利用声发射的往复空压机环状阀泄漏故障诊断试验

利用声发射信号对往复空压机气阀进行了故障诊断,并以某往复空压机的排气阀为例,结合有效电压和能量对气阀漏气、阀片裂纹、阀片断裂及阀片变形等故障进行了测量,从而获得了故障特征信号.研究结果表明:随转角变化的声发射信号包络波形能体现排气阀启、闭的特征位置,气阀漏气、阀片变形及断裂等会导致气阀启、闭特征位置发生变化;根据启、闭特征位置偏离度及相应的有效电压和能量,可以判断气阀故障的严重程度;声发射包络波形平均幅值及相应的有效电压和能量,可以体现气阀漏气、阀片变形及断裂等故障.通过试验结果还发现,阀片裂纹不能通过声发射信号来识别.     

变工况下基于加权理论的气阀泄漏诊断方法研究

往复式压缩机是石油化工等行业中不可或缺的关键设备,而压缩机结构复杂、故障率高,其中气阀故障是其主要的故障形式之一。同时,负荷调节工况与气阀故障工况的相互耦合使得示功图变化规律更加复杂,增加了故障诊断的难度。为此,探究了变负荷及气阀故障工况下示功图几何特征的变化规律,提出一种针对变负荷与气阀故障耦合工况下的气阀故障诊断方法。该方法利用反向传播（BP）神经网络进行特征分类,首先分别依据示功图几何特征（包括面积、形心和形心主惯性矩等）以及灰度矩阵统计特征得到压缩机的负荷,再进一步结合故障特征判断气阀的故障类型。为提高诊断结果的准确度,将加权证据融合理论应用于故障分类过程,最终获得精准的气阀故障评估结果。基于实验台数据,对不同泄漏率的气阀故障进行实验验证,负荷预测的准确率为97.5%,气阀泄漏故障识别的准确率为96.1%。     

变工况下基于加权理论的气阀泄漏诊断方法研究

往复式压缩机是石油化工等行业中不可或缺的关键设备，而压缩机结构复杂、故障率高，其中气阀故障是其主要的故障形式之一。同时，负荷调节工况与气阀故障工况的相互耦合使得示功图变化规律更加复杂，增加了故障诊断的难度。为此，探究了变负荷及气阀故障工况下示功图几何特征的变化规律，提出一种针对变负荷与气阀故障耦合工况下的气阀故障诊断方法。该方法利用反向传播（BP）神经网络进行特征分类，首先分别依据示功图几何特征（包括面积、形心和形心主惯性矩等）以及灰度矩阵统计特征得到压缩机的负荷，再进一步结合故障特征判断气阀的故障类型。为提高诊断结果的准确度，将加权证据融合理论应用于故障分类过程，最终获得精准的气阀故障评估结果。基于实验台数据，对不同泄漏率的气阀故障进行实验验证，负荷预测的准确率为97.5%，气阀泄漏故障识别的准确率为96.1%。     

Study on effect analysis and parameter optimizing of stepless capacity control system on reciprocating compressors

An improved model of reciprocating compressor operation cycle with a stepless capacity control system is presented and influence of the key parameters of the system is evaluated. In the stepless capacity control system of a reciprocating compressor,mechanical unloaders are used to partially hold suction valves open for a certain time during the compression stroke. The typical working process of the reciprocating compressor is changed by capacity regulation apparatus. However,some critical parameters like the hydraulic force acting at the unloader have not been rigorously studied in previous researches. Here an improved numerical model of a double acting reciprocating compressor under the control stepless capacity is proposed and verified by experimental trials. Numerical simulations are carried out to select and evaluate the acting force which definitely has an influence on indicator diagrams of compressors. It is observed that the optimized range of 350 N to 380 N is preferable for the unloader force such that the intensity of opening and closing impacts are minimized.     

