基于振动测试的往复式压缩机的故障诊断
往复式压缩机振动信号频谱分析与故障诊断
检测诊断 往复式压缩机振动信号频谱分析与故障诊断3王江萍 鲍泽富(西安石油大学机械工程学院) 摘要 从频域分析的角度入手,将机械设备故障诊断常用的频谱方法进行有机综合,以幅值谱和功率谱作为基本分析方法,以自回归谱和频率细化技术作为必要补充,对压缩机的振动信号作分析处理,进而提取反映压缩机工作状态的特征信息。
介绍了离散傅立叶变换、自功率谱和自回归模型及自回归谱的基本原理。
诊断的原理是将采集的离散信号输入到编制好的频率分析软件中,得到所要求的时域、频域图,再对各图形进行分析比较,进而判断压缩机的状态。
系统在对故障诊断时达到了预期效果,即初步确定了压缩机的故障状态。
关键词 往复式压缩机 频谱分析 幅值谱 功率谱 傅立叶变换 故障诊断引 言往复式压缩机是工业工程中使用最广泛的机器之一。
由于自身结构特点和运行工况的复杂性,压缩机工作时必然会产生振动,其内部零部件的性能状态信息通过一定的传递途径反映到壳体表面的振动信号中,故利用振动信号对压缩机进行不解体故障诊断是行之有效的方法之一[1]。
笔者将从频域分析角度入手,对压缩机的振动信号作分析处理,进而提取反映其工作状况的特征信息,对压缩机的工作状态作出准确判断。
将机械设备故障诊断常用的频谱方法进行有机综合,以幅值谱和功率谱作为基本分析方法,以自回归谱和频率细化技术作为必要补充,分析能够说明问题,具有实际应用价值。
往复式压缩机的振动分析作为一种典型的往复机械,往复式压缩机的振动主要由曲柄连杆机构运动引起的振动、气体的脉动、各部件之间的周期性撞击等组成,各种振动都会使机体产生周期性脉动[2]。
图1所示的阀盖振动信号中含有冲击成分,冲击源主要是进、排气阀以一定的频率撞击阀座所产生的激励,周期性、间歇性的进、排气引起管道内气体压力脉动所产生的气体压力波等综合响应。
振动能量是许多冲击信号在所测点叠加的结果,各信号相位不同,传到测点的时间也不同。
因此,叠加的结果可能使振动本应减弱的部分在某些频率上的能量变得很大或使振动本应加强的部分在某些频率上的能量变得很小。
基于振动测试的往复式压缩机的故障诊断
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基 于振 动 测试 的往 复 式压 缩 机 的故 障诊 断
程 明
（ 海军驻南昌地 区航空军事代表 室， 江西 南昌 ３（２ ） ３ Ｙ４ ￣
摘要 ： 往复式压缩机是各类生产企业中通用的动力设备， 应用于冶金、 矿山、 船舶、 机械制造等行业部门， 尤其是在船舶上的应用更 加广泛 ， 往复式压缩机 的故 障诊断通常使用ｌ 振动法 ， 由于其机械结构复杂、 但 运动部件 多、 工作时振动激励源较多。 发生的故 障也
ｂｃｕｅｏ ｏ ｐｓｄｂ ａｙ ｏｅｏ —ａ ｓ Ｆ ｕ ｃｔ ｓ ｉ ｕｔ ｂａ ｏ ｓｂｃｕｅｏｔｅ ｉ ａｏ ｃ ｒｓ ｏ ｐｃｔ ． ｅａｓ ｆｔ ｍ ｏｅ ｙ ｎ ｖｎ ｐｎ ． ａｌｌ ａ ｄ ｓ ｌ ｄ ｌ ｖ ｒｔｎｔ ｔ ｅａｓ ｂ ｔｎｆ ｔ ｍ ｌａ ｄ ｉｃ ｍ ｍ ￣ｔ ｔｏ ｅ ｉａ ｏ ￣ｃ ｂ ｉ ｉ ｅ ｙ ｆ ｈ ｖ ｒ ｉ ａ ｏ ｉｃ ｉ ｅ
是 多种 多样， 因此往复式压缩机的故障诊断就相对较复杂 。本文介 绍 压缩机前 动故障的几种基本形式和原 因， 并通过实例对
压 缩机 故障 进行 了分析 Ｏ
关键词： 往复式压缩机 振动测试 故障 诊断
中图分类 号 ：Ｉ０ ． Ｔ ６３ ￣ 文献标 识码 ： Ｂ 文章 编号 ： ０ ６８ （００ Ｏ ０８ ０ １ ２－ ８６２ ￣ ）６－ ０９— ２ ０
