沖擊傳感器的應用研究

0 引 言
往復壓縮機的機械故障診斷是一個(gè)引起廣泛關(guān)注的研究課題。往復式壓縮機的工況與旋轉式壓縮機有很大差別，用于離心機的傳統振動(dòng)監測和分析技術(shù)，不能成功地用于往復機。美國南加里佛尼亞洲一家工廠(chǎng)有五臺大型往復壓縮機，幾年前，其中一臺壓縮機發(fā)生連桿斷裂的嚴重事故，但傳統的振動(dòng)檢測系統卻沒(méi)有發(fā)出預警信號。國內工業(yè)現場(chǎng)大型往復壓縮機的重大事故也發(fā)生過(guò)多起，僅南京某廠(chǎng)從1996年以來(lái)，共發(fā)生了12起活塞桿斷裂事故，平均每年發(fā)生一起。往復壓縮機沒(méi)有狀態(tài)監測系統以及使用不可靠的監測系統的狀況不能再繼續下去，必須尋找一種更好的檢測方法來(lái)防止事故重復發(fā)生。在此提出使用沖擊傳感器來(lái)檢測機械松動(dòng)，進(jìn)而防止因松動(dòng)進(jìn)一步擴展所帶來(lái)的部件裂縫甚至斷裂的嚴重后果。沖擊傳感器開(kāi)辟了監測往復機以及類(lèi)似機器機械故障的一種全新思路，具有很好的發(fā)展前景。

1 IT6810系列沖擊傳感器的工作原理
旋轉式壓縮機的振動(dòng)信號帶有一種相對穩定的模式，而往復機的振動(dòng)信號含有大量暫態(tài)的、不穩定的、瞬變的沖擊成分，試圖準確分析每一個(gè)成分對應于什么機理是一件很困難的工作。沖擊傳感器的思路是，所有這些暫態(tài)的、不穩定的、瞬變的成分本身能否用來(lái)構成一種新的有效的監測模式，也就是不再沿用旋轉式壓縮機檢測穩態(tài)模式的方法，而是檢測往復機所獨有的換向運動(dòng)所產(chǎn)生的沖擊，通過(guò)沖擊的程度來(lái)預示可能存在的螺栓松動(dòng)、間隙增大、閥片裂縫，以及很多往復機通?？赡馨l(fā)生的失效形式。
這樣一種假設是合乎邏輯的：在正常情況下，往復機應當具有某種沖擊“模式”。這種沖擊模式是指在一段給定時(shí)間內發(fā)生沖擊事件的幅度和次數。偏離正常狀態(tài)時(shí)，例如螺栓或配合處發(fā)生松動(dòng)、運動(dòng)部件內部出現裂縫等，都將導致沖擊模式的明顯變化。正常模式的確定在一定程度上帶有經(jīng)驗數據的性質(zhì)，而不是通過(guò)理論推算而來(lái)，但在實(shí)踐中被證明是可行的。在這一點(diǎn)上，很像最初靠富有經(jīng)驗的技術(shù)人員或工人，用一根鐵棒敲敲打打，再用耳朵傾聽(tīng)機器內部的聲音來(lái)確定機器的運行狀態(tài)一樣，方法看起來(lái)很古老，但卻有效。沖擊傳感器用來(lái)感受高幅度、短時(shí)間的尖脈沖，這個(gè)特點(diǎn)表征了往復機中存在的大多數潛在的問(wèn)題。這些尖脈沖在穩定狀態(tài)振動(dòng)信號的總能量中并不占有明顯的比重，它們在用于檢測旋轉式壓縮機的傳統信號處理的過(guò)程中往往顯現不出來(lái)。而在沖擊傳感器中，專(zhuān)門(mén)的峰值檢測電路在規定的時(shí)間長(cháng)度內捕捉和計算超出閾值的沖擊事件的次數，這種記數方法在實(shí)踐中被證明是非?？煽康?，從而形成了沖擊傳感器的工作原理。

2 沖擊傳感器的安裝與設置
2．1 沖擊傳感器選型
南京一大型石油化工股份有限公司芳烴廠(chǎng)的GB302D氫氣壓縮機是一臺二級四缸、臥式、H型對稱(chēng)平衡往復式活塞壓縮機。為了檢測包括機械松動(dòng)以及由此引發(fā)的連桿斷裂等嚴重事故在內的壓縮機不正常工作狀態(tài)，決定安裝美國METRIX公司于2005年推出的沖擊傳感器。由于生產(chǎn)現場(chǎng)有防爆要求，故選用了帶防爆盒的IT6812型傳感器。