[2]。

图1所示的阀盖振动信号中含有冲击成分,冲击源主要是进、排气阀以一定的频率撞击阀座所产生的激励,周期性、间歇性的进、排气引起管道内气体压力脉动所产生的气体压力波等综合响应。

振动能量是许多冲击信号在所测点叠加的结果,各信号相位不同,传到测点的时间也不同。

因此,叠加的结果可能使振动本应减弱的部分在某些频率上的能量变得很大或使振动本应加强的部分在某些频率上的能量变得很小。

往复式压缩机故障诊断技术探究摘要：本文首先对往复式压缩机的工作原理进行阐述，然后分析其主要故障及原因，最后提出相关提高往复式压缩机运行可靠性的措施和建议，旨在为促进我国石油化工企业压缩机运行水平的提升提供借鉴。

关键词：石油化工；往复式压缩机；运行管理；措施分析1往复式压缩机的工作原理往复式压缩机的过程中，其工作原理是将一定气体按照不同顺序吸入的密闭容器中，过程中形成一定的静压力，然后再按顺序将气体进行排出。

往复式压缩机也可以称为容积式压缩机，该压缩机与其他压缩机相比具有明显的优势，比如往复式压缩机的热效率更高，在运行过程中消耗的电量更少，整体结构较为简单，方便工作人员进行操作。

2往复式压缩机存在的故障及原因分析2.1 压缩机连杆断裂往复式压缩机在运行过程中很容易发生连杆断裂问题，这主要是由于螺钉质量较差或使用时间较长，使得螺钉发生变形或断裂，从而造成连杆故障。

如果螺母与螺钉头的接触较不均匀，存在歪斜问题，会往复式压缩机在实际运行过程中发生偏离载荷故障，使得压缩机某部位的压力瞬间增大，从而发生压缩机连杆断裂。

2.2 压缩机轴瓦失效发生压缩机轴瓦失效问题的主要原因有以下几个方面：①轴瓦质量较差，不符合压缩机实际运行的管理要求，使得定位瓦表面存在严重故障，对轴瓦的正常使用造成影响。

一般在压缩机运行过程中，定位瓦的气泡部位容易发生断裂故障，从而使其表面出现巴氏合金脱落，造成轴瓦失效。

②由于压缩机定位瓦接触面对于工艺设备技术要求较高，如果在设备制作过程中，其接触面不能达到设备运行的均匀性标准，会使其超出规定面积，使得接触面不足，从而导致在压缩机运行过程中受到更大的作用力影响，使轴瓦烧坏。

③如果往复式压缩机润滑效果较差，也会发生轴瓦失效故障。

同时，如果压缩机润滑油质量较差，具有较高的黏度或内部存在铁屑，会使压缩机轴承与连杆部位造成损坏，从而发生失效故障。

2.3 压缩机曲轴断裂压缩机在运行过程中容易发生曲轴断裂问题，这主要是由于压缩机曲臂与轴径圆角在长期的超负荷运作下，发生断裂故障。

往复机械故障的振动诊断法过程装备与控制工程B09360212 胡极诸摘要：往复机械种类很多，应用范围十分广泛，对往复机械进行状态监测与故障诊断同样具有十分重要的意义。

往复机械结构往往比较复杂，利用振动诊断法分析困难比较多，但近年由于振动分析技术的发展，已日益得到更多的应用。

振动诊断主要借助于传递函数法、能量谱法、时域特征量法及缸体表面振动加速度总振级方法等，综合运用各方法可以有效地确定气缸—活塞组的各种故障。

关键词：往复机械振动诊断法拉缸1、往复机械往复机械种类很多，有往复压缩机、内燃机（柴油机及汽油机）、往复泵等，其应用范围十分广泛。

因此，对往复机械进行状态监测与故障诊断同样具有十分重要的意义。

由于往复机械通常需要利用一系列机构将回转运动转换成往复运动（例如往复压缩机）或者将往复运动转换成回转运动（例如内燃机），因而其机械结构往往比较复杂，运动形式也较为复杂。

