解洋陽(yáng)

關(guān)鍵詞：往復(fù)式壓縮機(jī);機(jī)泵安康;智能化控制

往復(fù)式壓縮機(jī)因操作不當(dāng)、運(yùn)行維護(hù)不善、質(zhì)量缺陷等原因引起的事故非常多，這不僅影響了往復(fù)式壓縮機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行，而且給企業(yè)造成了重大的損失。所以，對(duì)運(yùn)行過程中的設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷是必然發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)泵安康系統(tǒng)用于設(shè)備的安全與健康檢測(cè)，將運(yùn)行的狀態(tài)與振動(dòng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集，通過人工智能、智慧流體，全力實(shí)現(xiàn)設(shè)備全生命周期的安全管控與健康運(yùn)行保駕護(hù)航。

一、往復(fù)式壓縮機(jī)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)部件

往復(fù)式壓縮機(jī)是指通過氣缸內(nèi)活塞或隔膜的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使缸體容積周期變化并實(shí)現(xiàn)氣體的增壓和輸送的一種壓縮機(jī)。屬容積型壓縮機(jī)。根據(jù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件分為活塞式和隔膜式壓縮機(jī)。

我單位為活塞式往復(fù)式壓縮機(jī)，曲軸帶動(dòng)連桿，連桿帶動(dòng)活塞，活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊\(yùn)動(dòng)使氣缸內(nèi)的容積發(fā)生變化，當(dāng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，汽缸容積增大，進(jìn)氣閥打開，排氣閥關(guān)閉，半水煤氣被吸進(jìn)來，完成進(jìn)氣過程;當(dāng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，氣缸容積減小，出氣閥打開，進(jìn)氣閥關(guān)閉，完成壓縮過程?；钊嫌谢钊h(huán)來密封氣缸和活塞之間的間隙，氣缸內(nèi)有潤(rùn)滑油潤(rùn)滑活塞環(huán)。

往復(fù)式壓縮機(jī)是容積式壓縮機(jī)的一種，其主要部件包括氣缸、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、活塞組件、填料（也就是壓縮機(jī)的密封件）、氣閥、機(jī)身與基礎(chǔ)、管線及附屬的設(shè)備等。

活塞式往復(fù)式壓縮機(jī)與其他類型壓縮機(jī)相比有以下特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

1、適用壓力范圍廣，當(dāng)排氣壓力波動(dòng)時(shí)，活塞式壓縮機(jī)的排氣量基本保持不變。

2、壓縮效率高，活塞式壓縮機(jī)壓縮氣體的過程屬封閉系統(tǒng)，其壓縮效率高。

3、適應(yīng)性強(qiáng)、制造工藝簡(jiǎn)單，對(duì)材料要求低，造價(jià)低廉。

活塞式壓縮機(jī)的缺點(diǎn)：

1、氣體帶油污。

2、轉(zhuǎn)速不能過高，因?yàn)槭芡鶑?fù)運(yùn)動(dòng)慣性力的限制。

3、易損件較多，檢修工作量大，維修費(fèi)用高。

二、往復(fù)式壓縮機(jī)的信號(hào)控制

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近二十年來，化工生產(chǎn)中平均每年發(fā)生重大往復(fù)式壓縮機(jī)事故32起，約占行業(yè)內(nèi)重大事故總量的25%，其中事故發(fā)生在主機(jī)部分的約占80%，發(fā)生在輔機(jī)部分的約占15%，其余5%發(fā)生在管路、閥門及電氣配套等其他部分。

往復(fù)壓縮機(jī)特征參數(shù)信號(hào)主要包括溫度信號(hào)、振動(dòng)信號(hào)、位移信號(hào)等。通過對(duì)特征信號(hào)的監(jiān)測(cè)分析，識(shí)別判斷壓縮機(jī)的故障類型，是故障診斷技術(shù)的核心思想。

溫度信號(hào)是往復(fù)壓縮機(jī)較為敏感的特征參數(shù)，監(jiān)測(cè)溫度的變化可以了解壓縮機(jī)內(nèi)部零部件的工作狀態(tài)，如排氣閥漏氣，在吸氣過程會(huì)出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，導(dǎo)致氣閥溫度升高。

