煤制天然气压缩机状态监测与故障诊断系统研究.docx

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精密制造与自动化2016年第1期

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煤制天然气压缩机状态监测与故障诊断系统研究

王慧梅

(内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司内蒙古赤峰025350)

摘要针对煤制天然气丙烯压缩机工作过程中常见的故障,结合信号处理和故障诊断技术,介绍一种基于虚拟仪器的压缩机状态监测与故障诊断系统。首先对软件和硬件系统进行搭配,然后开发了状态监测与故障诊断软件。介绍了软件的各功能模块,最后对某公司生产的压缩机进行了现场监测与故障诊断的实践,软件系统很好的实现了数据采集、处理、储存、管理和故障诊断的功能,具有很好的实用性。

关键词LabVIEW压缩机状态监测故障诊断

随着煤化工行业的蓬勃发展和天然气消费量的大幅增长,我国煤制天然气技术取得长足发展,成为缓解我国天然气供求矛盾的一条有效途径。丙烯压缩制冷是煤制天然气工艺流程中的重要环节。以丙烯为介质,汽轮机驱动离心式压缩机,通过压缩、用水冷凝、节流降压蒸发,达到制冷效果,提供冷量给低温甲醇洗系统中的各深冷器补偿系统冷量损失。汽轮机和压缩机在该流程中的作用举足轻重,然而由于机组运转的连续性以及结构的复杂性,势必会出现大量的工作状态超标、可靠性等问题,压缩机损坏事故也时有发生,给国家、企业带来巨大的损失。目前,国内对煤制天然气压缩机监测诊断刚刚起步,专门针对于煤制天然气压缩机的监测诊断系统应用也较少。

对煤制天然气进行测试与分析是工程中常用的解决压缩机故障的技术手段,压缩机测试的目的在于测试压缩机装置的运行是否平稳,分析和解决有关的故障等,各类压缩机在出厂前的机械试运转阶段,都必须依据离心式压缩机机械振动测量与评价标准,对机械的振动量进行检测。传统的测试装置主要依靠各种硬件仪器来完成,除了需要传感器、放大器外,还需要专门的振动记录和分析设备,比如示波器、信号分析仪、频谱分析仪等,从而使得整个系统的结构复杂、成本高、功能单一而且可重配置性弱。随着计算机技术的发展,在线监测诊断越来越多地利用已有的计算机技术,使在线监测诊断系统朝着数字化、模块化、网络化发展。本文针对煤制天然气压缩机监测诊断的问题,设计了一种基于虚拟仪器的压缩机在线监测诊断系统。通过现场实际应用,证明该系统性能可靠、操作简便、投资

少,具有很高的推广应用价值。

1压缩机常见故障及故障原因

压缩机是煤制天然气制冷系统最重要的部件,由于压缩机不同于冷凝器、蒸发器之类的非运动部件,工作中要高速运转,又是一种机电一体化的高精度装备,在实际使用中经常会发生故障。表1给出了煤制天然气压缩机常见故障及引发的原因。

表1离心式压缩机常见故障及判断方法

故障

引起故障的原因及判断方法

共振

压缩机运转频率和压缩机某一阶固有频率一致或接近;

表现为有较大的振动幅值。

转子不平衡

转子形状不对称、转配公差不合适、联轴器不对中等:时域波形为正弦,能量集中于基频,轴心轨迹为椭圆等。

转子不对中

机器安装误差、机组变形、机组基础不水平等,造成轴

线产生平行位移和轴线角度位移;二倍频较大,轴心轨

迹为双环椭圆。

油膜涡动

油膜振荡是自激产生的,其振动具有非线性振动特征;频谱中次谐波半频处有峰值,轴心轨迹为稳定双椭圆。

气体间隙振荡

由于密封压力差及较高的转速,在转子与定子之间的小

间隙处容易产生激振力,导致转子运行失稳。

根据表中的主要故障,可见对压缩机进行状态监测和信号分析是解决故障的主要方法。

2压缩机监测与诊断系统的开发

2.1压缩机监测与诊断系统硬件组配

为了对煤制天然气压缩机振动信号进行采集与监测,组配了如图1所示的相关硬件,硬件主要包括数据采集卡、信号调理仪,传感器、模态力锤、

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电脑和接线等。

数据采集卡,使用NI公司生产的数据采集卡PCI-6024E,该卡采用PCI总线,有16个模拟信号输入端,可构成16个单通道输入或8对差分输入,最大采样率为200ks/s,输入电压范围±10V;加速度传感器采用ICP型加速度传感器BK4508-B;其灵敏度为10mV/(m/s2),模态力锤采用丹麦生产的BK8208模态力锤,另外还包括专门用于测试温度、压力的温度传感器和压力传感器等。

七系

系统的测试

数据采集卡

信号调理仪

离心压缩机

传感器1

传感器2?

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