０ 引言
往复式压缩机的运动部件是一整套 曲柄连杆机 构 ， 在工 作时既有加速和减速运动 ， 又有旋转 和往复运动 。压 缩机在
１压缩机 振动 的基本 形式 和原 因
往复式压缩 机 由于 存在 旋 转惯 性力 、 复惯 性力 和力 往 矩， 将会引起机器和基 础的振动 。除了这种机 械运 动引起 的
往复式压缩机故障诊断技术探究
往复式压缩机故障诊断技术探究摘要：本文首先对往复式压缩机的工作原理进行阐述，然后分析其主要故障及原因，最后提出相关提高往复式压缩机运行可靠性的措施和建议，旨在为促进我国石油化工企业压缩机运行水平的提升提供借鉴。
关键词：石油化工；往复式压缩机；运行管理；措施分析1往复式压缩机的工作原理往复式压缩机的过程中，其工作原理是将一定气体按照不同顺序吸入的密闭容器中，过程中形成一定的静压力，然后再按顺序将气体进行排出。
往复式压缩机也可以称为容积式压缩机，该压缩机与其他压缩机相比具有明显的优势，比如往复式压缩机的热效率更高，在运行过程中消耗的电量更少，整体结构较为简单，方便工作人员进行操作。
2往复式压缩机存在的故障及原因分析2.1 压缩机连杆断裂往复式压缩机在运行过程中很容易发生连杆断裂问题，这主要是由于螺钉质量较差或使用时间较长，使得螺钉发生变形或断裂，从而造成连杆故障。
如果螺母与螺钉头的接触较不均匀，存在歪斜问题，会往复式压缩机在实际运行过程中发生偏离载荷故障，使得压缩机某部位的压力瞬间增大，从而发生压缩机连杆断裂。
2.2 压缩机轴瓦失效发生压缩机轴瓦失效问题的主要原因有以下几个方面：①轴瓦质量较差，不符合压缩机实际运行的管理要求，使得定位瓦表面存在严重故障，对轴瓦的正常使用造成影响。
一般在压缩机运行过程中，定位瓦的气泡部位容易发生断裂故障，从而使其表面出现巴氏合金脱落，造成轴瓦失效。
②由于压缩机定位瓦接触面对于工艺设备技术要求较高，如果在设备制作过程中，其接触面不能达到设备运行的均匀性标准，会使其超出规定面积，使得接触面不足，从而导致在压缩机运行过程中受到更大的作用力影响，使轴瓦烧坏。
③如果往复式压缩机润滑效果较差，也会发生轴瓦失效故障。
同时，如果压缩机润滑油质量较差，具有较高的黏度或内部存在铁屑，会使压缩机轴承与连杆部位造成损坏，从而发生失效故障。
2.3 压缩机曲轴断裂压缩机在运行过程中容易发生曲轴断裂问题，这主要是由于压缩机曲臂与轴径圆角在长期的超负荷运作下，发生断裂故障。
往复机械故障的振动诊断法
往复机械故障的振动诊断法过程装备与控制工程B09360212 胡极诸摘要：往复机械种类很多，应用范围十分广泛，对往复机械进行状态监测与故障诊断同样具有十分重要的意义。
往复机械结构往往比较复杂，利用振动诊断法分析困难比较多，但近年由于振动分析技术的发展，已日益得到更多的应用。
振动诊断主要借助于传递函数法、能量谱法、时域特征量法及缸体表面振动加速度总振级方法等，综合运用各方法可以有效地确定气缸—活塞组的各种故障。
关键词：往复机械振动诊断法拉缸1、往复机械往复机械种类很多，有往复压缩机、内燃机（柴油机及汽油机）、往复泵等，其应用范围十分广泛。
因此，对往复机械进行状态监测与故障诊断同样具有十分重要的意义。
由于往复机械通常需要利用一系列机构将回转运动转换成往复运动（例如往复压缩机）或者将往复运动转换成回转运动（例如内燃机），因而其机械结构往往比较复杂，运动形式也较为复杂。
往复机械的故障主要有两种：一种是结构性的故障，另一种是性能方面的故障。