往复机械的故障主要有两种：一种是结构性的故障，另一种是性能方面的故障。

结构性故障是指零件的磨损、裂纹、装配不当、动静部件间的碰磨、油路堵塞等；而性能方面故障表现在机器性能指标达不到要求，如功率不足、油耗量大、转速波动较大等。

显然，结构性故障会反映在机器的性能中，通过性能的评定，也可反映结构性故障的存在和其严重程度。

2、振动诊断法往复机械的故障诊断方法主要有性能分析法、油样光谱分析法和振动诊断分析法。

性能分析法通过对汽缸的压力检测，柴油机的温度信号、启动性能、动力性能、增压系统以及进排气系统的检测来了解汽缸、气阀、活塞等的工作状况，通过性能变化判别其故障的存在。

油样光谱分析法是指用原子吸收或原子发射光谱分析润滑油重金属的成分和含量，判断磨损的零件和磨损的严重程度的方法。

振动诊断法在往复机械中的应用不如旋转机械那样广泛和有效，其原因是往复机械转速第，要求传感器有良好的低频特性，因而在传感器选用方面有一定的限制。

此外，由于往复机械结构复杂，运动件多，工作时振动激励源多，对不同零部件，这些激励源的作用是不同的，因而利用振动信号进行分析困难较多。

往复式压缩机故障诊断技术分析摘要：科技在迅猛发展，社会在不断进步，往复式压缩机是一种气体压缩设备，属于容积型压缩机，在国内外石油天然气长距离输送领域有着重要的应用前景，是油气增压储运过程中极其重要的动力保障设施。

该设备的平稳安全运行是保障石油化工产品长距离输送工作有效运行的重要保证。

但往复式压缩机结构较为复杂，同时受设备超龄服役、设备机组工作环境恶劣以及维护保养不及时等多方面因素的影响，往复式压缩机在实际生产运行过程中的故障率偏高，由此导致的各类大大小小的安全生产事故时有发生。

关键词：往复式压缩机；故障类型；诊断方法；技术分析引言进入21世纪，我国经济水平得到了一个显著的提升，经济的增长推动了工业领域的发展进程，为压缩机的广泛应用提供了基础。

压缩机在各个行业领域都有较广泛的应用，尤其是往复式压缩机，往复式压缩机的性能比较稳定，驱动性能较高，排量范围广泛，设备运行效率高。

在制冷设备中，往复式压缩机更是不可或缺的组成设备之一，基于往复式压缩机较为复杂内部结构，我们需要采用系统的诊断方式，针对于往复式压缩机的故障问题，我们可以采用故障诊断技术，对设备故障进行全面的分析，找出故障成因，采取针对性的措施进行解决，保障往复式压缩机运行的稳定性。

1往复式压缩机工作原理从技术原理方面上来看，往复式压缩机本身就属于能量转化类型的机械，其借助于驱动机的能量来实现气体压力的提升。

在大多数情况下，压缩机都可以借助于电动机来进行驱动，在本文中选择的往复式压缩机采用了曲柄连杆的动力机构，通过驱动机旋转转化为往返运动，实现持续的做功，进而给气体带来压力。

在气体循环过程中，往复式压缩机的工作主要涉及到三个主要过程：第一个过程是进气过程，通过吸气阀打开、排气阀关闭的方式吸入低压气体，同时在该过程结束后进入到压缩过程；第二个过程是压缩过程，该过程的主要任务是通过驱动力对低压气体做功功形成高压气体；第三个过程是排气过程，通过吸气阀关闭、排气阀开启的方式将高压气体一次性排出，从而完成整个压缩过程，提供高压气体给工业、农业等多个领域使用。

