邵科衛(wèi)

摘 要：本文對(duì)一種往復(fù)式壓縮機(jī)用活塞桿下沉監(jiān)測(cè)裝置的基本原理和使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，為往復(fù)式壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)和改造升級(jí)提供技術(shù)參考，并可以為企業(yè)的設(shè)備檢維修周期和更換備件提供技術(shù)依據(jù)，保證壓縮機(jī)長(zhǎng)期安全運(yùn)行，進(jìn)而提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：往復(fù)式壓縮機(jī);活塞桿下沉監(jiān)測(cè);在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1概述

現(xiàn)代化工廠設(shè)備繁多，工藝復(fù)雜，人員配置精煉，任何關(guān)鍵設(shè)備的非正常停機(jī)，都會(huì)造成極大的影響和經(jīng)濟(jì)損失。能有效獲取設(shè)備早期故障信號(hào)，對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)診斷評(píng)估，從而迅速采取有效措施，是設(shè)備理想的運(yùn)行狀態(tài)。

壓縮機(jī)在惡劣工況下（如雜質(zhì)含量高，或含有腐蝕性氣體的介質(zhì)）運(yùn)行時(shí)，活塞部件（支承環(huán)，活塞環(huán)）的使用壽命都非常短，一般4000小時(shí)左右，主要因?yàn)檫\(yùn)行工況惡劣，造成密封件的使用壽命非常不穩(wěn)定。而對(duì)于常規(guī)普通工況，壓縮機(jī)在運(yùn)行一定周期后，支承環(huán)與活塞環(huán)也會(huì)出現(xiàn)一定程度的磨損，造成活塞下沉，進(jìn)而導(dǎo)致活塞桿隨活塞一起下沉。為了避免當(dāng)密封環(huán)過(guò)度磨損，引起活塞桿下沉超過(guò)允許值時(shí)，活塞與氣缸直徑接觸造成危害，固需監(jiān)測(cè)裝置對(duì)活塞桿的下沉量（位移）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便當(dāng)活塞桿下沉量超出許用值時(shí)提供報(bào)警信號(hào)或聯(lián)鎖停機(jī)，為企業(yè)的設(shè)備檢維修周期和更換備件提供技術(shù)依據(jù)，保證壓縮機(jī)長(zhǎng)期安全運(yùn)行，進(jìn)而提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

2基本原理

本文介紹的活塞桿下沉監(jiān)測(cè)裝置是美國(guó)METRIX的電渦流位移傳感器，它是一種非接觸式的電磁探頭，通過(guò)監(jiān)測(cè)探頭與活塞桿監(jiān)測(cè)面的位移變化，監(jiān)測(cè)出活塞桿的下沉量。METRIX電渦流位移變送器是采用電渦流探頭+延長(zhǎng)電纜+前置變送器組成，輸出標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA信號(hào)，防爆等級(jí)為iaIICT4，前置變送器放置在現(xiàn)場(chǎng)防爆接線箱內(nèi)，接線箱放置在壓縮機(jī)附近，再?gòu)慕泳€箱接線至DCS，用來(lái)顯示和報(bào)警。

在填料盒法蘭上面安裝1個(gè)METRIX的電渦流位移傳感器用于監(jiān)測(cè)活塞桿的下沉量，如圖1所示。對(duì)于氣缸直徑較小，壓力較高的機(jī)組，建議采用2個(gè)互為90°的METRIX的電渦流位移傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)活塞桿的下沉量。

支承環(huán)磨損后會(huì)引起活塞桿會(huì)產(chǎn)生下沉，這會(huì)導(dǎo)致傳感器探頭與活塞桿之間的間隙發(fā)生變化，當(dāng)檢測(cè)探頭頂部的線圈加上高頻電流與導(dǎo)電表面靠近時(shí)，由于線圈磁力線的作用，使導(dǎo)電物體表面產(chǎn)生渦流，從而使線圈的電感量減小。線圈特性的這個(gè)變化被轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)輸出，通過(guò)傳感器測(cè)定的活塞桿下沉量可以計(jì)算出支承環(huán)的磨損量，活塞桿下沉量與支承環(huán)的磨損量的正比例關(guān)系，如圖2所示。

由上圖可知，

式中，L1—METRIX傳感器的監(jiān)測(cè)中心與活塞中心的距離;

L2—十字頭中心與活塞中心的距離

而L1，L2的確定，需要壓縮機(jī)機(jī)組的一些特定的參數(shù)，包括壓縮機(jī)的行程，活塞及活塞桿的長(zhǎng)度，連桿中心距，METRIX傳感器的監(jiān)測(cè)位置等。

3使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)

在進(jìn)行活塞桿下沉報(bào)警值和聯(lián)鎖停機(jī)值的設(shè)置時(shí)，要注意考慮一定的誤差范圍，防止產(chǎn)生誤報(bào)警或誤停機(jī)。因?yàn)樵诒O(jiān)測(cè)過(guò)程中，主要有2個(gè)方面可能會(huì)影響監(jiān)測(cè)精度，造成監(jiān)測(cè)誤差：①活塞桿在壓縮機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)中可能產(chǎn)生的輕微彎曲;②由于十字頭與十字頭滑道中存在間隙，所以在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，十字頭會(huì)有微小幅度的上下運(yùn)動(dòng)。

活塞桿的材質(zhì)和表面涂層對(duì)電渦流傳感器的工作特性曲線有非常大的影響，所以在使用傳感器進(jìn)行壓縮機(jī)運(yùn)行情況監(jiān)測(cè)時(shí)，首先一定要對(duì)傳感器的曲線進(jìn)行標(biāo)定。

當(dāng)壓縮機(jī)機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后，活塞在氣缸中的位置會(huì)因熱膨脹而有些許的變化，因此當(dāng)壓縮機(jī)機(jī)組在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行額定工況負(fù)載運(yùn)行4小時(shí)以上后，應(yīng)重新對(duì)監(jiān)測(cè)位置進(jìn)行歸零調(diào)整。

4結(jié)論

在壓縮機(jī)的使用過(guò)程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工藝運(yùn)行環(huán)境和監(jiān)測(cè)的活塞的磨損狀態(tài)，可以為企業(yè)更換備件提供技術(shù)根據(jù)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)，以保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，提高設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。

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