Methods for large reciprocating compressor capacity control: A review based on pulse signal concept

Large reciprocating compressors are important equipment used in a wide range of process industries. Most of these compressors have huge power requirements and their capacity often needs to be regulated. Advanced technologies in compressor capacity control are effective approaches for saving large amounts of energy in process industries. This paper reviews the basic theories and the state of the art of the capacity control technologies. In particular, a compressor working procedure is first presented using an analogy to the pulse signal concept. Compressor capacity control methods are classified into pulse frequency modulation and pulse amplitude modulation from a perspective of pulse signal processing. The mechanisms and feasibility of some important methods, including dead volume variable control, partial-stroke and full-stroke suction valve opening, are reviewed. Based on the pulse signal concept, a duty cycle regulation method for capacity control is introduced, and the performance and implementation of the new method are compared with those of the existing suction valve opening methods. The duty cycle regulation method has integrated advantages over the other methods in terms of regulating precision, pressure stability, energy saving and reliability. All the suction valve opening methods can cause gas reflux, resulting in the so-called breathing effect. The breathing effect has negative effects on regulation performance and compressor security, which needs further investigation in the future.     

往复式压缩机阀片所受动态气体力的分析

本文分析了往复式压缩机阀片开启的最初阶段阀片所受的动态气体力、阀片的位移、阀片的运动速度和加速度的相互关系及变化规律,同时还分析了气缸中气体压力和阀腔中气体压力的变化。通过对动态结果与静态结果的比较分析,说明深入研究和精确测量阀片所受的动态气体力是必要的,其方法也是可行的。     

一种回转式活塞压缩机的产品化设计及实验

提出了一种新型双环结构的回转式活塞压缩机,将常规往复式活塞改为新型回转式活塞,同时活塞的往复运动转变为回转运动.在保持了往复式活塞压缩机压缩比范围广、制造工艺简单等特点的同时借鉴一些回转式压缩机的优点,消除了常规活塞式压缩机的活塞惯性力,取消了常规活塞式压缩机的吸、排气阀,提升了活塞式压缩机的应用优势.设计了首款产品样机并进行了实验,实验结果证实了回转式活塞压缩机工作原理的可行性,排气压力达到了设计指标,实际排气量则达到理论排气量的一半以上.     

往复式压缩机气阀阀片的动态气体力的测定方法和实验装置

本文提出了一种测量和计算往复式压缩机气阀阀片所受动态气体力的方法,首次在运转的往复式压缩机上测得了阀片所受动态气体力。还介绍了实验用气阀的设计、实验装置和有关的实验测试技术。     

局域波法和高阶统计量在压缩机气阀状态监测中应用

为解决传统信号处理方法分析非平稳时变信号的不足,提出了一种适用于往复式压缩机气阀状态特征提取的新方法.首先使用局域波法将实测信号分解为多个基本模式分量,经过希尔伯特变换得到各分量的时频谱;然后计算归一化后幅值信号的高阶统计量,这些统计量很好地反映了气阀的劣化过程.通过对现场工作的聚乙烯二次压缩机组合阀振动信号的分析,验证了该方法在往复压缩机状态监测中的有效性和实用性.     

活塞压缩机舌簧阀的优化设计

根据活塞压缩机的工作过程和阀片的运动方程建立了其工作的模拟模型。采用机械优化设计方法并结合阀片的几何形状进行优化设计。其计算值与试验值较吻合,使容积比能下降了8%,证实具有节能效果。     

故障工况下有杆泵采油系统运行特性及示功图研究

根据井液进出泵筒速度及泵筒内井液压力变化规律分别建立正常工况、气体影响、漏失影响和供液不足等工况下的泵阀运行特性模型,并与杆管液动力学模型进行耦合,形成故障工况下有杆泵采油系统的仿真模型及对故障工况下的有杆泵采油系统运动特性的仿真分析。结果表明:仿真结果与现场实测地面示功图具有良好的一致性且预测产液量平均误差低于6%,验证了故障仿真模型的准确性;碳纤维混合杆柱相对于钢杆采油系统示功图载荷绝对值较小,加载和卸载线较长,谐波个数较少且平滑;气体影响、游动阀漏失会减小加载完成时抽油杆柱的谐振,供液不足、气体影响和固定阀漏失会加剧卸载完成时抽油杆柱的谐振;基于该故障仿真模型可获得碳纤维抽油杆等新型抽油杆故障工况下的示功图图库。     