往复式压缩机空冷器振动故障分析发布时间：2021-01-20T06:17:14.606Z 来源：《中国科技人才》2021年第2期作者：卢建伟董志超薛文军[导读] 大牛地气田始建于2003年，地处鄂尔多斯盆地北部，主要担负向北京、山东、河南等地区稳定供气任务，是中国石化重要的天然气生产基地，经过18年的滚动开发建设，大牛地气田已形成以“辐射枝状组合管网、高压集气、集中加热、站内注醇、轮换计量、节流制冷、低温分离、脱水脱烃、含甲醇凝液回收集中处理、达标外输”为特点的高压集输处理工艺。

中国石油化工股份有限公司华北油气分公司采气一厂河南郑州 450000摘要：针对华北油气分公司采气一厂RDS系列往复式气体压缩机空冷器振动异常升高故障进行分析，找出引起空冷器振动异常升高的根本原因，通过调整压缩机进气压力、机组转速、风扇角度、皮带松紧度及更换空冷器风扇轴承等方法，解决了RDS系列往复式气体压缩机空冷器振动异常升高问题。

关键词：往复式压缩机；空冷器；振动；风扇角度；机组转速；进气压力1 前言大牛地气田始建于2003年，地处鄂尔多斯盆地北部，主要担负向北京、山东、河南等地区稳定供气任务，是中国石化重要的天然气生产基地，经过18年的滚动开发建设，大牛地气田已形成以“辐射枝状组合管网、高压集气、集中加热、站内注醇、轮换计量、节流制冷、低温分离、脱水脱烃、含甲醇凝液回收集中处理、达标外输”为特点的高压集输处理工艺。

2013年11月随着塔榆增压站投入运行，标志着气田进入“一次集中增压外输”阶段；并在一次增压工程的基础上实施了集中脱水脱烃工程，有效保证了天然气成份的稳定。

经过近8年以来的生产运行实践，大牛地气田地面集输工艺及地面管网布局基本满足现阶段滚动开发需求。

随着气田持续不断的开发，地层压力进一步降低，一次增压工程塔榆增压站进站压力逐渐接近低限报警值；提升塔榆增压站进站压力和进一步释放气井产能成为刻不容缓的任务。

大牛地气田于2018年实施二次增压工程项目，投运53台四列三级电驱变频往复式压缩机组，共有6种机型，其中该RDS系列机组功率为800kW，设计日处理量3.32～30.63×104Nm3/d，具体参数如下：驱动方式：电驱进气压力MPaG：0.1～1.12进气温度℃：0～20 出口压力 MPaG：2.20～3.19出口温度℃：≤50（冷却后）压缩级数：3额定转速 r/min：500-990 单机排量 104Nm3/d：3.32～30.63单机最大轴功率 kW：685.4 驱动机功率 kW：800 2 故障现象2020年5月11日12：15分该机组1号空冷器振动值在压缩机组工况没有明显变化的情况下异常上涨，呈现波浪形波动趋势，通过数据对比分析，未发现关联数据。

往复式压缩机常见故障原因及处理往复式压缩相对于其他形式的压缩机来说运转部件较多，摩擦易损件也多，特别是多级压缩机，介质流程长，介质过流部件多，所以压缩机故障非常频繁，故障产生的原因常常是复杂多样，有些甚至是相互关联。

因此必须经过细心的观察研究，甚至要经过多方面的试验，并依靠丰富的实践经验积累，才能判断出产生故障的真正原因所在。

正是因为故障原因复杂多样，所以大致应从四个方面进行综合分析：一、从监测仪表显示的故障例如温度、压力、振动、位移、功率方面显示的故障，首先要先检查仪器仪表监测系统，确保显示准确可靠；二、由于工艺操作方面的原因造成的故障，例如共振引起的异常振动，介质纯度不够，杂质较多引起的系统堵塞故障等，找到故障根源，才能高效排除设备故障；三、从设备本身部件的形状、位置、特征发生变化引起的自身故障，通常采用从简单到复杂、从局部到整体的排除方法逐一排除；四、另外综合以上三点，还要注重平时设备运行时的巡回检查，收集相关设备运行记录信息，进行综合分析。

