状态监测分析仪在空压机气阀故障诊断中的应用

（中国石油独山子石化分公司炼油厂，新疆 独山子 833600）

状态监测分析仪在空压机气阀故障诊断中的应用

曹英栋 李 军 陈 凯 王炎虎

（中国石油独山子石化分公司炼油厂，新疆 独山子 833600）

介绍了BH550状态监测综合分析仪在往复式压缩机气阀故障诊断中的应用情况，通过对采集的数据进行分析，找出气阀故障所在，避免了事故发生。

BH550；气阀；包络分析

加氢联合车间共有9台往复式压缩机，产生故障多，其中气阀故障占故障总数的60%以上。气阀在运行中会产生压力信号和振动信号，如对这些信号进行数据处理，可分析出气阀组合中各中零件的故障信号，做到气阀的预知性检修，将有利于设备的长周期运行。

BH550状态监测综合分析仪是基于Windows CE的高性能仪器，通过它可采集气阀在运行中产生的振动信号，运用BH550客户端分析软件，对采集的加速度及冲击进行分析，就可判断出气阀的实际工作状态。

一、故障诊断原理

气阀的振动信号为非平稳信号，在现场无法确定气阀故障的特征频率，只能通过包络、趋势图、波形图等分析方法，从而判断气阀的运行状态。

二、故障诊断方法

首先确定气阀的采集参数：加速度、温度、冲击，并标定门限值、制定监测周期（每周两次）。把采集的数据上传到客户端电脑，使用客户端软件对采集的数据进行查看，对存在数据报警的气阀进行分析。故障诊断过程可用框图表示（图1）。

三、诊断实例

图1

1.案例1：加氢联合车间加氢装置K-101B压缩机是公司级关键设备，2014年5月19日巡检发现循环氢北缸气阀有异响，通过加强对该压缩机气阀的监测频次，查看数据发现部分气阀监测数据超标。循环氢南、北缸各有两个进气阀数据超标，分别是：IV311、IV312、IV301、IV302；新氢一级一个进气阀，新氢二级一个进气和一个排气数据超标，分别是：IV101、IV201、OV201（图2）。

加速度趋势分析。可以分别查看各个气阀近1个季度的运行状态趋势图，并从趋势图上观察这些气阀，发现加速度都有上升趋势。以气阀IV311、IV312举例，如图3所示，3月份监测气阀运行加速度值分别为3.8m/s2、5.1m/s2，4月29日监测数值已经达到8.85m/s2、10.1m/s2。

图2

图3

包络分析。IV311包络波形图在周期内出现多个峰值，且毛刺较多，gie冲击能量值不大（图4），说明气阀部件存在损坏，IV312 IV302跟上述气阀包络波形相似就不逐一说明；IV301包络波形图上整个监测周期出现一个显著的冲击且能量相对较大，可以判断气阀受到一个较大的破坏力（图5），IV101 IV201 OV201的包络波形也很相似，在1个周期气阀关闭时冲击力较大，波形其它方面没有异常。

图4

图5

图6

2014年5月份对该压缩机气阀进行检修，拆检发现IV311、IV312、IV302气阀弹簧卡子断裂损坏，一个阀片严重吹蚀，IV301的卸荷器顶杆脱落，IV101、IV201、OV201阀片存在大量润滑油。分析认为气阀卸荷器卡簧损坏，造成卸荷器无法固定，在气流的作用下不断冲击阀座，是监测冲击能量大的主要原因。

2.案例2：2014年3月14日上午，巡检人员发现加氢装置K-101B压缩机循环氢缸有异响，随后使用BH550去现场进行监测诊断，监测发现循环氢南缸两个进气阀加速度数据偏高（图6），去操作室查看流量曲线，流量已经出现明显的下降趋势，几个小时内从正常的93 000m3/h下降到86 000m3/h。

将采集的数据上传，发现循环氢南缸的两个进气阀（东面阀号：IV301，西面阀号：IV302）数据超标，见图6红框标出。使用客户端软件查看IV301（循环氢南缸东面进气阀）近1个月内加速度趋势图（图7），有突然上升趋势，加速度值由3月14日的1.9m/s2突变到7.83m/s2，同样方法查看IV302（循环氢南缸西面进气阀）也存在突然上升的趋势，以IV301为例。对采集的数据包络分析，IV301（循环氢南缸东面进气阀）的包络波形（图8）可以看出，存在一系列的较为均匀的冲击，冲击值相对大且呈现周期性的变化；IV302（循环氢南缸西面进气阀）也存在一些均匀的冲击，冲击值不大，存在周期变换，从图上明显看出有一个峰值也存在周期变化，相对于其它，它的成分较大，见图8中蓝框和箭头标出。

图7

图9

打开两个阀的线性谱进行进一步分析，IV301（循环氢南缸东面进气阀）在3 800Hz与4 600Hz这一频带上出现较为明显的峰值，频带窄数值大，IV302（循环氢南缸西面进气阀）在3 000Hz与4 600Hz这一频带上出现较为明显的峰值，频带宽数值小，以IV301为例，见图9蓝框标出。

综上分析得知IV301（循环氢南缸东面进气阀）存在同一组件的损坏，且受力大均匀，IV302（循环氢南缸西面进气阀）存在两种或两种以上组件的损坏，且有一组件损坏比较明显。2014年3月15日对该机循环氢缸气阀进行拆检，发现IV301阀的弹簧已失效，IV302阀的内、外两个阀片已经断裂，且阀座结焦严重，还有部分阀片脱落阀座内。

四、结语

BH550状态监测仪在加氢联合装置往复式压缩机气阀故障诊断中的应用具有较高的故障诊断率，实际运用中多次做到设备的预知性检修，从而确保了设备的长周期运行，为今后压缩机气阀的故障判断提供了很好的借鉴。

[1]郁永章等.压缩机工程手册[M].北京：中国石化出版社.

[2]窦唯.压缩机技术[M].沈阳：沈阳气体压缩机研究所.

[3] 安定纲.往复式压缩机技术问答[M].北京：中国石化出版社.

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2014-07-08）