文23储气库增压系统性能模拟及优化研究

文23储气库是目前中国已投运的最大储气库之一，主要负责华北地区市场季节调峰和应急供气任务。以文23储气库注气增压系统为研究对象，以实现增压系统节能降耗和提高工艺水平为目标，建立了增压系统往复式压缩机性能模拟计算模型，并利用Java语言开发了相应的模拟计算程序。在此基础之上，针对增压系统所采用的3种厂家压缩机设备，分别开展了相同工况下各厂家压缩机性能对比模拟计算和工况参数变化对压缩机性能影响模拟计算。模拟计算发现，相同工况下厂家A压缩机具有最高的容积流量和单位能耗。此外，在参数变化对压缩机性能影响方面，一级进气压力升高1 MPa将导致单位能耗降低75 ${\rm {kW \cdot h}}$/(${\times 10^4} {{\rm {Nm}}^3}$)，末级排气压力升高1 MPa将导致单位能耗升高17 ${\rm {kW \cdot h}}$/(${\times 10^4} {{\rm {Nm}}^3}$)，一级和二级进气温度的升高则都将导致单位能耗的小幅度升高。根据模拟分析结果提出了相应的压缩机开机方案优化措施和压缩机工况参数优化措施。研究充分结合了文23储气库增压系统的实际运行特点，所获得的研究结果对储气库现场运行工艺具有重要的指导意义。     

基于时频图像GLCM-HOG特征的往复压缩机故障诊断

往复压缩机的故障诊断技术能够为工业生产提供有效保障,针对传统方法诊断准确率不高的问题,提出了一种基于振动信号时频图像灰度共生矩阵-方向梯度直方图(GLCM-HOG)特征融合的往复压缩机故障诊断方法.首先,采用小波变换的方法处理往复压缩机的振动信号,生成时频图像;其次,利用灰度共生矩阵(GLCM)和方向梯度直方图(HOG)的方法提取时频图像特征,融合构建GLCM-HOG特征;最后,将融合特征输入支持向量机(SVM)进行分类,以判别往复压缩机的运行状态.实验结果表明,所提方法对设备的状态识别准确率可以达到92.33％,能够实现往复压缩机的准确诊断.     

基于自适应滑模的气量调节系统执行器故障工况下的自愈调控策略

针对往复式压缩机气量调节系统中存在的执行器失效、偏移等问题,提出一种基于滑模变结构容错控制的自适应自愈调控方法。首先,通过推导气量调节系统的热力学公式,得到输出缓冲罐压力与可调负荷之间的非线性状态空间方程;然后,通过引入自适应控制参数在线调节控制器输出,在确保设定值跟踪性能的前提下提高其对外部干扰和执行器故障的鲁棒性;随后基于Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性;最后通过数值仿真验证了所提的自适应滑模控制策略能够有效地对执行器故障工况下的往复式压缩机气量调节系统进行自愈调控,为系统的稳定性和鲁棒性提供保障。     

空压机吸气管道结构固有频率及最佳吸气管长

通过计算空压机设备吸气管道系统的结构固有频率,得到了避免共振的最佳设计、安装吸气管道长度;文中使用的计算程序通用性强.可用于任何矿用空压机设备吸气管道系统结构固有频率计算.     