综合能力：作为设备检修人员来说，应该理解和掌握以下通用和常用的技能点：一、材料线膨胀系数：（用于计算轴承、联轴器等盘状零部件冷热装配计算；相对运动部件配合间隙计算；）二、零部件形位公差：（用于零部件装配的检测和控制标准）三、零部件装配配合公差：（间隙配合、过渡配合、过盈配合，用于零部件装配的检测和控制标准）四、润滑剂：（用于冷却、清洗、降低摩擦，避免或减少磨损）五、材料性能：（用于选用材料时考虑其承受温度、压力、耐腐蚀等的性能）六、具备一定的制图，识图能力。

往复式压缩机常见故障产生的原因及处理措施如下：序号 发现的问题故障原因及分析 检测方法 处 理 方 法1排气量不足（体现在压缩机出口流量不足。

多级压缩机还体现在一级出口压力加不起负荷）① 一级进口阀未开足（或进气压力低），通常反应在一级出口压力提不起负荷；一级排气压力正常，则通常反应在某一级压力偏低，本级的上一级压力偏高。

往复式压缩机故障诊断与处理发布时间：2021-06-04T16:20:00.063Z 来源：《科学与技术》2021年2月第5期作者：高甜甜[导读] 往复式压缩机指的是借助吸入气体与排出气体的方式来确保压缩机的静压力高甜甜天津航天长征火箭制造有限公司 300000摘要：往复式压缩机指的是借助吸入气体与排出气体的方式来确保压缩机的静压力。

因此，往复式压缩机在本质上构成了容积式装置的重要类型，对于压缩机整体的静压力可以进行全面提升。

往复式压缩机在运行时，依靠上下活动的活塞，被连杆与曲轴带动。

活塞处在持续运动的状态中，与之相应的气缸容积也将产生相应的改变。

从构成的角度来讲，压缩机包括曲轴箱、发动机及其他构件，因此表现为相对复杂的装置结构。

与此同时，运行时的压缩机存在突然出现故障的可能性，这是由于压缩机涉及到较多的易损部件。

一旦出现损坏，那么整个压缩机将会减损综合效能，因此不利于保障运行效能。

针对各种类型的故障，都要选择适合用来诊断故障的具体技术措施，确保在最短时间段内消除故障而后恢复往复式压缩机的正常运转。

关键词：往复式压缩机；故障诊断；处理一、往复式压缩机故障1.1机械功能引起的往复式压缩机故障往复式压缩机在平时使用过程中会有一些磨损，使得机器出现故障，不能正常工作。

往复式压缩机出现故障的主要因素有异常振动、噪声和过热。

机械零件的磨损会造成相对运动零件之间的间隙过大，异常声音也是因阀组磨损引起。

若压缩机过热，可能也是因及其过度使用而导致。

这些问题都会影响往复式压缩机的使用，影响企业生产，降低企业效率。

1.2润滑系统故障润滑系统故障通常包括油泵、注油器的故障，以及油压、油温异常。

具体表现为润滑油泄漏，润滑油系统中零部件损坏，润滑油管堵塞以及润滑油不足。

例如，如果润滑箱漏油，应修理或更换润滑箱；如果发现润滑油管堵塞，应及时疏通或更换；温度过高，也会引起润滑系统故障。

解决这个问题，可采取如下措施。

（1）对压缩机运动部件异常进行检查。

往复式压缩机故障分析摘要：往复式压缩机是炼油厂以及石油化工厂中普遍使用到的机械设备，在其运行中难以避免会产生故障，一般来说往复式压缩机在运行过程中的故障能够通过及时有效的措施较快的排除，能够很快恢复正常运行。

所以在往复式压缩机的日常运行中如果发生故障问题，必须第一时间采取措施，避免重大事故的发生。

关键词：往复式压缩机；故障分析；维修往复式压缩机的组成结构相对复杂，其零部件较多，可能产生的故障类型也各有不同，难以寻求一种综合性的监测方案来对其展开监测。

所以，我们应该对其不同的零部件以及针对不同故障进行有针对性的分析和监测，查明故障的诱因和表现形式，之后才能采取有效措施来解决故障。

1.往复式压缩机状态监测、故障诊断方法1.1直观检测直观检测即是维修人员凭借耳听、眼看和主观经验来对设备的故障原因进行判断，随着机械设备的更新换代，这种检测方式已经逐渐开始被淘汰。

