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国际油气工程会议，OGE—2016
摘要
本文介绍了往复式压缩机在振动诊断检测系统下的运行结果，重点分析了各厂家往复压缩机阀门的使用情况及其对压缩机振冲性能影响。俄罗斯振动参数调节数据库对活塞机的振冲性能进行了充分的评价。
俄罗斯和全球往复式压缩机健康评价方法的主要差异。文中还特别介绍了常用的频率范围。结果表明，采用俄罗斯标准中关于往复式压缩机振动规范的方法，保证了往复式压缩机总成的真实寿命评估和详细情况。
文中给出了实例证实，往复式压缩机维修正确性评估的标准应该是机器的健康状况，包括振动活性，而不仅仅是盲目的使用全球知名品牌采购新部件。往复式压缩机的运行和监测实例表明了俄罗斯的发展和产品，尤其是科学方法论和标准的基础基于振动诊断监测，往复式压缩机监测系统，往复式压缩机阀门与外国公司竞争激烈，有时甚至优于他们的参数和品质，这是一个积极的因素的条件下，当前的经济形势和进口替代政策。
关键词：往复式压缩机，阀门，振动，监测，诊断，工况
- 介绍
危险生产机械，特别是往复式压缩机，如果没有对其健康状况的实时监控，就不可能安全，节约资源地运行。振动是能够充分准确评价机械机构参数状态的主要参数【1，2，3】。由于无论是俄罗斯还是其他国家都没有必要的监管和程序基础，因此往复式压缩机振动参数健康评价的程序一直是一个挑战。ISO 10816-5:1995,最近实施的ISO10816-8:2014和API 618没有保修期内保证活塞机健康[4]和真实的评价只有当GOST R 56233-2014[5]采用只出现在俄罗斯振动标准允许没有进行可靠的往复式压缩机振动和适当的控制，但对于监测活塞机的健康。自2011年起，该行业标准在俄罗斯开始使用。该标准是国家标准的原型。该标准包括规定的振动参数值和往复式压缩机的振动参数健康评价方法。本文的研究对象是对往复式压缩机的总成故障和细节进行统计，这些数据都是20多年来数十台往复式机械振动诊断监测经验的结果。
本文的目的是对往复式压缩机的总成故障和细节进行统计，分析往复式压缩机阀门作为最常见的故障部件之一的振冲性能。
2.往复式压缩机总成故障统计量的估计及详细资料
往复式压缩机监控系统的实现和健康监控的组件的选择都是基于组件的统计和故障细节。对美国，加拿大，英国，法国，比利时，挪威，科威特，新加坡，中国和AJE往复式压缩机的消费者和制造者进行的调查揭示了导致往复式压缩机关闭最常见的部件。
调查结果显示，五个压缩机系统和部件导致了约75.6％的压缩机意外停机。阀门故障占36％，维修费用占总费用的50％。
往复式压缩机失效的原因分析【8，9，10】表明，压缩机失效的主要原因之一，首先是由于压缩过程中气体的物理化学状态发生变化而造成的过载，压缩含氢气体的压缩机很容易证明这一点。
根据来源【9，10，11】，阀门（主要是板材）的故障导致矿井和工厂的压缩机关闭的比例高达70-90％。在5G-100/8，4M10-100/8型压缩机中，阀门故障最多可占到总装件的50％。
对往复式压缩机的维修数据和压缩机监控系统的数据进行了统计数学分析。这些数据是由一俄罗斯炼油厂提供的。分析结果如表【9，10】所示。
这里的结果表明，俄罗斯某炼油厂的阀门和密封失效统计数据【9，10】与【8】的研究数据一致。然而，在所有的故障中，活塞气缸单元引起的故障占相当大的比例（超过30％），而环故障占25%以上根据【8】，占14%。曲柄滑块机构（SCM）和曲柄机构（CM）的故障也非常的严重。
表1往复式压缩机由不同部件引起的停机
装配和维修原因 俄罗斯炼油商【9，10】 来源【8】
维修和更换阀门 36.4% 36%
活塞气缸单元组的修理和更换 17.4%
包装 25.8% 17.8%
环 5.0% 13.9
其他
3.备件和部件的使用问题
目前的趋势，减少了设计和制造复杂工程的某些部件的费用。一方面，导致了标准和严格的设计和生产技术的发展；另一方面也使机器在特定的操作条件下的使用大大复杂化。油气化工复合体的现代加工存在的问题之一是提供高质量的备品备件和耗材，尤其是滚装轴承，活塞压缩机阀门等。原始组件工作时间长且可靠，直到其指定的使用寿命结束，这是一种广泛的实践。
在往复式压缩机中安装新阀门通常会导致其技术条件的变化，特别是机器的振冲性能的变化。这通常是由于安装的阀门参数不适合实际的压缩条件。
往复式压缩机在线监测系统的运行经验【12，13】表明，在大多数情况下，阀门需要根据使用特殊条件进行校准和调整。
4.RC监测系统操作经验
4M16M-35/45-55型往复式压缩机监测系统振动参数变化趋势，（图一，在第1-10个月操作在更换阀之前排放量大，振动频繁增加。它证明了阀门的故障和细节的故障。根据实际情况判断；这是由于该气缸的操作和维修人员一直在更换气阀，某一气阀的实际最大使用寿命只有几个班次。
新阀门安装后，往复式压缩机运行3个月内发生17起阀门故障和维修（见只有在观测结束前3个月参数“时段”发生变化（见图一，节3），振动水平才显著降低。阀门故障停止（见图一，节4），通过改变动板高度，通过参数“时段”的改变，阀门的振冲活性显著降低。
在2GM2,5-6,2/38-46S型“异构型”装置加氢处理含氧气体循环压缩机（HBG）运行中出现了类似问题。
压缩机为往复式，卧式，2M2单级，5对置底座， 没有钢瓶和密封系统。它被马达吹动，速度为750米-1.压缩机采用VKT型和KT型阀门。在压缩机原有的运行过程中，如果压缩过程发生改变或违反规定，机械的振冲活性就会增加。
图一所示 4M16M-35/45-55型压缩机气门区域气缸振动趋势
