空壓機在線分析系統(tǒng)包含了在線監(jiān)測與在線故障診斷2個方面的技術(shù)。在線監(jiān)測由安裝在每套空壓機組各監(jiān)測部位的信號傳感器和數(shù)據(jù)采集箱組成，用于采集各種現(xiàn)場信號，如振動信號，軸位移，鍵相（兼轉(zhuǎn)速測量）以及緩變量信號（如溫度，壓力等）；數(shù)據(jù)采集箱將上述信號統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為4～20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬信號送入到計算機進行在線顯示，通過顯示屏就可以很清楚地看到風(fēng)機現(xiàn)場運行狀況，如前后軸承，變速機瓦座的振動值，轉(zhuǎn)速測定值及軸位移變化情況等。

　　在線故障診斷由安裝在計算機內(nèi)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)組成。軟件從振動信號中全面地提取診斷信息，提供了包括波形頻譜圖，軸心軌跡圖，振動趨勢圖，過程振動趨勢圖，極坐標(biāo)圖，軸心位置圖等強大豐富的圖譜分析和診斷功能，可以分析的數(shù)據(jù)類型包括實時數(shù)據(jù)，5種趨勢數(shù)據(jù)（小時，天，周，月，年），歷史數(shù)據(jù)以及啟停機等數(shù)據(jù)。

　　2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

　　2.1信號監(jiān)測點的分布

　　系統(tǒng)監(jiān)測的信號分為振動信號及非振動信號，其中非振動信號有排氣溫度和壓力，瓦溫，潤滑油壓，油箱油位，負(fù)壓，冷卻后油溫，新水壓力和溫度，循環(huán)水壓力和溫度，電機瓦溫，電機定子溫度，電機電壓和電流等大量信號。這些信號的一個共同特點是，信號的幅度相對于振動信號是緩慢變化的，因此在該系統(tǒng)中又稱之為"緩變量".

　　振動信號主要有增速箱和空壓機轉(zhuǎn)子的X和Y方向軸振動，瓦振，軸位移等信號，其共同特點是，在設(shè)備正常運轉(zhuǎn)時，其傳感器的輸出幅度為零；當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常現(xiàn)象時，其幅度會在極短的時間內(nèi)（毫秒級）出現(xiàn)急劇變化，因此在該系統(tǒng)中又稱之為"瞬變量".

　　2.2部分信號

　　2.2.1鍵相信號

　　鍵相信號是用來準(zhǔn)確描述振動相角的，而相角的測量可用來描述某一特定時刻機器轉(zhuǎn)子的位置。相角測量系統(tǒng)能夠確定每一傳感器信號上對應(yīng)的機器轉(zhuǎn)子的"高點"相對轉(zhuǎn)子上某一固定點的位置，通過確定機器轉(zhuǎn)子上"高點"的位置，就可能確定機器的平衡狀態(tài)和機器轉(zhuǎn)子上殘留的非平衡重的位置。機器轉(zhuǎn)子平衡狀態(tài)的改變將引起高點的變化，這種變化通過相角變化而顯示出來。

　　2.2.2軸位移信號

　　軸位移信號用來準(zhǔn)確描述壓縮機轉(zhuǎn)子止推環(huán)法蘭和止推軸承之間的相對位置。壓縮機轉(zhuǎn)子在高速運行中，由于各種因素，諸如載荷，溫度等的變化，轉(zhuǎn)子在軸向會有所移動。軸向位置監(jiān)測的主要目的是為了保證消除轉(zhuǎn)子和定子之間的軸向摩擦。軸向止推軸承的故障可能是壓縮機*嚴(yán)重的故障。

　　2.2.3溫度信號

　　徑向和軸向軸承的巴式合金襯的溫度現(xiàn)在正變得越來越重要，空壓機運行時它們的溫度不能超過80℃。找出溫度數(shù)據(jù)和振動測量結(jié)果以及溫度數(shù)據(jù)和位置測量結(jié)果之間的關(guān)系有助于及時發(fā)現(xiàn)機器可能存在的故障。

　　2.3系統(tǒng)設(shè)備的配置

　　1~4#PLC分別負(fù)責(zé)1~4#空壓機組的機械振動信號的采集和處理，5#PLC則負(fù)責(zé)4個空壓機組的所有緩變量信號（如溫度，壓力，流量和電流等）的采集和處理。

　　中心服務(wù)器是整個系統(tǒng)的核心部分。服務(wù)器基于客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)模式，采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP通信協(xié)議，向系統(tǒng)提供內(nèi)部局域網(wǎng)功能。它具有齊全的信號分析功能，對各個機組在不同時刻，不同狀態(tài)下的動態(tài)信號快速，準(zhǔn)確地進行各種分析和數(shù)據(jù)處理，并以各種圖譜表現(xiàn)在界面上。在服務(wù)器上配置的故障診斷專家系統(tǒng)具有征兆獲取，自動診斷，對話診斷以及診斷結(jié)果的存儲等功能，保證了系統(tǒng)的先進性和診斷結(jié)果的可靠性。

　　在系統(tǒng)局域網(wǎng)上，根據(jù)具體的使用需求以及崗位操作人員的分工情況，可以配置多臺瀏覽站PC.采用工業(yè)組態(tài)方式，能夠在線編輯所要監(jiān)測的數(shù)據(jù)和表現(xiàn)形式（如結(jié)構(gòu)示意圖，棒圖，表格和數(shù)字等），以及調(diào)用任意機組的各種數(shù)據(jù)和分析圖形。

