[发明专利]一种往复式压缩机无损故障诊断系统及方法

说明书

一种往复式压缩机无损故障诊断系统及方法，诊断方法包括根据测得的活塞杆在测点处的动态应变值及活塞杆在x、y轴方向的加速度，计算压缩机气体力与活塞杆在x、y轴方向的冲击力随曲轴转角动态变化曲线；根据计算所得压缩机气体力与活塞杆在x、y轴方向的冲击力随曲轴转角动态变化曲线，通过与正常运行工况下的气体力及冲击力随曲轴转角动态变化曲线对比，分析确定往复式压缩机存在的故障问题：如果气体力曲线出现异常，则判定气缸组件出现了故障；如果冲击力随曲轴转角动态变化曲线出现相应的冲击信号异常，则说明对应运动副磨损较为严重，判定运动机构出现故障。本发明可以同时监测诊断气缸工作机构和运动机构的故障，并且不破坏压缩机。

技术领域

本发明属于往复式压缩机领域，具体涉及一种往复式压缩机无损故障诊断系统及方法。

背景技术

往复压缩机广泛应用于加气站、食品、电厂、石油化工、天然气运输等行业。往复式压缩机的零部件多、工作环境复杂。根据不完全统计，在石油、炼化行业的重大事故中，15％左右的事故由往复压缩机故障所致。大中型往复压缩机成本较高，工业现场的压缩机不易检修、更换。往复式压缩机的故障或损坏，直接影响着整个工业生产过程。

往复式压缩机的故障主要分为两类，一类是气缸工作机构故障，包含诸如阀门失效、填料磨损和活塞环泄露等故障；另一类是运动机构故障，包含诸如活塞杆断裂、大小头轴瓦磨损等故障。其中，气缸工作机构故障，主要通过热力过程可以分析得到，经典的诊断方法为P-V图监测法；运动机构故障的经典诊断方法为活塞杆沉降位移激振动信号的测量分析，而这两种诊断方法均只能识别单类故障，无法将气缸工作机构与运动机构故障综合起来，而实现压缩机故障的诊断与监测。此外，传统的P-V图监测法，在气缸上安装压力传感器需要开凿测压孔，这会影响气缸的强度，并且部分压缩机不允许在气缸上加工测压孔。因此，提出可以综合反应两类故障并且对气缸无损坏的故障诊断方法十分必要。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种往复式压缩机无损故障诊断系统及方法，基于无损的技术手段，利用活塞杆应变以及加速度信号的监测过程，将工作机构故障与运动机构故障综合起来，实现对压缩机早期故障的诊断与监测。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种往复式压缩机无损故障诊断系统，包括安装在滑道内部的十字头，所述十字头的一侧与往复式压缩机的活塞杆相连，在滑道的限位作用下，十字头能够运动的方向与活塞杆的运动方向一致；所述十字头的另一侧通过连杆与曲轴的一端相连，曲轴在其飞轮的带动下做圆周运动，所述的飞轮处安装光电传感器，用于通过得到外止点信号，进而确定出曲轴的转角；所述的活塞杆上设置有测点，测点通过应变传感器测量出其上和下两点处的应变值，进而测得往复式压缩机运行过程中活塞杆上下点动态应变值；所述的活塞杆上安装加速度传感器，用于测量活塞杆在x、y轴方向的动态加速度；所述的光电传感器、应变传感器以及加速度传感器采集到的信息发送至故障诊断模块，故障诊断模块根据计算所得气体力与活塞杆在x、y轴方向的冲击力随曲轴转角动态变化曲线，通过与正常运行工况下的气体力及冲击力曲线对比，分析确定往复式压缩机存在的故障。

第二方面，本发明实施例还提供了一种使用所述往复式压缩机无损故障诊断系统的故障诊断方法，包括以下步骤：

根据测得的活塞杆在测点处的动态应变值及活塞杆在x、y轴方向的加速度，计算压缩机气体力与活塞杆在x、y轴方向的冲击力随曲轴转角动态变化曲线；

根据计算所得压缩机气体力与活塞杆在x、y轴方向的冲击力随曲轴转角动态变化曲线，通过与正常运行工况下的气体力及冲击力随曲轴转角动态变化曲线对比，分析确定往复式压缩机存在的故障问题，具体的判断方式如下：如果气体力曲线出现异常，则判定气缸组件出现了故障；如果冲击力随曲轴转角动态变化曲线出现相应的冲击信号异常，则说明对应运动副磨损较为严重，判定运动机构出现故障。