结构性故障是指零件的磨损、裂纹、装配不当、动静部件间的碰磨、油路堵塞等；而性能方面故障表现在机器性能指标达不到要求，如功率不足、油耗量大、转速波动较大等。
显然，结构性故障会反映在机器的性能中，通过性能的评定，也可反映结构性故障的存在和其严重程度。
2、振动诊断法往复机械的故障诊断方法主要有性能分析法、油样光谱分析法和振动诊断分析法。
性能分析法通过对汽缸的压力检测，柴油机的温度信号、启动性能、动力性能、增压系统以及进排气系统的检测来了解汽缸、气阀、活塞等的工作状况，通过性能变化判别其故障的存在。
油样光谱分析法是指用原子吸收或原子发射光谱分析润滑油重金属的成分和含量，判断磨损的零件和磨损的严重程度的方法。
振动诊断法在往复机械中的应用不如旋转机械那样广泛和有效，其原因是往复机械转速第，要求传感器有良好的低频特性，因而在传感器选用方面有一定的限制。
此外，由于往复机械结构复杂，运动件多，工作时振动激励源多，对不同零部件，这些激励源的作用是不同的，因而利用振动信号进行分析困难较多。
往复式压缩机故障分析和管道振动
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二 往复压缩机状态监测与故障诊断
1. 选择测点
通常，轴承是监测振动最理想的部位，因为转子上的振动载荷直接作 用在轴承上，并通过轴承把机器和基础联接成一个整体，因此轴承部 位的振动信号还反映了基础的状况。所以，在无特殊要求的情况下， 轴承是首选测点。如果条件不允许，也应使测点尽量靠近轴承，以减 小测点和轴承之间的机械阻抗。此外，设备的地脚、机壳、缸体、进 出口管道、阀门、基础等，也是测振的常设测点。
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二 往复压缩机状态监测与故障诊断
3. 确定测量参数
经验表明，根据诊断对象振动信号的频率特征来选择参数。通 常的振动测量参数有加速度、速度和位移。一般按下列原则选 用：
低频振动（<10Hz） 采用位移； 中频振动（10-1000Hz）采用速度； 高频振动（>1000Hz） 采用位移。
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二 往复压缩机状态监测与故障诊断
故障诊断方法
6 模糊诊断法
确定故障原因和征兆论域、确定两论域中元素隶属度 建立模糊关系矩阵、模糊综合评判
7 神经网络诊断法 基本组成、网络拓扑结构、故障诊断应用 人工神经网络基本组成：神经元、神经元间连接、神经网络结
构 神经网络诊断方法：自学习功能、结合模糊诊断
用于测量振动的传感器有三种类型，一般都是根据所测量的 参数类型来选用：测量位移采用涡流式位移传感器，测量速度采 用电动式速度传感器，测量加速度采用压电式加速度传感器。在 现场主要是使用压电式加速度传感器测量轴承的绝对振动。
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二 往复压缩机状态监测与故障诊断
往复式压缩机故障诊断技术分析
往复式压缩机故障诊断技术分析摘要：科技在迅猛发展，社会在不断进步，往复式压缩机是一种气体压缩设备，属于容积型压缩机，在国内外石油天然气长距离输送领域有着重要的应用前景，是油气增压储运过程中极其重要的动力保障设施。
该设备的平稳安全运行是保障石油化工产品长距离输送工作有效运行的重要保证。
但往复式压缩机结构较为复杂，同时受设备超龄服役、设备机组工作环境恶劣以及维护保养不及时等多方面因素的影响，往复式压缩机在实际生产运行过程中的故障率偏高，由此导致的各类大大小小的安全生产事故时有发生。
