[发明专利]往复压缩机在线远程状态监测与故障分析诊断系统

说明书

技术领域

本发明提供一套用于石油、化工、冶金、动力等工业领域大型多缸往复压缩机状态在线远程监测与故障分析诊断的系统。该系统可以对往复压缩机的状态进行全面综合监测，同时对其热力性能故障(包括气阀、活塞环、填料函、水冷器、滤清器等部件故障)和动力性能故障(包括吸、排气阀损坏，活塞环磨损断裂，活塞杆、填料函磨损，连杆十字头磨损，曲轴断裂，缸体开裂)等故障进行分析诊断。

背景技术

往复压缩机是用于石油、化工、冶金、动力等工业领域广泛使用的一类关键动力设备，在生产中起着人体“心脏”的作用。但由于往复压缩机的结构和运动形式比较复杂，其关键运动部件有：连杆、曲轴、十字头、活塞杆、活塞等，其中，连杆、曲轴在电动机的带动下作旋转运动，十字头为旋转运动和直线往复运动的交汇点，活塞杆、活塞在气缸中作直线往复运动，从而使得往复压缩机在生产中的故障率非常高，石化企业每年都有大量的关于压缩机故障及事故的报道，给企业造成了巨大的经济损失，究其原因是目前往复压缩机还没有一套成熟的状态监测和故障诊断商业化系统。

往复压缩机的故障很多，但归纳起来主要有热力性故障和动力性故障两大类。热力性能故障一般表现为排气量不足、压力或温度波动异常。产生的原因主要是由于气阀、活塞环、填料函、水冷器、滤清器等部件发生了故障。动力性能故障一般表现为机器工作时异常的响声，振动、过热等。产生的原因主要是由吸、排气阀损坏，活塞环磨损断裂，活塞杆、填料函磨损，连杆十字头磨损，曲轴断裂，缸体开裂等。目前对于往复压缩机的状态检测，现场一般都是工作人员采用听、摸的方法凭经验进行分析判断，而对于故障的维修一般都是采用定期大修的方法来保证压缩机的可靠性。这样势必带来两个方面的问题：一方面，在检修之前压缩机发生的故障不能及时的得到反映，从而造成无计划的停工停产，甚至设备、人员的安全事故；另一方面，有时压缩机并没有出现什么问题，而定期检修可能导致不必要的停产及维护支出。因此，为了实现对压缩机进行预知状态维修，在线实时了解设备的运行状况，为设备的长期高效运行提供保障，减少企业的经济损失，开发一套“预知维修”的往复压缩机在线状态监测和故障分析诊断系统是十分必要的。

迫于解决生产现场往复压缩机安全生产的需要，以及近些年随着信号处理技术、网络技术和计算机技术的发展，人们非常关注往复压缩机的状态监测和故障诊断研究工作，但是到目前为止，国内对石油化工行业大型往复压缩机的状态监测和故障诊断系统的研究开发工作，其深度和广度都还远远不够，离实际应用还有很大的距离，至今还没有一套成熟的商业化装置，问题的关键在于往复压缩机的结构和运动性质复杂，激励源众多，石油化工生产现场对监测系统的防爆要求又非常高，所以对其实施状态在线监测和故障分析诊断具有相当大的困难。本系统就是针对石油化工生产现场的大型多缸往复压缩机状态监测和故障诊断的一些关键性技术难点和重点进行研究开发的，研制出了一套适合能在生产现场使用、取得明显成效的大型多缸往复压缩机状态在线监测和故障分析诊断系统。

综上所述，目前尚未有一套与本发明相同的往复压缩机在线远程状态监测与故障分析诊断专家系统。

发明内容

本发明的目的就是克服现有的技术缺点，提供一套新的、实用的、能对往复压缩机的运行状态实现在线远程监测和故障分析诊断系统。该系统具有应用方便，诊断准确率高，能适合石油化工企业往复压缩机生产现场使用。

(1)传感器的选择和测点布置方面。由于往复压缩机的故障非常多，我们总结出所有与故障有关联的状态量，然后根据这些状态量选择相应的传感器，并且选择合理的安装位置。为了获得多缸往复压缩机各缸运动件之间的正确相位关系，在转轴飞轮处安装一键相位传感器，来监测各缸活塞的内外止点位置，并且经过换算得到活塞的行程位置信息；在压缩机气缸壁上的示功孔内安装一种耐高温、耐高压、抗疲劳性能好的特殊压力传感器，以测取压缩机气缸内的动态压力信号；压缩机的吸、排气温度信号通过安装在吸气管和排气管上铂电阻温度传感器而测得；压缩机的垂直、横向、轴向的振动信号通过布置在十字头滑道箱壁、气缸侧壁、气缸盖壁的振动加速度传感器而测得；活塞杆的下沉位移信号通过安装在活塞杆箱体里的位移传感器而测得，被监测参数及监测目的如表1所示，监测点布置如图1所示。