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空压机监控系统现状与发展趋势
2014-01-09 10:48:02  作者:文丽 戴巨川 袁贤松  来源:压缩机技术  
  •   通过对空压机故障诊断技术、节能技术和控制器设计技术等进行梳理、归纳和分析,总结了空压机监控系统未来发展趋势。

  1 引言

  空压机是一种气体压缩、输送设备,广泛运用到矿山、机械、电子、医疗等各个行业。空气压缩机耗能巨大,根据相关资料显示,2011年我国空压机系统耗电量近3000亿度。空压机输出有压力的气体,排气压力控制方式的不同与能源耗损密切相关。对于压力的控制,主要有以下3种方式: (1)通过开关进气口阀门加载、卸载来调节气压; (2)通过控制电机启、停的方式调节气压; (3)通过变频调速控制电机转速调节气压,储气压力低于需求压力时,电机加速运行,而在储气压力高于需求压力时,电机减速运行。方式(1)控制简单,但当用气量减小,气压超过设定值时,空压机处于空载状态,作无用功,能耗较大;方式(2)需要频繁启、停电机,对电网冲击电流大,电机自身寿命也会受到影响,此时监控器的作用主要在于参数检测以便及时报警及发出简单的电机启、停信号;方式(3)具有良好的节能效果,对压力控制效果好,电机需要配备变频调速主电路及控制系统,结构复杂,此时空压机需要监控器进行参数检测,并且还需要控制器实现控制算法(如PLC控制器)。作为一种带压工作设备,在运行过程中须对空压机关键运行状态参数在线监测以保证运行的安全性,主要包括:传感器状态、排气压力、排气温度、排气量、电机负载、电机温度等多种参数。根据这些状态参数的监测结果,空压机监控系统进行故障预警或采取相应的保护措施。

  2 国内外研究现状

  有关空压机运行监控的研究主要集中在故障诊断、运行节能与控制等方面。

  2.1 空压机故障诊断技术

  空压机在长期运行过程中,各种故障不可避免,利用故障诊断技术找出故障源、分析故障原因,预防故障,对于延长空压机运行寿命,保证运行安全意义重大。国外对压缩机故障诊断的研究较早,2O世纪90年代James等将前馈神经网络(FNNS)用于空压机故障诊断中,取得了良好的效果Ⅲ;Aretakis等将模式识别技术应用到压缩机故障分类中,一些不影响压缩机整体性能的小故障也能够被识别出来[21;Hongkai等采用自适应冗余提升方案进行了空压机齿轮箱故障诊断f31。国内对空压机故障诊断的研究一直是行业热点,近年来仍然十分活跃,如由继国等以单螺杆空压机为对象,通过对螺杆及左右星轮的振动频域测试,对加工和安装误差导致的振动特性进行了分析 ;刘璇斐等设计了适用于空压机故障诊断的专家系统,对系统结构、知识库的构建与推理机实现进行了分析嗍;戴俊等针对空压机故障诊断过程中参数的多样性及复杂性,在单BP网络基础上提出了组合式BP网络方法对其主要故障进行建模和诊断,有效地提高空压机故障诊断的准确率[61;蒋旭鑫等提出了一种空气压缩机声发射信号的关联维数故障诊断方法,该方法采用奇异值分析的嵌入维数计算法以及平均位移延迟时间计算法来获取声发射信号关联维数,能有效诊断压缩机气阀的故障模式 ;王跃飞等以某往复空压缩机的排气阀为例,研究了利用声发射信号进行往复空压机气阀故障诊断方法,通过对气阀漏气、阀片裂纹、断裂以及变形等故障进行测量,获得了故障特征信号嘲;马晋等提出了基于活塞杆轴心位置轨迹的故障诊断方法,该方法通过定义图形和特征参数反映活塞杆运行状态,能够较好地发现往复压缩机活塞组件的潜在故障[91;潘贲等利用振动的尖峰能量实时检测螺杆空压机的轴承的性能,成功地预测了故障的发生[1o1;唐友福等以往复压缩机气阀正常、阀片缺口、阀片断裂及弹簧损坏等状态下气阀振动信号为依据,利用小波理论和BP人工神经网络等对不同状态的压缩机气阀故障进行了分析Ill1;周敏等在往复压缩机关键部件故障机理分析基础上,通过建立示功图、活塞杆下沉量监测量化数学模型,构建了往复压缩机故障专家诊断系统。

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