往复式天然气压缩机系统常见故障原因分析及诊断方法

往复式天然气压缩机系统常见故障原因分析及诊断方法
摘要：往复式压缩机在天然气运输、石油工业生产及煤化工业等领域中有着重
要的运用，是一种复杂的容积式压缩设备，具有维修简便、维护成本低等特点。

往复式压缩机在运转过程中出现故障是难免的，采取正确的诊断方法排除故障，
让压缩机在最短时间内回复正常运转非常重要。

基于此，本文对往复式天然气压
缩机故障诊断方法进行了探讨，旨在促进往复式压缩机运行管理水平的提高，确
保设备正常安全运行。

关键词：往复式；天然气压缩机；故障；诊断方法
往复式天然气压缩机天然气输送过程中的一个重要设备，在天然气、压缩天
然气、煤气和石油气等运输方面有着重要作用。

而在往复式天然气压缩机使用过
程中，故障诊断与维修是一项重要工作，采取正确有效的诊断方法才能确保在最
短时间内排除故障，恢复正常运转，从而提高生产效率和效益，因此必须要确保
往复式天然气压缩机的运行稳定与安全，所以加强往复式天然气压缩机故障诊断
方法等相关内容研究非常重要。

一、往复式压缩机结构及工作原理
往复式天然气压缩机主要由主机和辅机两个部分组成，主机又主要包括机身、驱动机、活塞组件、气缸组件及气阀组件等部分组成，而气路系统、冷却系统及
润滑系统等则为辅机主要组成。

在往复式天然气压缩机系统工作中，往复式压缩机中曲轴在连杆带动下活塞
进行往复式运动，曲轴旋转一周则活塞在气缸中往返一次，在密闭的空间中进气、压缩机排气过程得以完成。

往复式压缩机通常由多列组成，且不仅每列传动部件
和活塞结构相同，而且中体和中间连接筒结构相同。

密封填料置于中间连接筒与
气缸连接一侧，而与中体连接的一侧则设置有刮油环。

连杆的大头端与曲柄梢一
起旋转，小头端则与十字头装配共同做往复运动，气缸上设有吸气与排气通道，
且为避免运动过程中温度过高，还设有冷却装置。

一般情况下，润滑系统分为机
身内部传动件润滑系统和气缸内活塞件润滑系统，这两个系统独立供油，子诚系统。

二、往复式压缩机系统常见故障及原因分析
（一）动力系统振动异常
动力系统是往复式天然气压缩机系统运作的基础，动力系统出现故障直接影
响整个系统运作，从而影响正常生产工作，而运作振动通常是动力系统故障的首
先体现，因此对动力系统振动异常进行诊断和处理至关重要。

一般情况下，往复
式天然气压缩机工作部件为一套曲柄连杆机构，设备运作曲柄旋转运动产生的惯
性力和活塞组件往复运动而产生惯性力同时存在，在这两种惯性力周期性变化下
就会使得压缩机振动更为复杂，从而为故障快速准确诊断带来更大难度。

正常情况下，如果压缩机在设定振幅范围内振动，那么各部分运动结构运转
响声正产，所以我们可以通过运动响声对故障进行初步判断，运动声音出现异常，应当是系统中的某个部件发生了故障。

往复式压缩机振动异常又可分为管路振动
异常和机组振动异常两种情况。

一般而言，机组振动异常通常有以下几方面原因：（1）设计方面原因。

动力系统结构在设计过程中就存在缺陷，导致在实际运作
过程出现故障，从而给正常运作造成影响。

对于这种故障一是要不断提高系统结
构设计水平，严把设计审核关，二是企业在采购过程中应从各方面进行设备质量
把关，确保压缩机设备整体质量。

（2）安装质量问题。

压缩机设备在安装过程
中由于安装人员技术不过关或是监督管理不到位，从而存在安装质量问题。

（3）运作磨损及损耗。

往复式天然气压缩机在长时间运作中，各部件会存在一定的损
耗和磨损，如果对磨损比较严重的部件不能及时进行更换或修复等处理，那么磨
损到一定程度就会形成故障，从而影响正常运作。

