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往复式压缩机运行状态评估及故障诊断

方法研究

摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对往复式压缩机的应用也

在不断增加。就目前往复式压缩机的应用状况而言，由于其自身属性零部件过多

的原因，在运行中容易出现多个故障，因此有必要引入不同的往复式压缩机故障

诊断方案。本文就往复式压缩机运行状态评估及故障诊断方法进行研究，以供参

考。

关键词：化工设备；往复式压缩机；状态评估；故障诊断

引言

往复压缩机是容积式压缩机的一种，主要借助活塞杆或隔膜在气缸内的往复

运动以实现气体的吸进、压缩及排出，是石油、化肥、天然气运输等领域最常用

的关键设备之一，其运行状态是否良好直接影响到后续装置以及企业的安全稳定

生产。往复式压缩机结构、工况较为复杂，易损零件较多，出现故障的几率较大，

是行业内默认的可靠性较差的设备，一旦发生故障，轻型结果是影响企业的生产

效率，造成一定的经济损失，严重型甚至会造成人员伤亡等重大安全事故。因此

保障压缩机安全运行已成为学者及企业人员重要的研究课题。

1往复式压缩机工作原理

往复式压缩机的工作原理是由外部电机驱动机箱内的曲轴旋转，带动连杆动

作，连杆拉动活塞做往复运动，气缸容积会随着设备的运行而不断变化，这种变

化具有规律性。当活塞从气缸顶部缸盖处开始运动时，气缸内的容积是一个逐步

增大的过程，这时外部气体打开进气阀片，新气体进入气缸内，当气缸容积增大

到一定程度时，进气阀便关闭，完成进气过程。当活塞向缸盖处挤压运动时，气

缸内容积是一个逐步缩小的过程，气缸内气体被活塞压缩，气体压力升高，当压

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力升高到一定程度时，排气阀会自动打开将气体排出。当活塞运动极限时，促进

排气阀关闭，这种循环往复的运动，实现了重复“吸气—压缩—排气”的过程。

2往复式压缩机故障诊断技术现状分析

往复式压缩机的发展由来已久，其形成过程可以分成四个时期。往复压缩机

的历史最早时期可以追溯到19世纪。那时，我国的技术系统尚不完善，技术还

处在起步阶段。通常情况下，都采用事后处理的方式进行对压缩机设备的维修和

处理。第二个时期是20世纪初期。往复式压缩机的总体尺寸有了很大的改善，

而且其机械结构也逐步趋于系统化，所以采用的方式也由事后维修改为定期的预

防性维修。第三个时期是20时期60年代。中国在这一阶段已经取得了很大的进

步。电脑技术的发展与运用给人类的生活带来了巨大的变化，相关工作人员还可

以通过电脑技术对压缩机的运行状况进行实时监测，并针对其运行状况采取相应

的预防措施。往复式压缩机的发展到如今已经经过了相当漫长的时期，虽然我们

已经对往复式压缩机的故障诊断有了系统研究，但是，从目前的状况来看，往复

式压缩机故障诊断技术的发展并不理想，这在很大程度上制约了往复式压缩机的

发展与进步。

3往复式压缩机故障诊断方法

3.1监测系统概述

针对往复式压缩机搭建一套在线状态监测系统，以达到实时掌握机组的运行

状况、了解机组运行趋势、预测正在发生和可能发生故障的目的。系统的前期目

标是机组本身的在线状态监测和初步的故障诊断，后期系统将与工厂现有的网络

系统相连接，实现真正的远程监视和无人管理。往复式压缩机在线监测系统应实

现的基本功能主要有以下8个。（1）数据通信的主要功能是完成工控上位机和

下位机的数据传输。（2）数据处理功能是对设备运行数据的处理过程。（3）实

时监测功能对示功图、气缸振动、活塞杆沉降量及其运动进行整体过程的监控。

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