引言
往复式压缩机的故障问题源头多样、机体本身结构复杂、设备的运行工作环境复杂（高温、高压、易燃、易爆等）、各种声信号来源多样且难以稳定捕捉，又使得往复式压缩机的故障诊断及检修工作开展难度较大。如何运用各种先进的技术手段对往复式压缩机设备机组的故障进行诊断，进而保障压缩机的安全运行具有重要意义，也是石油石化行业企业关注已久的问题。
一、往复式压缩机的常见故障分析
（一）气阀异常故障问题
气阀属于压缩机的易损件，它的质量及工作的好坏直接影响压缩机的输气量、功率损耗和运转的可靠性。据统计由于气阀损坏而引起的停车占非计划停车40%以上。导致气阀故障的原因主要有以下几点：
（1） 气阀设计不合理或安装不当、顶丝松动以及系统工况大范围波动等引起气阀失效。
（2） 介质腐蚀造成气阀失效，气体中腐蚀成分含量超过设计值造成加速腐蚀，影响气阀的使用寿命。
（3） 介质含颗粒、粉尘及气阀积碳，由于气体在流通的过程中会将铁绣、细小的砂粒带入气阀，造成气阀弹簧迅速损坏，从而加速气阀磨损，直接影响气阀的使用寿命。
（4） 气缸润滑油注入量过大，过量的润滑油被压缩气体带走后污染排气阀，由于排气阀温度较高，润滑油已在阀内焦化，导致气阀不能关严，加快气阀阀片的磨损。
（二）温度异常故障问题
往复式压缩机的温度异常故障问题大致可分为两种情况：一种是介质的温度异常问题；另一种是压缩机各零部件温度的过热问题。其中，介质温度异常问题往往表现为往复机在吸气和排气的过程中，流体的温度过高，呈现出不正常的状态，从而导致流体通过的部件出现了积碳及温度过热变形的状况；而各零部件温度过热问题则往往是因为往复机各机械组件在摩擦条件下逐渐发热，润滑不良、润滑失效或者是设备的冷却不到位而出现的故障问题。
在往复式压缩机运行过程中，一旦各零部件表面的温度过热，且润滑和散热不到位，就会导致机械设备耐久度逐渐降低，使用寿命逐渐减少，而且随着热量在零部件上不断聚集，甚至还会导致设备烧毁现象的发生。
（三）十字头故障问题
十字头为双侧圆筒形分体组合式结构，十字头体和上下两个可拆卸的滑履采用榫槽定位，并借助螺钉连接成一体，利用液压联接紧固装置与活塞杆连接。其故障形式有：（1） 十字头与滑道间隙超标，造成振动过大，十字头磨损；（2） 十字头瓦面与滑履存在同轴度的偏差；（3）中心存在有杂物或水介质进入润滑油，造成润滑不良；（4） 十字头销长期承受的交变载荷，发生断裂。
（四）活塞环故障问题
结合大部分活塞环故障的实际案例来看，活塞环故障还可能是由于开口间隙过小，若开口间隙过小工作时易出现受热膨胀情况，从而导致开口完全闭合，最终导致活塞环断裂。
在检查过程中，活塞环故障是往复式压缩机的常见故障，一旦活塞环损坏会导致气缸漏气、漏水、温度升高、填料异常等问题，因此确保活塞环正常运行是非常重要的。
二、往复式压缩机常用的故障诊断方法
（一）小波分析法
小波变换是在传统傅里叶变换的基础上发展而来的一种信号处理方法。相对于传统傅里叶分析，小波变换分析可以在时频域对非平稳信号的局部特征进行有效分析，对被采样信号在时间域和频率域的局部变化都具有较好的捕捉能力。在针对往复式压缩机故障的诊断中，通过对所获取的压缩机非平稳振动信号进行小波分析，可以将其分解成低频和高频两部分信号，将分解后的信号在某一特定的频率区间内进行信号的抑制、滤波乃至降噪处理，进一步通过小波包分析和单支重构等技术分析手段对故障信号进行提取，构建一套全新的故障信号特征矩阵，最终可以将非平稳的振动信号经过小波变换处理后的信号数据，结合压缩机设备的机体结构特征，应用到压缩机的故障检测中，为压缩机故障的诊断提供可靠的信号数据支撑。
