摘要： 文章介绍了天然气输送离心式压缩机组的常见故障，分析了故障原因及特征，进而对其故障诊断技术现状进行了总结和比较，在此基础上针对输气动力设备故障的复杂性提出了应用数据挖掘技术对离心式压缩机组进行故障诊断的初步设想。
　　abstract： the article describes the common faults on natural gas centrifugal compressor unit， analyses the causes and characteristics， and then analyzes the current situation of fault diagnosis technology. on this basis， it puts forward the preliminary ideas on the fault diagnosis of centrifugal compressor unit by using data mining technique.
　　关键词： 天然气输送；离心式压缩机组；故障分析；故障诊断
　　key words： natural gas transmission；centrifugal compressor unit；failure analysis；fault diagnosis
　　中图分类号：th452 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）20-0046-02
　　0 引言
　　为使管道长距离输送天然气能连续进行，必须经增压站的输气动力设备对天然气增压，以克服其在管道流动中的摩擦阻力。wwW.11665.coM离心式压缩机组以其结构紧凑、重量轻、体积小、稳定工况范围宽等优点广泛用于天然气管道输送过程的增压。压缩机组大多是从国外进口，价格昂贵，由于输气工况变化较大，生产要求压缩机在重负荷下连续运转、性能安全可靠。天然气压缩机组发生故障的主要原因是由于零件表面的疲劳破坏，另外天然气中有毒气体引起的零件的表面腐蚀也加速了压缩机主要部件的表面损伤。为提高压缩机组的使用效率和运转可靠性，科学使用和管理设备，提高经济效益和社会效益，对输气压缩机组进行故障诊断具有重要意义。
　　1 离心式压缩机常见故障、原因及特征
　　离心式压缩机主要由机壳、叶轮、涡壳、轴承、轴、回流器、扩压器、密封装置以及平衡盘等部分组成。离心式压缩机属于旋转机械，因此大多数故障都和转子有关。
　　1.1 常见故障及原因分析 离心式压缩机组常见的故障有：轴承温度升高、转子振动大、转子轴位移大、噪声大、出口流量降低、喘振、旋转失速等。
　　①轴承温度升高。主要由润滑油供给不足或中断、润滑油含水、轴承与轴颈间隙小、进油温度高引起。
　　②油压急剧下降。原因在于主油泵故障、油管破裂、过滤器堵塞、油泵吸入管漏气、油箱油位过低等。
　　③喘振及旋转失速。发生喘振的原因是工艺操作参数波动较大，负荷降低时导致气量减小；吸入管路堵塞，入口压力下降；吸入温度升高，使相同转速下喘振压升比下降；出口压力升高，超过相同转速下的喘振压升比；开车、停车发生喘振。
　　旋转失速是机组在变工况工作情况下，调速系统不能及时作出正确的反应，造成机组的转速太高或太低而联锁跳车。故障原因是配气阀联动装置松动或卡涩现象、调速器迟缓率过大、调速器油位高。
　　④振动。振动是离心式压缩机组的主要问题，引起振动的原因较多。
　　1）转子不平衡。转子不平衡的主要原因有转子初始动平衡精度低、叶轮流道不均匀结垢、部件松动、转子弯曲等。
　　2）转子安装不对中或齿轮联轴节加工不良。
　　3）临界转速下共振。原因是转子系统处在临界转速下产生共振。
　　4）基础松动。松动现象是机器基座螺栓紧固不牢引起的。
　　5）结构共振。结构共振一方面是由于机器本身各部件之间的振动频率合拍引起的，另一方面是由于外界振动频率恰好与机器的涡动频率相同而造成的，或是由于外来激振力作用所产生的频率正好与机器本身某部件的振动频率相同。
　　6）其它较复杂的故障。转子与固定元件或密封片之间的摩擦引起的振动、轴弯曲变形或出现裂纹时的振动、当与机器相连接的管路存在不允许的扭矩时引起的振动，轴瓦间隙太大或太小引起的振动；此外还有压缩机叶片的磨损，轴的磨损等，这类故障突发性强，诊断方法还比较少，因为信息不太敏感。
　　⑤压缩机出口流量降低。由于密封间隙过大、吸入管路过滤器堵塞、原动机转速下降引起的故障。
　　⑥耗油量大。由于润滑系统工作不良，浮环磨损，收集器排油阀失灵等原因引起。
　　1.2 故障特征 离心式压缩机组常见的故障主要有以下特征：
　　①转子不平衡引起共振。主要特征：随着转速越高，振幅增长得

快；转速降低时，振幅趋近于零。
　　②临界转速引起共振。主要特征：振动和相位角在临界转速区域有较明显的变化；当转速在临界转速时振幅值达到最大，偏离临界转速时振幅下降。
　　③半速涡动。振幅较小，轴心轨迹大多呈椭圆形。
　　④油膜振荡。振幅很快增加。
　　⑤喘振。压缩机噪声和振动都十分强烈，压比、流量波动大，频率一般为低频。
　　2 针对输气动力设备故障诊断的数据挖掘技术
　　上述研究方法大多是对常规故障进行诊断。对作为输气动力设备的离心式压缩机而言，其突发性事故频繁，必然是有不易洞察的隐含故障，比如叶轮及轴的磨损类故障，故障信息不敏感，很难用常规方法进行诊断。因此对深层次的隐含故障进行诊断研究是亟需解决的问题。目前，对隐含故障诊断的研究不多，在国内的相关研究中，分别采用神经网络法、分形法等对隐含故障进行了映射或模式分类，但没有对输气动力设备诊断的研究。考虑输气动力设备的复杂性，必须深入“挖掘”其隐含故障关系，才能把握故障的特征并做出诊断、预报。
　　数据挖掘技术就是从大量、不完全、模糊、随机、有噪声的数据中，综合运用数理统计、计算智能、人工智能、模式识别等先进的技术手段，提取出潜在的、有用的信息和知识。对于较复杂难以用一般方法诊断的隐含故障采用数据挖掘技术进行诊断，提前做出预报以避免突发性故障的发生，可以有效保证输气工作的正常进行。
　　目前，常用的数据挖掘技术方法包括：粗集理论（rs）、人工神经网络（ann）、遗传算法（ga）、统计分析方法等。使用时可以将这些数据挖掘技术相结合，取长补短，以达到更好的效果。在故障诊断中运用数据挖掘集成技术建立故障诊断的模型，对于复杂、隐含的故障，常通过逐步缩小不确定数据的范围来挖掘其隐含的、复杂的关系。
　　参考文献：
　　[1]张来斌，王朝晖，樊建春.机械设备故障诊断技术及方法. 北京：石油工业出版社，2000.
　　[2]夏火松.数据仓库与数据挖掘技术.北京：科学出版社，2004.
　　[3]陈宗华等.大型离心式压缩机组常见故障原因及分析.石油化工设备技术，2004（1）：47-52.
　　[4]刘天军等.小波分析在天然气传输系统压缩机故障检测中的应用.压缩机技术，2002（5）：16-17.
　　[5]蒋涛等.数据挖掘在柴油机故障诊断中的应用.机械，2004（7）：53-55.
　　[6]王洪元等.数据挖掘技术在故障诊断中的应用.江苏石油化工学院学报，2001（10）：42-44.