本文以典型4缸API 618標準的往復壓縮機組為例，簡單介紹下往復機的狀態監測應用配置方案。

• 往復機狀態監測傳感器測點布置示意圖：
  

• 擬配置測點清單（二次高壓壓縮機，4缸）：
  

• 傳感器及硬件配置介紹：
  

• 鍵相信號（Crankcase Reference Position Keyphasor）

往復機鍵相信號，可采用標準鍵相或多事件鍵相。

多事件鍵相系統與傳統的標準鍵相系統不同，它使用電渦流傳感器對曲軸上的多輪齒盤進行監測，除了可以提供每轉一次的參考點以外，還可以每旋轉30度就提供一個精確的參考計時信號（電壓脈沖）。產生的信號可用于監測系統作為準確的曲軸位置參考。多事件鍵相系統，可以幫助氣缸壓力測量獲得更準確的測量結果并提供更精確的壓力-流量曲線（P/V曲線）。

多事件鍵相的多齒輪盤可安裝在軸靠近驅動器的外側，通常要求在驅動軸上鉆孔和開孔。也可根據用戶機械結構特征，設計提供在軸上安裝圓箍式（由兩個半圓環組成）的齒輪盤，更方便安裝。標準鍵相每轉一次的參考點通常與1號氣缸的頂頭中心位置對齊?；钊麠U位置和氣缸壓力監測都需要使用鍵相參考信號。

• 主軸承溫度（Main Bearing temperatures）

曲軸主軸承溫度高表明設備有與油膜軸承相關的故障，如過載，軸承疲勞或潤滑油不足。測量主軸承溫度和其它相關的過程參數可以幫助確定發動機的整體運行狀況。

可以在設備制造過程中在主軸承蓋上打鉆開孔以安裝溫度探頭，也可以在設備安裝完成后，移開軸承蓋，再打鉆開孔，安裝溫度探頭。

• 缸體振動（Crankcase Frame Vibration）

對稱平衡式壓縮機上的氣缸作用在曲軸上的力從物理上講能相互抵消，但是當過程發生變化，如閥門卸載或閥門損壞時，其作用在機器上的壓力會產生不平衡。這些壓力經過軸承傳送到殼體，使曲軸在一或兩倍的機器運行速度上振動。其機械轉速的 ?倍頻到2倍頻的諧波上也會產生同樣的影響。這些倍頻處的幅值過大顯示了機器有機械或運行問題。

壓電式速度傳感器可對這種往復式壓縮機旋轉振動傳送到壓縮機殼體的機械振動提供理想的監測。壓電速度傳感器沒有磁電速度傳感器安裝方向的敏感問題，同時比標準壓電加速度傳感器在壓縮機低轉速時又具有更好的信噪比。

壓電速度傳感器和監測模塊可檢測的典型的運行問題包括：

?由于壓差異?；驊T性失衡而產生的不平衡

?基礎松動（如砂漿或墊片損壞）

?連桿負荷過大引起的力矩過高

壓電速度傳感器最佳的安裝位置在殼體上每對氣缸之間水平于軸的地方。傳感器的安裝最好與軸的中分線水平，其位置正好位于壓力作用于機器的方向上。

• 十字頭振動（Crosshead Vibration）

安裝于十字頭上的加速度傳感器能檢測出由沖擊所引起的機械故障，如十字頭松動，液體吸入氣缸或連桿與套筒間隙過大。

由于沖擊引起的是高頻振動，因此加速度傳感器比速度式傳感器更適合于沖擊類的機械故障測量。在正常情況下，其振動很小，當產生沖擊時，其振動增大，振動波形在每次沖擊中表現了如圖示中的典型的振鈴響應。通過觀察加速度波形，可以很明顯地看到每次沖擊時產生的大幅度的振動幅值增加。

通過加速度傳感器進行振動監測可以檢測以下機械故障：

? 液體吸入氣缸.