关键词：往复式压缩机；故障类型；诊断方法；技术分析引言进入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往复式压缩机工作原理从技术原理方面上来看，往复式压缩机本身就属于能量转化类型的机械，其借助于驱动机的能量来实现气体压力的提升。
在大多数情况下，压缩机都可以借助于电动机来进行驱动，在本文中选择的往复式压缩机采用了曲柄连杆的动力机构，通过驱动机旋转转化为往返运动，实现持续的做功，进而给气体带来压力。
在气体循环过程中，往复式压缩机的工作主要涉及到三个主要过程：第一个过程是进气过程，通过吸气阀打开、排气阀关闭的方式吸入低压气体，同时在该过程结束后进入到压缩过程；第二个过程是压缩过程，该过程的主要任务是通过驱动力对低压气体做功功形成高压气体；第三个过程是排气过程，通过吸气阀关闭、排气阀开启的方式将高压气体一次性排出，从而完成整个压缩过程，提供高压气体给工业、农业等多个领域使用。
往复式压缩机空冷器振动故障分析
往复式压缩机空冷器振动故障分析发布时间：2021-01-20T06:17:14.606Z 来源：《中国科技人才》2021年第2期作者：卢建伟董志超薛文军[导读] 大牛地气田始建于2003年，地处鄂尔多斯盆地北部，主要担负向北京、山东、河南等地区稳定供气任务，是中国石化重要的天然气生产基地，经过18年的滚动开发建设，大牛地气田已形成以“辐射枝状组合管网、高压集气、集中加热、站内注醇、轮换计量、节流制冷、低温分离、脱水脱烃、含甲醇凝液回收集中处理、达标外输”为特点的高压集输处理工艺。
中国石油化工股份有限公司华北油气分公司采气一厂河南郑州 450000摘要：针对华北油气分公司采气一厂RDS系列往复式气体压缩机空冷器振动异常升高故障进行分析，找出引起空冷器振动异常升高的根本原因，通过调整压缩机进气压力、机组转速、风扇角度、皮带松紧度及更换空冷器风扇轴承等方法，解决了RDS系列往复式气体压缩机空冷器振动异常升高问题。
关键词：往复式压缩机；空冷器；振动；风扇角度；机组转速；进气压力1 前言大牛地气田始建于2003年，地处鄂尔多斯盆地北部，主要担负向北京、山东、河南等地区稳定供气任务，是中国石化重要的天然气生产基地，经过18年的滚动开发建设，大牛地气田已形成以“辐射枝状组合管网、高压集气、集中加热、站内注醇、轮换计量、节流制冷、低温分离、脱水脱烃、含甲醇凝液回收集中处理、达标外输”为特点的高压集输处理工艺。
2013年11月随着塔榆增压站投入运行，标志着气田进入“一次集中增压外输”阶段；并在一次增压工程的基础上实施了集中脱水脱烃工程，有效保证了天然气成份的稳定。
经过近8年以来的生产运行实践，大牛地气田地面集输工艺及地面管网布局基本满足现阶段滚动开发需求。
随着气田持续不断的开发，地层压力进一步降低，一次增压工程塔榆增压站进站压力逐渐接近低限报警值；提升塔榆增压站进站压力和进一步释放气井产能成为刻不容缓的任务。
大牛地气田于2018年实施二次增压工程项目，投运53台四列三级电驱变频往复式压缩机组，共有6种机型，其中该RDS系列机组功率为800kW，设计日处理量3.32～30.63×104Nm3/d，具体参数如下：驱动方式：电驱进气压力MPaG：0.1～1.12进气温度℃：0～20 出口压力 MPaG：2.20～3.19出口温度℃：≤50（冷却后）压缩级数：3额定转速 r/min：500-990 单机排量 104Nm3/d：3.32～30.63单机最大轴功率 kW：685.4 驱动机功率 kW：800 2 故障现象2020年5月11日12：15分该机组1号空冷器振动值在压缩机组工况没有明显变化的情况下异常上涨，呈现波浪形波动趋势，通过数据对比分析，未发现关联数据。
