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引起廣泛關注的研究課題。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監測和分析技術，不能成功地用于往復機。美國南加里佛尼亞洲一家工廠有五臺大型往復壓縮機，幾年前，其中一臺壓縮機發生連桿斷裂的嚴重事故，但傳統的振動檢測系統卻沒有發出預警信號。國內工業現場大型往復壓縮機的重大事故也發生過多起，僅南京某廠從1996年以來，共發生了12起活塞桿斷裂事故，平均每年發生一起。往復壓縮機沒有狀態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防止事故重復發生。在此提出使用沖擊傳感器來檢測機械松動，進而防止因松動進一步擴展所帶來的部件裂縫甚至斷裂的嚴重后果。沖擊傳感器開辟了監測往復機以及類似機器機械故障的一種全新思路，具有很好的發展前景。

1 IT6810系列沖擊傳感器的工作原理
旋轉式壓縮機的振動信號帶有一種相對穩定的模式，而往復機的振動信號含有大量暫態的、不穩定的、瞬變的沖擊成分，試圖準確分析每一個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，所有這些暫態的、不穩定的、瞬變的成分本身能否用來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模式的方法，而是檢測往復機所獨有的換向運動所產生的沖擊，通過沖擊的程度來預示可能存在的螺栓松動、間隙增大、閥片裂縫，以及很多往復機通常可能發生的失效形式。
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間內發生沖擊事件的幅度和次數。偏離正常狀態時，例如螺栓或配合處發生松動、運動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驗數據的性質，而不是通過理論推算而來，但在實踐中被證明是可行的。在這一點上，很像最初靠富有經驗的技術人員或工人，用一根鐵棒敲敲打打，再用耳朵傾聽機器內部的聲音來確定機器的運行狀態一樣，方法看起來很古老，但卻有效。沖擊傳感器用來感受高幅度、短時間的尖脈沖，這個特點表征了往復機中存在的大多數潛在的問題。這些尖脈沖在穩定狀態振動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程中往往顯現不出來。而在沖擊傳感器中，專門的峰值檢測電路在規定的時間長度內捕捉和計算超出閾值的沖擊事件的次數，這種記數方法在實踐中被證明是非常可靠的，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的GB302D氫氣壓縮機是一臺二級四缸、臥式、H型對稱平衡往復式活塞壓縮機。為了檢測包括機械松動以及由此引發的連桿斷裂等嚴重事故在內的壓縮機不正常工作狀態，決定安裝美國METRIX公司于2005年推出的沖擊傳感器。由于生產現場有防爆要求，故選用了帶防爆盒的IT6812型傳感器。