1.2热力性能参数监测是指对热力性能参数进行监测，参照监测结果来对压缩机运行状态进行判定，进而实现故障的诊断。

这种监测方式通常是利用仪表来对压缩机油温、水温、排气压力以及冷却水量进行监测，进而找到相关故障区域的信息。

因为这一监测手段常常存在不准确性，当前一般用于对压缩机工艺参数的监测作业。

1.3振动噪声监测振动噪声监测法在实验阶段已经取得了较为显著的成果，这种监测技术是凭借对压缩机表面振动信号的分析来对活塞、气缸磨损以及主轴承状态进行检测；可以在气缸头上装置传感器，进行震动分析来实现故障的诊断；对润滑油管路中的压力波信号进行分析能够有效的判断压缩机主轴承是否存在故障。

这种方式虽然监测结果较为准确，但是其噪声过大，且因压缩机工况变化会造成信号不稳定，因此这一方法并未得以大范围推广应用。

1.4油液监测润滑油液监测可以归纳为下面两种：其一是油液自身物理化学性能的分析，包括了油液的酸度、水分、闪电等；其二是对润滑油中摩擦副磨损的分析，主要有光谱分析、铁谱分析等。

往复式压缩机的故障诊断研究摘要：为了能够有效地进行往复压缩机故障诊断，就相关问题进行了研究。

首先，分析了往复式压缩机的常见故障及机理；其次，讨论了往复式压缩机的故障诊断的基本要求；最后，研究了往复压缩机的故障诊断的关键技术。

关键词：往复式压缩机；故障诊断；机理TB652往复式压缩机的运动部件是一整套曲柄连杆机构，在工作时不仅有加速运动，同时也有减速运动，还有旋转运动以及往复运动。

往复压缩机在工作载荷的作用下，作用在连杆、活塞、十字头以及曲轴上的力包括惯性力、气体力以及摩擦力。

惯性力通常情况有两种，分别是曲柄旋转时形成的旋转惯性力以及活塞、十字头组件往复运动时产生的往复惯性力，连杆运动时则同时存在这两种惯性力的作用。

在这些力中，气体力和摩擦力属于机器的内力，不会传递到基础上去，仅仅地影响中体、机身、缸体、缸盖以及不同运动部件的受力状态和往复压缩机的磨损以及功耗情况。

然而旋转惯性力、往复惯性力以及旋转力矩都是随曲柄转角变化的自由力和力矩，它们作用于机体轴承座上，经过地脚螺栓传递到基础，从而使基础形成振动。

但是基础对机体的反作用力也会使往复式压缩机产生振动。

此外，从压缩机的受力分析中可以知道，活塞力通过连杆传递曲轴上的一个垂直于汽缸轴线分力和十字头作用在滑道上的侧向力，构成一个有使压缩机倾倒趋势的倾覆力矩，该力矩也是一个随曲柄转角而周期性变化的自由力矩，传递到基础，同时也也将导致基础的振动。

1 往复式压缩机的常见故障及机理往复式压缩机故障按机理可分成两大类：一类是流体性质的，属于机器热力性能故障；另一类是机械性质的，属于机械功能故障。

引起故障的原因不同，确定故障所采集的信号和使用的方法也应有所不同。

（1）往复式压缩机热力性能的故障及机理常见往复式压缩机热力性能故障类型及起因如下所示：（a）排气量不足：气阀泄漏、活塞组件泄漏、填料漏气、管路连接法兰垫片破损等；（b）压力不正常：压力表失常、吸气压力低、气阀泄漏、油路堵塞、水压不正常等；（c）温度异常：气缸拉伤、水路故障、填料函故障、形位超差、气阀泄漏等。