往复式空气压缩机故障振动检测维修
部 的刚度 。
２ － ３往 复 式空 气压 缩机 不 正常 的振 动 原 因及 处理 方法
发生的原因 排除方法
摩擦副间隙过大 汽 缸内有异物 连接螺栓松 动 排 气管道发生不正 常振动
检修空气压缩机 清除异物 拧紧螺栓 加 固支撑架
空气 滤 清器 必须 每个 月清洗 一次 。 每月 检 查 一 次安 全 阀 的可 靠 性 和 三 角 带 的 张 紧 程度 。曲轴 箱 内的压 缩 机 油要 定 期更 换 ， 每运 转 ７ ０ ０小时 更换 一 次 ； 机 油采 用 空 压 机 专用 油 ， 夏 季用 １ ９ ＃ ， 冬 季用 １ ３ ＃ ； 进、 排 气 阀定 期清 洗 ，每 年一 次将 气 阀拆 出 ， 清 除积 碳 ，每 年对 主机 全 面 维护 保 养一 次 ， 检查 各 主要 运动 部件 的配合 间隙 ， 若磨 损 过大 应更 换 ；空 压机 要 求放 置 在 干燥 、 空 气清 洁 、 通风 良好 的地方 。 结语 空压 机若 某 些件 发 生 故 障时 ， 一 般将 会发 出异常 的 响声 ， 操作 人 员是 可 以 判别 出异 常 的响声 的 。 例如 活塞 与缸 盖 间隙过 小， 气 缸 中掉 人 金 属碎 片 ， 以及 气 缸 中积 聚水 份 等均 可在 气缸 内发 出敲 击声 ； 或者 排气 阀片 折 断 ， 阀 弹簧 松 软 或 损 坏 ， 负 荷 调节 器 调 得 不 当 等 等 均可 在 阀腔 内发 出 敲击 声 ， 由此 去 找故 障 和采 取 措施 。 总之 空 压 机本 身 的 结 构类 型决 定 了其 自身 的 缺点 ， 因此技 术人 员 在操 控 过程 中应 及时 检查 ， 对 于故 障早发 现早 解决 。 参 考文 献 ［ １ ］ 刁爱 民 ， 钟民军， 李光 华 ， 等． 某 型 高压 空 气压 缩机 故 障分 析和 对 策 『 Ｊ ］ ． 流 体机 械 ，
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基于振动测试的往复式压缩机的故障诊断
往复式压缩机是一种常见的压缩机类型，通常被用于高压和高流量的气体压缩。
在使用过程中，往复式压缩机可能会出现一些故障，例如噪声、震动、温度升高等。
本文将探讨如何利用振动测试来诊断往复式压缩机的故障。
首先，振动测试是一种常用的非侵入式测试方法，它可以测量设备运行中的振动幅值、频率和相位等信息，以此来分析设备的状况。
在往复式压缩机中，振动测试可以帮助我们确定机器的工作状态、部件的磨损程度、以及可能存在的故障原因。
当我们进行振动测试时，需要注意以下一些关键参数:
1. 测试位置：通常在旋转机械中，振动测试最佳的位置是轴承座，而在往复式压缩机中，最佳的测试位置通常是机器的振动基础或者整机支承底座。
2. 测试工具：采用合适的测试仪器和传感器，如加速度计和振动仪等，可以有效地记录机器的振动信号。
3. 参考标准：在进行振动测试时，我们需要对测试结果进行分析和对比。
这通常需要参考相关的标准或者预设的故障诊断参数。
利用振动测试来诊断往复式压缩机的故障，我们需要关注以下几个方面：
1. 振动幅值变化：当往复式压缩机的负载情况发生变化时，机器的振动幅值会相应地改变。
如果振动幅值逐渐上升，可能表明机器出现了故障，需要进行诊断。
例如，如果排气压力下降，可以导致往复式压缩机输出气体的压力不足，从而增加机器的负载，引起机器振动幅值的变化。
