往复压缩机故障诊断技术

往复压缩机故障诊断技术

摘要：往复式压缩机作为化工产业中的核心设备，在应用过程中也存在着一定

的问题，没有得到解决。往复式压缩机的内部存在易燃性气体，如果发生了故障，极有可能产生爆炸，进而影响工作人员的安全。而往复式压缩机的内部容易损坏

的零件也较多，加强对往复式压缩机的研究，是提高化工行业生产效率的根本措施。因此，工作人员要对压缩机存在的故障能有相应的解决办法，确保化工企业

的生产效率得到提升。

关键词：往复式压缩机；机械故障；诊断

一、往复压缩机概述

此类设备属于压缩机中的典型设备，主要原理为：将气体按照相关顺序依次

排出或者吸进封闭空间中，使静压力得到显著提升，目前应用较为频繁的有化工

压缩机、石油压缩机、天然气压缩机等。从当前现状来看，发达国家在压缩机故

障维修中主要采用视情维修法，针对设备的重要位置进行动态化维修，及时发现

设备中存在的问题以及一些潜在的不良因素，及时采取科学有效的措施进行改善，这样做不但能够提高设备的运行效率，还可使设备的安全性与可靠性得到显著提升。

二、往复式压缩机故障诊断技术方法

1、故障特征监测技术。对往复式压缩机的运行特征信号进行监测，主要是对压缩机的噪声、热力特性、润滑油液、振动情况和位置等进行分析。往复式压缩

机内部的热力信号主要有内部气缸压力、温度、排气压力和排气量等，如果排气

温度值超过标准，可是由于压缩系统、进气温度和压力比较高原因引起的，也有

可能是排气阀密封不严导致的漏气，活塞杆受拉而出现损坏等导致的。而振动信

号多是指压缩机产生非正常的振动、气阀部件产生损坏、连杆机构产生磨损、活

塞杆下沉等。对于位移信号，从活塞杆沉降监测情况进行分析，从而判断十字头、活塞环的应用和磨损状况。因为位移具有突发的性质，比如活塞杆机构出现断裂，一般只用于事后进行分析，生产企业的维护人员可以通过用手触摸进行感受或者

观测的手段，利用经验进行分析。

2、故障监测智能化方法。主要包括以下几点：（1）时频分析法。采用时间

分类的方式把压力故障信号进行数理统计，通过分析手段查找出故障信号的特征。而频谱方法是把时间转换到频域，多应用于比较稳定的信号以及进行旋转的机械

设备。（2）小波分析。该种方法是时频分析法的改进行优化，对频带和时间进

行再次的细分，多应用于对往复式压缩机信号进行分析和处理。

三、往复压缩机常见故障及其处理措施

1、排气量达不到设计要求及其处理。主要包括以下五点：第一，往复压缩机活塞杆和填料函二者连接处存在泄漏情况；第二，压缩机活塞环存在着较为严重

的漏气；第三，气缸余隙较大；第四，气阀尤其低压级别阀门出现泄漏；第五，

压缩机一级进口阀没有开完。针对往复压缩机排气量达不到设计要求这一故障处

理上，我们可以采取相应的措施：第一，维修人员将填料函盖上螺栓进行紧固，

之后开机重试看是否还出现漏气问题。如仍然漏气的话就需要进行相应的检测修

理或者进行更换；第二，对活塞环气缸进行检查；第三，检查压缩机气缸余隙情况，如果较大的话对其进行调整；第四，对气阀进行检查，如发现出现泄漏的话

进行修理或者更换；第五，将一级进口阀开足后观察压力表读数。

2、气阀片易断裂及其处理。导致往复压缩机气阀片易断裂故障的原因主要有

五点：第一，阀片升程量超出标准；第二，阀片材料不合适；第三，长时间工作

后阀表面严重磨损造成阀片受力不均而断裂；第四，阀片热处理不规范而导致其

硬度太高；第五，气阀弹簧弹力直径和自由度不一致或是其弹力偏大。针对往气

阀片易断裂故障处理可以采取以下措施：第一，对其材料进行更换；第二，根据

规定来实施热处理；第三，对其升程量进行调整；第四，使用合适的弹簧进行替换；第五，对阀座进行更换或修理。

故障简介：该机组为某国产六缸立式往复压缩机，测量的工艺介质为氢气（29℃，3.5Mpa）。某日该机组四号缸在运行过程中发生阀片断裂故障。状态监

测系统图谱分析：1）该机组在一个月的时间里，吸气温度1从40℃升高到60℃，较其他气阀温度上涨了20℃左右，排气温度1从39℃升高到44℃，较其他排气

阀温度上涨了15℃左右。2）四号缸缸盖振动由39m/s2左右上涨到80m/s2左右，从缸体振动监测图上可看到吸气阀开启相位的振动明显冲击增大，在线监测系统

振动参数持续报警。诊断结论：如图1所示机组振动检测图可知，吸气阀及其对

应的排气阀温度存在升高趋势。从振动监测图上分析：①四号缸吸气阀、排气阀温度均异常升高；②与此同时缸体振动峰值增大，该振动值在气阀开启相位波动明显。以上现象表明，四号气缸吸气阀出现气阀泄漏故障。因该故障对机组运行

影响较低且该厂生产任务较重，在诊断结论发出后第二个月停机检修，开盖后发

现吸气阀阀片断裂。相关人员对气阀阀片进行更换并检测，然后继续投入使用，

效果良好。

图1 机组四号缸振动监测图

3、密封填料温度高及其处理。导致密封填料温度高的原因主要有以下几方面：第一，冷却水管或填料函回气管堵塞；第二，填料材质与规定要求不相符；第三，润滑油质量不达标；第四，供油不足；第五，填料弹簧力偏大；第六填料函组件

装配间隙不达标；第七，活塞杆和填料内径过于粗糙。针对密封填料温度过高的

问题可以采取如下解决方法：第一，对冷却水管或回气管进行疏通，确保其畅通；第二，采用适合的材料；第三，使用规定的润滑油；第四，对油泵进行维修或更换；第五，对油路进行检查与疏通；第六，对弹簧进行调整或更换；第七，将配

合面粗糙程度降低。

四、发展趋势

现如今，以下几种故障的诊断技术已经取得了较大的发展，技术变得越来越

成熟，如活塞环磨损、气阀故障、活塞杆沉降等。但是，在往复压缩机的内部，

有一些零部件的故障诊断较为困难，例如曲轴连杆的断裂故障就很难识别，另外

活塞杆的断裂故障也难以诊断。有相关文献提出，可以用监测曲轴逆向荷载的这

种方法，来实现对活塞杆运行状态的判断，但是这种方法的可靠性不足。故此，

当前对往复压缩机的故障诊断研究还不够全面。现如今，有的科研单位与石化企

业的联系还不是非常的密切，许多研究方法都处在实验室的模拟阶段，石化企业

的故障案例数据没有得到有效的利用，未能形成系统的知识数据库。故此，需要

加强科研单位与石化企业的交流合作，这样就有助于故障案例知识库的建立，也

有助于典型故障诊断规范的形成。

结束语

往复式压缩机的故障诊断技术还存在着不足，应该在实际应用中不断总结经

验和数据，把诊断经验转变成理论。还应该与该领域内的专家和学者不断沟通和

学习，交流故障诊断方面的研究成果，形成研究合力，推动故障诊断技术的进步。

参考文献：