（二）热力性能故障
往复式压缩机系统中虽然设置有排气、排热及冷却装置，但是在长时间运作下，出现排气量不足、热力系统内部压力计温度异常情况也是不可避免的。

导致
排气量不足的原因是多方面的，压缩机热力系统气阀或活塞组件、管路泄露等都
会影响排气量。

而压缩机热力系统内部压力异常往往是因为压力表失灵，或是油
路存在异物，又或为水压问题等。

往复式压缩机热力系统问题常见的原因有气缸
裂痕、气阀气密性降低等。

故障检修人员根据这些现象通过对往复式压缩机热力
系统气阀、活塞组件等部件进行检查就可以找出故障所在。

（三）机械功能故障
往复式压缩机机械功能故障主要是指长期运转中出现的设备内部零部件磨损
而导致的机械功能性故障。

这种情况是不可避免的，因此加强设备系统检修保养
就显得尤为重要。

三、往复式天然气压缩机故障诊断方法
（一）直接观察法
直接观察法就是通过查看机械设备运转状态或是听取运作声音来判断设备系
统故障的方法。

一般来说，工作经验丰富的维修人员通过现场设备运作的声音或
是振动情况就可大概判断出设备系统是否出现了故障，但是这种诊断方式对维修
人员有较高要求，而且准确率和成功率也较小。

另外，随着往复式压缩机设备技
术不断发展，这种依赖于经验的观察诊断法越来越不能设备全面诊断的方法来运用。

（二）热力性能检测
随着科学技术的不断发展，设备系统运作监测水平也在大大提高，通过利用
相关技术对往复式天然气压缩机热力系统的温度、排气量、压力等进行实时监测，根据监测参数即可及时掌握热力系统运作异常情况，从而确保生产安全。

（三）油液监测分析法
润滑油在往复式天然气压缩机运作过程中有着重要作用，可以有效减小各部
件运作磨损、保证设备系统运作正常，因此也可以通过检查润滑油使用情况对系
统故障进行诊断，这就是就油液监测方法的使用。

通过油液监测相关数据，技术
人员依靠光谱、铁谱分析就可以掌握内部零部件摩擦和磨损等情况，从而找到故
障所在和原因。

（四）振动噪音监测法
在诊断往复压缩机故障过程中运用振动噪音监测法获得较为显著的效果，其
主要是根据机械表面振动情况，对气缸有无磨损以及气阀有无漏气来实施判断。

这种方法是直接观察法的更高层次应用，往复式压缩机系统运作中不管声音大小
都有声响，而单凭人的视觉、听觉等感官对于一些声音和振动往往是不能准确掌
握的。

而如果通过利用振动传感等先进技术，就可以更为全面的掌握往复式压缩
机振动变化信息，从而判断出设备故障所在。

为提高诊断准确性，在监测过程中
应尽量降低其他噪音信号干扰，并有专业技术人员对相关数据进行分析。

（五）人工智能诊断法
科学技术的快速发展使得神经网络技术得以发展和应用，将其与人工智能专
家系统结合应用于往复式压缩机故障诊断中已成为可能。

人工智能诊断法是一种
基于计算机智能程序系统，相对于其他诊断方法而言，其技术含量更高、诊断准
确性也更高，而且更有利于对一些难度大问题故障的诊断和解决。

随着科学技术
的不断发展，人工智能诊断方法在往复式天然气压缩机故障诊断中的应用也将不
断成熟和完善，从而为往复式天然气压缩机设备系统运转提供更可靠的技术保障。

四、结束语
总而言之，往复式压缩机具有非常特殊以及复杂的结构，并且零部件运动频
率非常高，因此极易出现故障。

所以相关工作人员应当要能够正确掌握往复式压
缩机结构及工作原理，并掌握其中的规律，与往复式压缩机的常见故障类型及其
原因，并采取有效的措施进行处理，切实确保其运用的稳定与安全。

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