3故障診斷的實例圖形

　　在3#機某次停機之前，系統(tǒng)已經(jīng)捕捉到大量故障信息。3#機（ZD3）11X測點的振動趨勢圖和波形頻譜圖，在5月8日左右，振動已經(jīng)出現(xiàn)明顯異常，對其進行波形頻譜分析，發(fā)現(xiàn)振動波形有明顯的沖擊脈沖，顯示有故障。

　　隨后機組波形頻譜圖出現(xiàn)動靜碰撞摩擦的顯著特8自動化應(yīng)用www.auto-apply.com系統(tǒng)解決方案征（振動波形出現(xiàn)削波現(xiàn)象），其他振動測點也有類似現(xiàn)象。由于故障進一步的惡化，*終不得不停機。

　　本次離心式壓縮機轉(zhuǎn)子碰磨設(shè)備事故的原因：壓縮機定子部分的二級隔板存在制造缺陷，有明顯的砂眼和裂紋，經(jīng)過長期的振動，機殼上部隔板斷裂，下落，造成轉(zhuǎn)子與定子密封的輕微磨擦，此時壓縮機的徑向振動發(fā)生變化，有沖擊脈沖出現(xiàn)，隨著磨擦的進一步加劇，止推軸承損壞，轉(zhuǎn)子發(fā)生軸向位移，繼而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與定子的全周磨擦，磨擦引起的熱變形使轉(zhuǎn)子彎曲，又加大了轉(zhuǎn)子的偏心量，*終發(fā)展為壓縮機振動突然變大，造成壓縮機軸瓦，轉(zhuǎn)子和隔板的損壞。

　　4系統(tǒng)的應(yīng)用效果

　?。?）實現(xiàn)了對設(shè)備運行狀態(tài)的動態(tài)管理。系統(tǒng)能實現(xiàn)24h不間斷地對現(xiàn)場機組各測點的振動數(shù)據(jù)及溫度，壓力，軸位移，流量，電流等過程參數(shù)進行在線監(jiān)測，并通過各種圖形，圖譜及數(shù)據(jù)表格等形式進行動態(tài)顯示，對有關(guān)數(shù)據(jù)進行存貯和分類管理，實現(xiàn)當(dāng)班，當(dāng)天，當(dāng)月，當(dāng)年等歷史數(shù)據(jù)的再現(xiàn)，進一步形成各種趨勢分析結(jié)果。

　?。?）提供了完善的保護功能。特別是在起停機階段，能夠提供整個過程各種信號參量之間的相關(guān)趨勢及隨時間變化趨勢，非常直觀。當(dāng)機組運行異常時，還具有聲，光超限報警和梯度報警功能，各種監(jiān)測結(jié)果可以隨時進行打??；同時能完成與管理機的實時通信，便于上級主管部門及時掌握機組的運行狀況。

　?。?）為科學(xué)，準(zhǔn)確的設(shè)備在線故障分析診斷提供了可能。系統(tǒng)配置的智能故障診斷系統(tǒng)能通過在線監(jiān)測系統(tǒng)提供的運行機組各種特征參數(shù)變化的識別，運用故障診斷專家系統(tǒng)對這些變化進行綜合分析，準(zhǔn)確判斷各種故障點及嚴(yán)重程度，為設(shè)備維護和管理人員合理決策提供可靠的依據(jù)。

　?。?）提高了設(shè)備運轉(zhuǎn)率，減少了崗位操作人員的勞動強度，延長了設(shè)備的使用壽命，減少工作量。當(dāng)機組個別部位發(fā)現(xiàn)異常時，根據(jù)在線數(shù)據(jù)對一些異?，F(xiàn)象進行分析，判斷，可以避免許多不必要的停機。這樣使維護工作量較以前大大減少，也相應(yīng)減少了設(shè)備的頻繁起停次數(shù)和損耗。

　?。?）為確定*佳檢修時機和制定合理檢修方案提供了依據(jù)。利用在線監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)合故障診斷技術(shù)，在設(shè)備負(fù)載運行即不停機的情況下，對設(shè)備的各種狀態(tài)參數(shù)進行監(jiān)測和分析，判斷其是否存在異?；蚬收?，故障的部位，原因及嚴(yán)重程度，避免以前停機后檢查才能發(fā)現(xiàn)確切故障原因的狀況，不但為檢修節(jié)約了時間，而且使檢修方案的制定更加科學(xué)，合理，提高了設(shè)備的檢修質(zhì)量。

　　（6）系統(tǒng)具備強大的數(shù)據(jù)管理，高速傳輸和共享功能，為企業(yè)今后實現(xiàn)大規(guī)模設(shè)備遠程集中管理和監(jiān)測奠定了基礎(chǔ)。

　　5結(jié)語

　　在線分析系統(tǒng)在2006年初投用，經(jīng)過不斷的總結(jié)和摸索，取得了很好的效果。在此基礎(chǔ)上，又對CO2壓縮站的6臺CO2壓縮機進行了在線分析系統(tǒng)的改造，2個系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)連接成一體，形成了一個完整的"中州分公司壓縮機在線分析系統(tǒng)"，使得設(shè)備在線分析技術(shù)得到了推廣應(yīng)用。