（二）温度监测分析法
温度是不仅包括进、排气温度，润滑油温度等工艺参数，更主要的是指往复压缩机的许多零部件如主轴瓦等，在有冲击、摩擦及磨损的状态下所表现出来的特定位置的温度。监测往复压缩机的进、排气温度可以间接了解气阀和气缸组件的工作状态。
通过采用以振动监测、活塞杆沉降监测、温度监测等技术手段，监控与积累往复压缩机各部件在运行过程中所测得的相关数据，建立振动值、沉降值、温度判断的基准数据和基准频谱，再将实际测量数据及频谱与之比较，识别往复压缩机状态的变化。以此来分析、判断往复压缩机将要发生故障的部位，并制定出相应的处理措施或维修计划，使机组能够长周期的安全、平稳运行。
（三）振动监测诊断法
对往复压缩机的振动监测是利用正常机械的振动特征（如同有频率、振型），与被监测机械的动态特征进行比较，来诊断机组与机构是否有故障。
往复压缩机振动信号包括曲轴箱振动信号、缸体振动信号、十字头振动信号，曲轴箱振动信号以振动速度值进行分析，后两者则以加速度完成诊断，这是由于缸体与十字头部位存在高频冲击信号，曲轴箱振动速度值主要反映的是压缩机振动烈度，反映压缩机整机振动情况。缸体振动、十字头振动加速则可进行高频冲击信号分析诊断。
三、往复式压缩机常见故障维修的具体措施
（一）气阀故障处理
在故障判断中发现气阀异常、参数发生变化，要立即对气阀进行维修检查：（1）认真巡检，听声音，测量温度，当然气阀温度升高原因很多，要综合判断，前一级气阀和后一级气阀会相互影响，另外活塞环磨损气缸串气也会影响气阀温度。
（2） 检修时气阀要正确安装，顶丝必须定期进行紧固。
（3） 气阀材质主要是阀片、弹簧的选择，应该选择最为合适的材质。
（4） 严格控制好注油器的注油量在设计范围内，防止注油过量；同时要使工艺条件保持稳定，防止工艺介质中的杂质及不饱和烃带入气阀。
（二）填料故障的处理
密封填料是由数组密封元件构成，每组密封元件主要由密封环、阻流环和拉伸弹簧组成。当密封气体属易燃易爆性质时，在密封填料中设有漏气回收孔，用于收集泄漏的气体并引至处理系统。填料常见的故障有两种：泄漏与超温，检修时，填料组装完毕之后，一定把水路试压不漏后再往上装，避免装上后漏水，造成重新拆装。巡检时注意观察填料冷却水管线上的水泡，看水流是否畅通，是否有气泡，另外可以通过摸填料漏气放空管线温度，来判断填料是否泄漏，温度越高说明泄漏量越大。室内要注意DCS画面机组填料温度的变化。
（三）活塞环故障处理
活塞环故障是往复式压缩机的常见故障，在活塞环故障的处理上，与气阀故障处理基本相同，同样采用加固零件，即及时更换，配合固定管线的方式来确保活塞环的稳定性，从而降低活塞环故障的发生率，进而减少由活塞环引起的故障事故。
结束语
综上所述，当前往复式压缩机在化工领域具有广泛的应用，为了保证其运行的安全性与稳定性，相关化工企业必须重视该设备的维修与保养工作，以有效降低故障发生率，并延长该设备的使用寿命，从而提高企业整体的生产效率，进而提高企业的经济效益，实现健康的发展。
参考文献
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[2]潘鑫，安元华，赵元林，等．往复式压缩机气阀频繁故障原因分析［Ｊ］．中国设备工程，2021（10）：68－69．