同时尝试使用阀门不同的制造商和设计导致压缩机的振冲活动性能大幅增加（图二），达到不可接受的水平来源（5，6）。非原装阀门用于不同压缩机的另一个问题是某一气体的非标称行为。因此，通常会违反定义阀门容量的参数“时间段”。在这种情况下，在气门及其喘振后，压缩机内部发生湍流气体流动，导致大功率振声振荡。
图二所示 在更换2GM2.5-6.2/38-46S型压缩机气门前第一缸排气阀振动趋势（光标停留在阀门位置）
对于很多运行中的公司来说，为特定的气体成分选择合适于特定压缩机的参数为“时间段”的阀门是一个相当严重的问题。这是由于阀门制造商应该为在给定条件下运行的特定机器计算和生产阀门。但它总是无利可图的，对于“品牌”阀门制造商来说，在问卷调查中更容易持有性能一般的库存阀门并交付，问卷调查实际上是考虑了压缩气体的平均性能，而忽略了特定压缩条件下的气体动力学。
5.解决阀门振动问题
对通过阀门的气体流动进行专门研究，有助于找到形成气体流动和控制气体动力学的解决方案。KSK-Service,ltd的专家已经实现了解决方案，并设计了无弹簧提升阀。锁紧板的流线型球面确保气体层流通过阀门。显著延长了阀门的使用寿命。
图三所示 由德国Lud KSK-Serice的专家设计的低振活动阀
阀门样机（图三）于2015年6月安装在2GM2,5-6.2/38-46S型压缩机的第一缸上。同时，另一家制造商的阀门安装在第二缸上。机器启动后，第一个气缸上的一些控制参数值下降了近十倍(图四)，显著影响了压缩机整体振动力。与第一缸相对的第二缸振动参数基本保持不变（见图四，“Cvlinder”参数趋势）
加速度的均方值（均方根值，RMS）变化趋势表明，吸排气阀的振动力整体下降了近3倍（图五）。
阀门的参数“时间刨面“不适合特定的压缩气体和过程产生高频率的振动范围8到10千赫（图六）。与此同时，阀的正确选择实际压缩过程几乎”粉红色“噪声的来源没有明确定义共振（图七）.
需要注意的是，基于振动诊断的监测系统（2，10，12，13）根据俄罗斯规范文件（5，6）将阀门的工况分类为不允许，频谱如图6所示。而根据ISO 10816-8-2014和API-618,这种阀门被分类为适合操作。文献[5]给出了往复压缩机健康评价方法的基本区别。【6】另一种已知的方法是用于评估的频率范围。世界各地的振动测量范围可达1K赫兹。但如图5，6所示，频率范围的上限值至少要增加十倍，该方法包含在《俄罗斯往复式压缩机振动规范标准》【5，6】中，确保了往复式压缩机部件和细节的实时健康监测。
图四所示 第一（新）缸和第二（旧）缸排出阀的振动趋势
图五所示 更换阀门后第一缸吸排阀的振动趋势
6结论
因此，足够的俄罗斯的使用方法和标准基础上（4，5，6，15）参数基础诊断监测往复式压缩机，以及尖端发展在线机械健康监测和往复式压缩机监测技术（2，10，12，13）帮助实现安全资源节约操作微信生产往复式压缩机。操作人员有机会根据实际情况进行维修，使用机械振冲活性较低的零部件。文中给出的实例表明，维修正确性的评估的标准应该是机器的健康状况，包括其振动活动，而不仅仅是盲目使用从全球品牌购买的新部件。往复式压缩机的运行和监测实例表明，该方法是可行的，在当前经济形势和政策的条件下，俄罗斯的发展和产品有很强的竞争力，在规格和特点上有时优于外国，这是一个积极因素。
图六所示该阀的振动谱不适合压缩机和压缩过程
图七所示 振动谱适用于阀门的压缩过程
References
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[2] V.N. Kostyukov, A.P. Naumenko, Condition monitoring of reciprocating machines. COMADEM 2009 (Condition Monitoring and Diagnostic
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[3] A.P. Naumenko, Real-time condition monitoring of reciprocating machines. 6th international conference on condition monitoring and
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[4] V.N. Kostyukov, A.P. Naumenko, Regulatory and methodological support of piston compressors vibration analysis monitoring. COMADEM
2013 (Condition Monitoring and Diagnostic Engineering Management): Proceedings of the 26th International Congress on Condition
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[5] GOST R 56233-2014. Condition monitoring and diagnostics of machines. Hazardous equipment monitoring. Vibration generated by landbased reciprocating compressors.
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资料编号：[2083]
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