2. 频率分析：通过频率分析可以判断机器振动是否存在谐波，以及生成谐波的位置和部件。
例如，当往复式压缩机气缸内的气体压缩不均匀时，可能会产生振动谐波。
3. 相位分析：相位分析可以帮助我们确定机器不同部件的运动速度和相互关系。
这有助于找出造成振动的具体部件，例如摆杆等。
需要注意的是，振动测试只能辅助诊断，不能完全替代其它故障测试方法。
在进行往复式压缩机的故障分析时，应该结合其它测试方法，如温度监测、压力传感器和噪声测试等。
这样才能全面了解机器的工作状态，找出并解决故障，确保设备运转平稳和可靠。
为了进行往复式压缩机的振动测试，我们需要参考一些相关的数据和标准参数。
以下是一些可能涉及的数据和分析：
1. 振动信号幅值：振动信号幅值是指振动传感器所产生的信号波形振幅大小，通常用加速度或速度来表示振动幅值大小。
在分析往复式压缩机振动时，我们需要关注振动幅值的变化，以确定机器的工作状态和故障。
2. 振动信号频率：振动信号频率是指每秒钟振动信号波形重复的次数。
对于往复式压缩机，我们需要注意它常见的振动频率区间，例如气缸活塞的往复运动频率、曲轴主轴的旋转频率、摆杆的频率等。
3. 振动信号相位：振动信号相位是指不同振动信号之间的时间偏移量，通常用角度表示。
在往复式压缩机的故障诊断中，相位分析可以帮助我们确定不同部位之间的运动情况和关系。
4. 振动信号频谱：振动信号频谱是指将振动信号转换为频域表示的图形。
在进行往复式压缩机振动测试时，通过振动信号频谱可以分析和诊断可能的故障原因，例如谐波、共振和机械磨损等。
在对往复式压缩机振动信号进行分析时，我们需要关注上述数据和参数的变化，以确定可能存在的故障原因。
例如，当气缸活塞的运动频率发生变化时，可能表明发动机的负载出现了问题，需要检查气缸缸内的压力情况；当振动幅值逐渐上升时，可能表示摆杆或者活塞环出现了磨损，需要进行更详细的检查。
总之，往复式压缩机故障诊断需要结合多种测试方法和数据，振动测试是其中一个重要的手段，通过振动信号的分析可以帮助我们快速定位故障，提高机器的运行效率和可靠性。
在机械制造行业，振动测试在故障诊断和性能优化方面具有重要作用。
在一家工厂中，他们的钢管制造生产线上的振动异常问题一直没有解决。
因为振动问题既影响生产线效率，又会导致零件提前失效，造成恶性循环。
为了解决这个问题，工厂采取了振动
测试的方法进行分析和诊断。
在对钢管制造生产线进行振动测试时，首先需要配置振动传感器，收集生产线工作时的振动信号数据。
然后，使用振动测试仪器对数据进行采样，生成振动谱线图和频率分布图。
通过对谱线图的分析与对比，工程师发现了一个明显的异常区域，并进一步探究这个异常出现的原因。
经过进一步的检查与比对，工程师发现了电机底座局部脱胶导致的机械共振现象是罪魁祸首，并及时进行了修复和更换。
随后，再次进行振动测试后，谱线图和频率分布图正常，表明问题得到了彻底解决，生产线效率和可靠性得到了提高。
通过这个案例，我们可以得出以下几个结论：
1. 振动测试是现代机械制造行业故障诊断的重要手段，在工厂生产线的振动分析与诊断中具有重要应用。
2. 振动测试可以帮助我们及时发现生产线故障，减少停机时间和维修成本。
3. 振动测试需要专业的测试仪器和工具，同时也需要经验丰富的工程师进行分析与诊断。
4. 在进行振动测试时，需要掌握振动参数和数据的处理方法，以便更好地分析和解释测试结果，及时发现生产线的异常和故障。
总之，振动测试是一个具有挑战性和技术含量的工程问题，在机械制造行业的各个领域都具有重要应用。
只有不断探索和实践，准确解决振动问题，才能更好地提高生产效率和降低维修成本，从而实现工厂可持续发展的目标。