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往复式压缩机故障诊断技术探析

2021/09/10 10:35:33

摘   要:随着我国科学技术的深化发展,使得压缩机在各个行业领域的应用越来越广泛,压缩机的种类较为多样化,往复式压缩机是应用最为广泛的一种压缩机。往复式压缩机的内部结构比较复杂,相对其他压缩机,往复式压缩机的压力负荷和尺寸大小都有一定的延伸性,使之可以很好地满足多样化需求,也正是因为如此,往复式压缩机出现故障问题也多种多样,故障诊断也相对比较困难,针对不同的往复式压缩机故障问题,我们采取的诊断技术不同,需要根据实际情况进行合理的调控。基于此,本文就对往复式压缩机故障诊断技术进行了一个较为详细的概述。


关键词:往复式压缩机;故障诊断;诊断技术


进入21世纪,我国经济水平得到了一个显著的提升,经济的增长推动了工业领域的发展进程,为压缩机的广泛应用提供了基础。压缩机在各个行业领域都有较广泛的应用,尤其是往复式压缩机,往复式压缩机的性能比较稳定,驱动性能较高,排量范围广泛,设备运行效率高。在制冷设备中,往复式压缩机更是不可或缺的组成设备之一,基于往复式压缩机较为复杂内部结构,我们需要采用系统的诊断方式,针对于往复式压缩机的故障问题,我们可以采用故障诊断技术,对设备故障进行全面的分析,找出故障成因,采取针对性的措施进行解决,保障往复式压缩机运行的稳定性。


1  往复式压缩机故障诊断技术现状分析


往复式压缩机有着较为漫长的演变历史,往复式压缩机的形成可以分为四个阶段。往复式压缩机最早起源于19世纪,那时相关技术体系还不成熟,技术水平还处于初级阶段,一般都是采用事后处理的方式;第二阶段就是20世纪初,压缩机的整体规模得到了一个较大的提升,机械结构逐渐趋于系统化,所以采用的方式有所改变,由事后处理转为了定期预防维修的方式;第三阶段就是20世纪60年代,这个阶段我国科学技术水平有了一个飞速的提升,计算机技术的发展应用,使得人们的生活方式发生了巨大的改变,工作人员也可以实时监控压缩机运行状态,根据设备运行情况进行预防;最后阶段是80年代至今,智能技术和自动化技术的应用使得压缩机具有了更多的可行性操作,往复式压缩机的性能指标也得到了一个显著的提升。往复式压缩机发展至今,经历了一个较为漫长的阶段,针对于往复式压缩机的故障问题,我们也采取了系统性的故障诊断措施,只是从目前的情况来看,我们还没有形成一套完善的诊断系统,这在一定程度上限制往复式压缩机的发展进程。


2  往复式压缩机故障诊断技术分析


2.1  专家系统


专家系统是往复式压缩机故障诊断中常用的一种诊断技术,基于专家系统数据计算的优势,可以进一步提高故障诊断的准确性,便于管理人员做出正确的解决对策。专家系统在往复压缩机中的应用是多方面的,要做好各个环节的准备工作,在前期阶段,我们需要收集信息,采集与设备系统参数相关的知识,比如,排气量异常检测,通过观察设备参数变化,找出往复式压缩机异常部位,然后,采取针对性的措施进行解决。在往复式压缩机专家系统中,可以将各项数据进行一个全面的整合,形成专家知识数据库,数据库的作用在于跟踪分析往复式压缩机故障状态,根据压缩机的故障状态找出合适的解决方式,以故障树的方式进行可视化分析,提高故障解决效率。故障树包含的内容比较多,有阀座损坏、连接松动、仪表失准等,专家系统的诊断原理在于知识库的时效性运行,知识库会定期运行,诊断往复式压缩机的整体状态,将分析结果写入知识库中,便于管理人员更好地开展维护工作。