振動(dòng)信號(hào)是往復(fù)壓縮機(jī)故障診斷的一個(gè)敏感特征參數(shù)，如氣閥損壞、活塞桿下沉、十字頭螺栓松動(dòng)、連桿磨損等大多數(shù)故障均伴隨著振動(dòng)信號(hào)的異常，我公司往復(fù)式壓縮機(jī)機(jī)身振動(dòng)設(shè)置有大于2.5g延遲30s停機(jī)連鎖，但，事故往往是瞬間發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)饳C(jī)組爆炸。而基于越來越成熟的信號(hào)分析技術(shù)，對(duì)往復(fù)壓縮機(jī)非穩(wěn)態(tài)振動(dòng)信號(hào)的研究工作也越來越多，如通過加速度傳感器測(cè)十字頭滑道箱、汽缸側(cè)壁、汽缸蓋、軸承等處的振動(dòng)信號(hào)來診斷動(dòng)力性故障，是一種比較有效的方法，可以前期對(duì)機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行分析，預(yù)警，以避免事故發(fā)生。

三、振動(dòng)信號(hào)智能化控制

隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、5G等新技術(shù)的到來，流程工業(yè)也將從“人工操作”向“智能工廠”“數(shù)字工廠”轉(zhuǎn)型，石化生產(chǎn)裝置和機(jī)組的控制將以底層監(jiān)控系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，將運(yùn)行監(jiān)控、設(shè)備診斷、報(bào)警管理、遠(yuǎn)程專家支持等應(yīng)用通過云平臺(tái)連接起來，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析和智能優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守安全高效運(yùn)行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程專家技術(shù)支持和服務(wù)。

四、機(jī)泵安康控制系統(tǒng)

機(jī)泵設(shè)備安康管控工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（設(shè)備安康智能管控系統(tǒng)）是通過對(duì)機(jī)泵等關(guān)鍵設(shè)備的外表面安裝智能安康傳感器，利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算，結(jié)合AI數(shù)學(xué)模型，為設(shè)備提供“數(shù)字化安康+智能化維?！狈?wù)，為機(jī)泵設(shè)備全生命周期的安全與高效運(yùn)行保駕護(hù)航。

設(shè)備安康智能管控系統(tǒng)主要由智能安康無(wú)線傳感器（或有線傳感器）、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備及安康管控云平臺(tái)三部分組成。通過智能安康無(wú)線傳感器，對(duì)機(jī)泵設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，基于LoRa、NB-IoT或Wi-Fi等互聯(lián)網(wǎng)無(wú)線傳輸協(xié)議將大數(shù)據(jù)上傳到安康管控云平臺(tái)。用戶可通過手機(jī)、平板和電腦等操作終端，對(duì)機(jī)泵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行智能化監(jiān)測(cè)與管控。主要包括機(jī)泵振動(dòng)加速度波形頻譜數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、機(jī)泵振動(dòng)速度波形頻譜數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、機(jī)泵振動(dòng)位移波形頻譜數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。對(duì)異常數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，診斷并采取相應(yīng)處置措施。

通過系統(tǒng)采用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的云平臺(tái)架構(gòu)，極大的提升運(yùn)行的安全性和延長(zhǎng)使用壽命，具有極強(qiáng)的可用性、可靠性。

五、結(jié)論

如果能夠做到在設(shè)備出現(xiàn)故障前就可以提前知曉設(shè)備故障，這將會(huì)大幅度提高設(shè)備維修效率，同時(shí)也可以有效避免設(shè)備運(yùn)行過程中的非計(jì)劃性停機(jī)，減少企業(yè)生產(chǎn)損失。當(dāng)前數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是信息化社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)，故障診斷，通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步提供故障診斷的依據(jù)，可以在很大程度上提高設(shè)備管理、維修、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的水平，提高設(shè)備的運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低整體運(yùn)維成本。因此，往復(fù)式壓縮機(jī)與機(jī)泵安康系統(tǒng)相結(jié)合，可以提高設(shè)備安全、長(zhǎng)周期、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)化工學(xué)會(huì)編制的《2021年（第二屆）中國(guó)石油化工設(shè)備檢維修技術(shù)》

[2]《往復(fù)式壓縮機(jī)技術(shù)問答》作者安定剛