何凱云 賈彥琨(中石油西氣東輸管道公司南昌管理處南昌分輸壓氣站， 江西 南昌 330000)

在生產(chǎn)工業(yè)中,整體式壓縮機(jī)作為關(guān)鍵的生產(chǎn)設(shè)備,主要應(yīng)用于氣體的增壓帶動(dòng)氣體運(yùn)輸,如壓縮天然氣(CNG)等。不僅石油天然氣行業(yè),壓縮機(jī)還用來通過產(chǎn)生高壓強(qiáng)的氣體,驅(qū)動(dòng)各種機(jī)械設(shè)備，如在日常生活中,最常見的空調(diào)、冰箱等，壓縮機(jī)還是控制制冷系統(tǒng)的設(shè)備。伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)隨之提高,能源方面的天然氣生產(chǎn)，正向著高連續(xù)性和自動(dòng)化水平方向發(fā)展。在這些生產(chǎn)中, 往往壓縮機(jī)的工作環(huán)境是高溫、高壓場所，工作介質(zhì)一般是易燃、易爆物質(zhì)。因此,能否對壓縮機(jī)在工作中的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并進(jìn)行有效的故障診斷對整個(gè)工程來講至關(guān)重要。因此,在天然氣等化工生產(chǎn)中設(shè)計(jì)一種穩(wěn)定、可靠的壓縮機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng),對于維護(hù)設(shè)備安全和正常生產(chǎn)運(yùn)行意義重大。

1 天燃?xì)鈮嚎s機(jī)的工作原理及分類

（1）壓縮機(jī)工作原理 整體式天然氣壓縮機(jī)是一種通過壓縮天然氣,減小氣體體積，增大天然氣壓力從而帶動(dòng)機(jī)械工作,它的工作原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能。整體式天然氣壓縮機(jī)由動(dòng)力、壓縮兩部分組成，與分式壓縮機(jī)不同的是，其動(dòng)力部分和壓縮部分共同使用一根曲軸為一個(gè)整體，而動(dòng)力連桿和壓縮連桿分別在曲軸的兩側(cè)連接。整體式壓縮機(jī)的動(dòng)力是靠動(dòng)力燃?xì)鈮毫ο到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，利用活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)式運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)吸氣、膨脹、壓縮、排氣等過程實(shí)現(xiàn)氣體壓縮產(chǎn)生動(dòng)力。

（2）壓縮機(jī)分類 按壓縮氣體的不同方式，天然氣壓縮機(jī)主要可以分為兩大類：容積式壓縮機(jī)和速度式壓縮機(jī)。容積式壓縮機(jī)又分為往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式,速度式壓縮機(jī)根據(jù)旋轉(zhuǎn)方式不同又分為透平式和噴射式兩種。其中，容積型壓縮機(jī)在運(yùn)行中,首先將氣體吸入到氣缸內(nèi),然后氣體在氣缸被外力強(qiáng)制壓縮,增大壓力,當(dāng)壓力值達(dá)到一定時(shí)，氣體又被強(qiáng)制從氣缸排出實(shí)現(xiàn)動(dòng)力轉(zhuǎn)化。因此,容積型在吸氣、排氣過程中是非連續(xù)進(jìn)行的,其氣體流動(dòng)方式是間歇的。速度式壓縮機(jī)中的透平式壓縮目前最為廣泛應(yīng)用的有軸流式和離心式兩種。

2 天然氣壓縮機(jī)故障診斷技術(shù)

對于長期工作的天然氣壓縮機(jī)來講，存在許多使壓縮機(jī)產(chǎn)生故障的因素，常見的如機(jī)器元件的損耗、工作中受到外界干擾和人員的誤操作執(zhí)行等等。特別是生產(chǎn)中的壓縮機(jī)發(fā)生故障會(huì)影響其運(yùn)行，產(chǎn)生各種無法估計(jì)的損失。為減少壓縮機(jī)故障的產(chǎn)生，通常采取狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對壓縮機(jī)可能發(fā)生的故障進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)防，在故障發(fā)生后，利用機(jī)械故障診斷技術(shù)，找出故障特征，找到故障發(fā)生點(diǎn)，查找原因進(jìn)行排除。故障診斷技術(shù)對壓縮機(jī)的安全運(yùn)行具有重要意義。目前，應(yīng)用較多的有：前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該技術(shù)通過分析壓縮機(jī)內(nèi)氣體的壓力和溫度等信息，進(jìn)行故障診斷；聲發(fā)射和套管內(nèi)壁測量技術(shù)等測量方法主要在離心式壓縮機(jī)的故障診斷中應(yīng)用，通過分析有效電壓和能量的變化診斷故障特征，該技術(shù)能夠識(shí)別出微小故障信號(hào)。另外，天然氣壓縮機(jī)的機(jī)器類型不同，往往產(chǎn)生故障時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)特征也各不同，對此，針對不同類型壓縮機(jī)要建立相對應(yīng)的故障診斷方法。

3 天然氣壓縮機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

壓縮機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要通過現(xiàn)場和遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式進(jìn)行，通過監(jiān)控壓縮機(jī)的各種實(shí)時(shí)工況參數(shù),保障壓縮機(jī)在工作中的穩(wěn)定性和安全性。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)有儀表、繼電器和接觸器等來控制完成,與現(xiàn)在的高水平監(jiān)測系統(tǒng)相比，傳統(tǒng)的方法在可靠性和自動(dòng)化方面存在嚴(yán)重不足,監(jiān)控效果有限。除此之外，傳統(tǒng)方式中，對故障的處理方式也是靠人工經(jīng)驗(yàn)方法,或者采取定期維護(hù)的形式來控制故障發(fā)生。

天然氣壓縮機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的功能通常包括幾部分:數(shù)據(jù)信息采集,數(shù)據(jù)信息分析、管理, 數(shù)據(jù)的通訊和其他輔助功能。盡管我國對于天然氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的研究起步較晚，但近幾年的發(fā)展迅速。目前，對于壓縮機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究主要涵蓋控制軟、硬件以及外圍輔助電路等。雖然市場上已經(jīng)有技術(shù)較完善的天然氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)，但在一些方面仍然有發(fā)展?jié)摿?，如系統(tǒng)的集成性和可靠性等方面。監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)主要完成兩大功能，首先根據(jù)系統(tǒng)反饋的氣體壓力值等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)供氣系統(tǒng)的自主智能化控制；其次是能夠?qū)崿F(xiàn)在集控室對壓縮機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果能夠在顯示臺(tái)上顯示，另外，對于壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警信息等能夠?qū)崿F(xiàn)分級(jí)報(bào)警功能。

4 結(jié)語

壓縮機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)越完善,就會(huì)相應(yīng)增加系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、維護(hù)等各階段的難度。另外, 做到實(shí)時(shí)監(jiān)控下進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和處理工作也具有相當(dāng)難度,因此，壓縮機(jī)狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還有很多困難需要解決。

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