往复设备诊断技术成功应用案例介绍.docVIP

Windrock往复设备诊断技术在中国的成功应用案例介绍 Windrock公司在国外拥有大量成熟应用和成功案例，行业包括军事、石化、油田、船舶、铁路等。国内从2001年开始接触，目前在中石油吐哈油田、西南油气田及北京信息科技大学都有成功应用，并承接海洋石油柴油发电机组的状态监测与故障诊断服务。 以下就发动机诊断出的成功案例举例： 吐哈油田天然气发动机点火提前角故障 点火提前角偏小，则在活塞下行更远距离才达到燃烧压力峰值，致使发动机做功能力降低，浪费燃料，同时使缸内和排气温度升高，使缸壁的冷却效果降低，润滑状况变差，磨损加剧。 图2是该发动机3＃动力缸20个工作循环的压力曲线，其它3个缸的压力曲线与此类似。图中箭头所指位置应该出现在上止点位置。虽然压力曲线平稳、重合性很好，但是燃烧起始压力滞后8°，排气温度偏高约20℃，多次发生因排气温度高导致报警停机。原因判明，调整磁电机点火角度后，四个缸的排气温度降低为385℃、381℃、376℃、387℃。 表1 温米2#原料气发动机四个动力缸性能表 图2 3＃动力缸20个工作循环的压力曲线 活塞环漏气故障 DPC800是二冲程发动机，其换气过程如下：在做功冲程，活塞向后移动，同时压缩增压室内的空气，当移到排气口露出时，燃烧室内废气向外排出，当活塞移到进气口露出时，增压室内的压缩空气从进气口压入气缸内，活塞移动到下止点后再反向移动时，增压室的容积开始增大，当压力低于外界大气压时，在气体压差的作用下，进气阀打开，新鲜气体进入增压室，如图11所示。 图、C200发动机4#动力缸的压力曲线 图12、DPC800发动机换气示意图 C2004＃动力缸20个工作循环的压力曲线，在做功冲程的后期，活塞向后移动到排气口露出时，缸内压力开始下降，等到进气口也露出时，缸内压力应降到最低。而图11中的压力曲线直到活塞回移遮住进气口时，压力才降至最低。这说明由于燃烧室内的高压废气通过活塞环漏进增压室内，使增压室气体压力升高。当活塞移动露出进气口时，增压室内的气体通过进气口进入气缸，因为增压室内的压力较高，此时缸内的压力并不降到最低。随着活塞继续前移，增压室内的容积增大，压力开始降低，同时从进气口进入的气体把缸内的废气从排气口扫出，压力进一步下降，直到活塞移动遮住排气口时，缸内气体开始压缩，压力开始上升。图中峰值燃烧压力角达到30°，比正常值落后8～10°。这也表明，由于活塞环的漏气，使缸内压力上升较慢，并且进入缸内的空气含有上一工作循环的废气，使缸内的氧气含量减少，燃烧速度变慢。 图、C200机4＃动力缸磨损图 停机检查，活塞环磨损密封不严，缸壁磨出条纹状浅槽。若继续运行，大量高压高温燃气漏过活塞环与缸壁的密封面，造成缸壁和活塞环润滑变差，活塞环磨损加剧，严重时可使活塞与缸壁产生熔着磨损。 排气门不但承受因自身惯性力和气门弹簧力产生的交变冲击载荷，还要承受高温高速废气的冲刷。在排气过程中，由于燃烧不完全所结成的碳粒，随着废气冲出气缸而通过排气门时，有些碳粒被夹在密封锥面上，这种碳粒在随后行程中又被高温燃气点燃，渐渐在密封锥面上烧出麻点。再加上燃气的化学腐蚀作用，使排气门密封锥面产生严重磨损，致使气门密封不严，高温燃气从缝隙中窜出，使气门和气门座烧蚀。 图7、1-K2A发动机右排8个缸的超声波波形 图5、右6缸气门和气门座磨损 图6、右6缸气门导管磨损 图7是丘陵1-K2A发动机右3缸和右6缸排气门漏气的超声波波形。在压缩冲程的后期和做功冲程的前期，随着缸内容积的减小和可燃混合气的迅速燃烧，缸内压力急剧上升，缸内与排气管内的压差也随着增大，缸内的高压气体便从密封不严的排气门急速向排气管内漏出，产生较强的超声波噪声。随着气体持续从排气门漏出，当排气门正常开启时，缸内压力已较低，气门与气门座产生的狭缝已不再产生明显的排气噪声。 4吐哈油田鄯善C200压缩机3#缸活塞连杆大头瓦磨损 鄯善轻烃C-200原料气压缩机组2006-9-25定期监测时发现3#压缩缸十字头振动在活塞杆受力换向时出现了异常信号（见图1），经过对高频、低频振动信号分析，判断可能是该连杆大小头瓦间隙或十字头间隙过大或连接件存在松动，停机检查发现连杆大头瓦巴士合金涂层全部脱落，而且上、下瓦在受力换向的部位都有一条细小横向裂纹和局部拉伤（见图2）。由于发现及时，避免了一次重大机械事故发生，将损失降到了最低。 9260通过采集压缩机轴侧和盖侧压力曲线，可以自动获取气体作用在活塞杆上的合力，定相的活塞杆受力曲线、结合定相振动曲线可以反映出大头瓦磨损故障。 排气管 增压室 进气阀 活塞 燃烧室 排气门关 排气门开 排气门开 排气门关 进气门开 进气门开 进气门关 进气门关 活塞杆合力 气体合