在生产工业中, 整体式压缩机作为关键的生产设备, 主要应用于气体的增压带动气体运输, 如压缩天然气 (CNG) 等。不仅石油天然气行业, 压缩机还用来通过产生高压强的气体, 驱动各种机械设备, 如在日常生活中, 最常见的空调、冰箱等, 压缩机还是控制制冷系统的设备。伴随着社会经济的发展, 工业生产技术随之提高, 能源方面的天然气生产, 正向着高连续性和自动化水平方向发展。在这些生产中, 往往压缩机的工作环境是高温、高压场所, 工作介质一般是易燃、易爆物质。因此, 能否对压缩机在工作中的运行状态进行实时监控, 并进行有效的故障诊断对整个工程来讲至关重要。因此, 在天然气等化工生产中设计一种稳定、可靠的压缩机状态监控系统, 对于维护设备安全和正常生产运行意义重大。
1 天燃气压缩机的工作原理及分类
(1) 压缩机工作原理整体式天然气压缩机是一种通过压缩天然气, 减小气体体积, 增大天然气压力从而带动机械工作, 它的工作原理将机械能转化为气体的压力能。整体式天然气压缩机由动力、压缩两部分组成, 与分式压缩机不同的是, 其动力部分和压缩部分共同使用一根曲轴为一个整体, 而动力连杆和压缩连杆分别在曲轴的两侧连接。整体式压缩机的动力是靠动力燃气压力系统实现的, 利用活塞在气缸内的往复式运动, 实现吸气、膨胀、压缩、排气等过程实现气体压缩产生动力。
(2) 压缩机分类按压缩气体的不同方式, 天然气压缩机主要可以分为两大类:容积式压缩机和速度式压缩机。容积式压缩机又分为往复式和回转式, 速度式压缩机根据旋转方式不同又分为透平式和喷射式两种。其中, 容积型压缩机在运行中, 首先将气体吸入到气缸内, 然后气体在气缸被外力强制压缩, 增大压力, 当压力值达到一定时, 气体又被强制从气缸排出实现动力转化。因此, 容积型在吸气、排气过程中是非连续进行的, 其气体流动方式是间歇的。速度式压缩机中的透平式压缩目前最为广泛应用的有轴流式和离心式两种。
2 天然气压缩机故障诊断技术
对于长期工作的天然气压缩机来讲, 存在许多使压缩机产生故障的因素, 常见的如机器元件的损耗、工作中受到外界干扰和人员的误操作执行等等。特别是生产中的压缩机发生故障会影响其运行, 产生各种无法估计的损失。为减少压缩机故障的产生, 通常采取状态监测系统对压缩机可能发生的故障进行监测和预防, 在故障发生后, 利用机械故障诊断技术, 找出故障特征, 找到故障发生点, 查找原因进行排除。故障诊断技术对压缩机的安全运行具有重要意义。目前, 应用较多的有:前馈神经网络技术, 该技术通过分析压缩机内气体的压力和温度等信息, 进行故障诊断;声发射和套管内壁测量技术等测量方法主要在离心式压缩机的故障诊断中应用, 通过分析有效电压和能量的变化诊断故障特征, 该技术能够识别出微小故障信号。另外, 天然气压缩机的机器类型不同, 往往产生故障时产生的信号特征也各不同, 对此, 针对不同类型压缩机要建立相对应的故障诊断方法。
3 天然气压缩机状态监控系统设计
压缩机监控系统主要通过现场和远程监控的方式进行, 通过监控压缩机的各种实时工况参数, 保障压缩机在工作中的稳定性和安全性。传统的监控系统有仪表、继电器和接触器等来控制完成, 与现在的高水平监测系统相比, 传统的方法在可靠性和自动化方面存在严重不足, 监控效果有限。除此之外, 传统方式中, 对故障的处理方式也是靠人工经验方法, 或者采取定期维护的形式来控制故障发生。
天然气压缩机状态监控系统的功能通常包括几部分:数据信息采集, 数据信息分析、管理, 数据的通讯和其他辅助功能。尽管我国对于天然气压缩机控制系统的研究起步较晚, 但近几年的发展迅速。目前, 对于压缩机控制系统设计研究主要涵盖控制软、硬件以及外围辅助电路等。虽然市场上已经有技术较完善的天然气压缩机控制系统, 但在一些方面仍然有发展潜力, 如系统的集成性和可靠性等方面。监控系统技术设计主要完成两大功能, 首先根据系统反馈的气体压力值等参数, 实现压缩机供气系统的自主智能化控制;其次是能够实现在集控室对压缩机进行远程控制和实时监测, 监测结果能够在显示台上显示, 另外, 对于压缩机的运行状态、故障报警信息等能够实现分级报警功能。
4 结语
压缩机监视系统设计越完善, 就会相应增加系统在设计、维护等各阶段的难度。另外, 做到实时监控下进行数据收集和处理工作也具有相当难度, 因此, 压缩机状态监视系统的设计还有很多困难需要解决。
摘要：天然气压缩机在生产中占有非常重要的地位, 它通过改变工作室内的空气体积, 增大空气的压力从而实现气体输送, 根据压缩机的工作原理、不同结构等可将其分为多种类型。目前, 压缩机大量应用于天然气生产等各个领域, 一旦出现故障, 会产生一系列的生产后果。因此, 如何在设备运行中对压缩机的运行状态进行有效监控至关重要, 状态监控技术的广泛应用为保障天然气等企业的安全运行发挥着重要作用。
关键词：整体式:压缩机,状态监控,系统设计
参考文献
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