? 十字頭間隙過大

? 十字頭螺母或螺栓松動

? 活塞銷圈間隙過大

? 整體動力壓縮機的動力缸爆裂 

• 十字頭滑塊溫度（Shoe Temperature）

連續監測十字頭滑塊溫度可以提供有用的滑塊故障信息，如過載，疲勞，潤滑油不足。

RTD或TC可以安裝在十字頭的上部或底部。要求溫度探頭盡量靠近十字頭滑塊以獲得精確的測量。

• 壓力填料溫度（Pressurised Packing Temperature）

壓力填料最初設計用于防止腐蝕性的氣體從氣缸中泄漏而進入隔離片和曲軸。隨著揮發性有機合成物泄漏問題的增多，壓力填料軸封變得越來越普遍。連續監測壓力填料溫度可以提供有用的填料故障信息，如異常磨損，冷卻不充分，潤滑不足。可對高和中壓填料軸封進行壓力填料溫度監測。

將RTD或TC盡量靠近填料安裝。通常，在填料外殼的邊緣將溫度探頭插入到殼體內進行測量，這是比較好的壓力填料殼體溫度測量方法。

• 活塞桿位置（Rod Position）

往復式壓縮機通常用滑動帶以減小氣缸套磨損和由于活塞與氣缸接觸帶來的損害?；瑒訋У闹饕獑栴}是當機器運行中，在活塞與氣缸接觸之前，產生多大的磨損時需要停機。

活塞桿位置(沉降/位移)監測模塊設計用于監測活塞桿相對于氣缸膛理想中心的位置。根據組態數據定義一個圓形的可運行區。根據此定義的可運行區，當活塞桿以任何方向距離氣缸壁距離過近，將生成報警或危急信號。

活塞桿位置監測系統連續監測十字頭松動，活塞桿彎曲和往復式壓縮機的每個氣缸的滑動區狀況。監測具有以下特點：

• 連續在線監測活塞桿移動的最大幅度和方向以及具有最大幅度時的曲柄角度，從而可以在必要時進行支撐環替換或十字頭維修以延長壽命。

• 氣缸壓力（Cylinder Pressure）

檢測往復式壓縮機整體運行狀況的最有效的方法就是監測氣缸壓力。對每個壓縮機氣缸的內部壓力進行在線監測，可以實現對氣缸壓力，壓縮比，尖峰活塞桿負荷以及活塞桿反向的連續監測，從而可以獲得吸氣閥，排氣閥，活塞環，填料軸封和十字頭銷的狀態信息。

氣缸壓力通過永久安裝在每個氣缸膛上的壓力傳感器進行監測。氣缸壓力和曲軸位置用于連續的狀態監測和性能計算。對每個連續監測點都可以分別進行報警和危急設定點設置。

• 閥門溫度（Valve Temperature）

吸氣和排氣閥通常是往復式壓縮機中維修率最高的部件。故障閥會明顯降低壓縮機的效率。溫度監測模塊能夠顯示壓縮機閥門溫度并幫助管理往復設備。

采用閥門溫度監測所帶來的好處有：

早期確定損壞和有故障的閥門。損壞的閥門會導致容量變小，效率降低或由于閥門部件落入氣缸而損壞氣缸套。

確定活塞頭與曲柄端之間是否有由于活塞環的損壞或磨損而帶來的氣體泄漏。

在正常運行條件下，閥門附近的氣體溫度增加是閥門故障的首要表現。溫度監測模塊提供了閥門溫度變化的早期警報，并幫助操作員找到故障閥門。操作員應利用趨勢顯示跟蹤溫度數據變化，因為當泄漏持續發展，閥門的溫度將恢復到正常。

在壓縮同一種氣體時，發生泄漏的氣閥溫度會高于正常值，引起氣閥蓋溫度升高。由于每個閥門的正常運行溫度隨著負荷、氣量和周圍溫度的變化而不同，所以必須比較在相同過程工況下相似閥門的溫度。監測這些閥門之間的溫度差可以提供早期和可靠的閥門性能降低指示。閥門卸載會影響閥門溫度而引起較大的溫度變化。在這種情況下，在閥門卸載前旁路此通道以減少對閥門組的影響。泄漏的活塞環會因為對活塞兩側的氣體反復工作而引起整個氣缸的溫度增加。因此，監測絕對閥門溫度的變化也很重要。如果同一個氣缸的所有閥門溫度不是因為過程變化或潤滑問題而增加，那么很有可能是因為活塞環泄漏?；钊h泄漏會導致吸氣和排氣側的閥門溫度都升高。同理，氣缸曲軸側的所有閥門溫度增加說明了氣缸填料泄漏。

TC或RTD應盡量靠近閥門安裝。對于老式籠式閥門，溫度探頭需要安裝在閥門蓋上。對于新式環型閥門蓋，可將溫度探頭安裝在氣道中。直接在閥門蓋內安裝熱井伸入氣道。熱井應盡量伸入氣道。

文章來源：雷神能源