2.2  小波分析


正常情况下,往复压缩机发生故障会产生很多不稳定波动的信号,这些信号呈振动形式,不同频率的振动信号其表现形式不同,反应出来压缩机的故障特性。小波分析主要是针对这些振动信号,以在线的方式对往复式压缩机进行全面的诊断,根据振动信号分析出故障预警信息。往复式压缩机故障诊断是一个综合性的过程,存在很多不可控的因素,我们需要合理调控每个环节的影响因素,就以小波分析而言,我们可以在小波分析中引入神经网络,基于神经网络的延伸性,可以很好地弥补小波分析的不足之处,进一步完善往复压缩机的诊断系统。比如,在往复式压缩机故障样本训练中,我们需要收集大量的在现信号,将这些信号传输到固定区域,对其进行信号消噪处理,在信号的传输下,故障样本进入小波分析中,逐渐分支重组,根据小波的分析提取故障特征,将这些信息传输到神经网络训练中,经过细化处理,形成最终的诊断报告。小波分析与神经网络建立了起来一个连接性质的桥梁,两者相互融合弥补了各自的缺陷,在气阀泄漏、气缸组件泄漏、基础联动松动等故障中有着较为理想的应用效果。


2.3  线性回归分析


往复式压缩机故障诊断方式比较多样化,线性回归分析就是其中一种,线性回归分析可以分为两种,一是一元回归分析,二是多元回归分析。比较常用的是一元回归分析,一元回归分析在往复式压缩机故障诊断的应用比较特别,在开展分析的时候,主要有两个参数,包括自变量和因变量,自变量和因变量的联动形成了一元线性关系,通过一元线性的延伸性,可以准确测试出往复式压缩机的全部信息。利用可视化技术构建回归模型,通过对模型的观察,可以找出与故障问题相关的信息,这种模型包含的信息内容比较广泛,我们可以用来检测压缩机的压力变化,调查振动强度的压力关系,通过全面的分析得出一个较准确的诊断结果。


2.4  声发射技术


声发射技术在往复式压缩机故障诊断中的应用比较广泛,声发射源主要存在于往复式压缩机的内部结构中,通过系统指令进行传输,流过传感器的耦合界面,声发射源会转变形态,由声发射仪接收信号,接收的信号会呈可视化形式展现出来,以此形成故障诊断的数据。往复式压缩机的整体状态呈一个动态变化的趋势,通过声发射技术,可以及时判断出往复式压缩机的时效性状态,发射信号的传输频率比较快,便于工作人员快速采集到故障信息。在往复式压缩机的样品检测中,声发射技术具有层级性分化特点,它可以将压缩机的信号全部采集到一起,信号可以分为两大类,一是故障压缩机 AE 信号检测,二是正常压缩机 AE 信号检测,在声发射技术处理下,可以将不同的信号种类分开,进行全面的对比分析,找出其中的故障点,保证故障诊断信息的准确性。


3  往复式压缩机故障诊断中的注意事项


往复式压缩机在各个行业领域都有着较为广泛的应用,也正是因为往复式压缩机的广泛应用,进一步推动了故障诊断技术的发展进程,故障诊断是一个综合性的过程,需要综合考虑各个方面的影响因素。往复式压缩机涉及的故障诊断技术较为多样化,不同的故障诊断技术其应用优势不同,各自适用的范围也不一样,要根据实际情况进行合理的调控,在往复式压缩机故障诊断中,需要注意的问题事项比较多,这里就主要讲几点关键注意事项:在使用小波分析过程中,我们需要结合神经网络或者专家系统,两者之间存在一定的连接性,受外界因素影响,信号波动幅度较大,我们主要考虑非定常信号的影响,将这类信号的影响降至最低,避免故障诊断的结果不准确;在深入研究故障诊断中定量关系时,主要从故障成因方面入手,预测故障形成因素,降低故障诊断的整体风险,以定向处理的方式提高解决故障的效率;往复式压缩机的运行状态呈一个动态变化的趋势,也就是说,往复式压缩机的运行状态是随机的,不可控的,基于此,我们可以合理规划专家系统,进而完善往复式压缩机的运行周期,专家系统知识库中的内容有一定的容量限制,为了往复式压缩机故障诊断的全面性,要及时补充专家系统知识库中的内容,建立健全信息管理机制,实现专家系统知识库的全面诊断;在往复式压缩机故障诊断系统中,注重对可视化模型的运用,往复式压缩机有很多故障问题都是隐性的,不容易被发现,我们只有借助数据模型才能找出来,利用数据建立的可视化模型,我们还可以发现潜在数据存在的缺陷,通过对模型的观察,可以找出各个节点的连接关系,尤其是参数之间的特征联系,进一步优化完善可视化模式,对提高往复式压缩机故障诊断效率有着显著的作用。


4  结语


针对往复式压缩机存在的故障问题,我们要采取合理的故障诊断技术,综合考虑各个环节的影响因素,注意相关事宜的控制,明确故障成因,采取针对性的解决措施,提高往复式压缩机故障诊断的时效性。

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