整体涡旋流畸变下的压气机失速机理分析

为了研究跨声速压气机在整体涡旋流畸变下的失速机理,采用数值仿真方法对Stage35进行了整级数值模拟,研究了叶片通道流场中触发压气机失速的关键因素,分析了不同转速下,叶顶泄漏涡和径向涡在旋流畸变条件下的变化情况。结果表明:同向整体涡能抑制叶背流动分离,使径向涡体积减小,叶顶泄漏涡减弱,叶顶通道堵塞程度减小,压气机稳定裕度增大;出现反向整体涡时,叶背气流分离加剧,径向涡体积扩大,低转速下,泄漏涡增强,堵塞区面积增大,高转速下,泄漏涡变化不大,但径向涡体积扩大引起流体向叶尖堆积,形成大面积的吸力面尾缘低速区,更容易导致压气机失稳。     

Fault Diagnosis of Reciprocating Compressors Valve Based on Cyclostationary Method

The relationship between second-order cyclostationary method and time-frequency distribution is studied,and cyclic autocorrelation(CA) function is indicated to be one sort of special time-frequency distribution method.Furthermore,a fault diagnosis method for reciprocating compressors based on empirical mode decomposition (EMD) and CA function is proposed,and then it is applied to the fault diagnosis of reciprocating compressor valve.Firstly,the vibration signal of reciprocating compressor valve is decomposed by using EMD method,and several intrinsic mode functions (IMFs) are obtained.Secondly,the IMFs are evaluated by some denoising criterions to remove the noise and interfering ones.Finally,the CA functions of the remained IMFs are calculated,which will be used to reconstruct the CA function of the original vibration signal.Engineering application indicates that this method can sufficiently inhibit the cross-interference items of CA function.Therefore,more explicit working conditions of reciprocating compressor components can be achieved.     

三联式空调系统定吸气压力下的运行特性研究

对三联式空调系统在定吸气压力下的运行特性进行考察.当系统的运行工况发生变化时,利用压缩机转速的调节以保持吸气压力的一定.通过研究发现,即使在吸气压力保持一定下,三联式空调系统仍不能简单地视为各室内机的蒸发器面积和膨胀阀开度的简单叠加;若同时保持吸气过热度一定,则三联式系统内两单机的膨胀阀开度、制冷剂质流量、制冷量呈现出抛物线的依变关系;但是吸气压力的保持一定可起到杜绝系统中各单机之间的相互影响,能确保各单机实现独立调节.     

基于逐级递推回流控制的压缩机负荷连续调节系统研究

针对石化工艺生产中产量变化时压缩机无法连续调节负荷造成的能量浪费问题,设计了一种基于可编程逻辑控制器（PLC）控制的压缩机负荷连续调节电液系统,主要由S7-300 PLC、电液控制阀、液压驱动器和液压动力单元等组成。系统采用局部行程压开进气阀的控制原理,实现了压缩机负荷在0~100%范围的全量程连续调节,并根据实际工艺流程需求设计了逐级递推式的PID控制回路。该系统能够根据后端工艺的需求自动调节压缩机负荷,保证了工艺量的稳定,同时避免了原打回流方式造成的能量浪费。     

利用亥姆霍兹共鸣器衰减压缩机阀腔内压力脉动的研究

针对压缩机管路气流脉动问题,提出了一种适用于活塞压缩机阀腔气流脉动衰减的亥姆霍兹共鸣器结构,并对其衰减特性进行了研究,同时建立了某活塞压缩机排气管路气流脉动的三维波动模型,模拟了气柱固有频率及压力脉动波形.实验结果表明:安装亥姆霍兹共鸣器后,压缩机阀腔内的压力脉动幅值降低40.4％,缓冲罐之后的远离压缩机侧的管路内压力脉动幅值变化很小;管路气缸喉管处的52.9 Hz特征频率消失,该处附近出现了2个新频率,分别为40.4 Hz和66.9Hz;当共鸣器共振频率偏离脉动主频且为46.3 Hz时,阀腔内压力脉动幅值将衰减24.4％.