阅读说明：本技术 一种基于示功图的往复式压缩机反向角检测系统 (A kind of reciprocating compressor reflex angle detection system based on indicator card ) 是由 彭灼华 秦杰 户佐金 王有富 卢荣富 于 2019-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于示功图的往复式压缩机反向角检测系统,具体涉及压缩机检测技术领域,包括主控单元、存储单元和显示单元；所述主控单元的输入端设有压力获取单元和输入单元,所述存储单元连接有数据计算单元,所述数据计算单元还与主控单元和显示单元连接；所述压力获取单元具体为多个压力传感器,多个所述压力传感器设置于往复式压缩机的内部,包括连杆压力传感器和十字头销压力传感器,用于检测压缩机综合活塞力<I>Fp</I>,所述数据计算单元用于将压力获取单元获取的数据进行计算。本发明相较于传统的缸壁开孔获取气缸内动态压力的方式,操作简单,且数据的准确性高,便于推广示功图法在往复式压缩机故障诊断领域中的应用。(The reciprocating compressor reflex angle detection system based on indicator card that the invention discloses a kind of, and in particular to compressor detection technique field, including main control unit, storage unit and display unit；The input terminal of the main control unit is equipped with pressure acquiring unit and input unit, and the storage unit is connected with Data Computation Unit, and the Data Computation Unit is also connect with main control unit and display unit；The pressure acquiring unit is specially multiple pressure sensors, and multiple pressure sensors are set to the inside of reciprocating compressor, including connecting rod pressure sensor and crosshead pin pressure sensor, for detecting compressor multiple piston load Fp , the Data Computation Unit is for calculating the data that pressure acquiring unit obtains.The present invention obtains the mode of dynamic pressure in cylinder compared to traditional casing wall aperture, easy to operate, and the accuracy of data is high, convenient for promoting application of the indicator diagram method in reciprocating compressor fault diagnosis field.)

一种基于示功图的往复式压缩机反向角检测系统

技术领域

本发明涉及压缩机检测技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于示功图的往复式压缩机反向角检测系统。

背景技术

往复活塞压缩机拥有最为广褒的性能参数覆盖，容积流量吸排气压力和轴功率等参数最为宽泛。因此被广泛用于石油天然气工业的集气外输、油气加工、注储千气、气举排水采气、气举采油、注气和原油稳定等。

往复式压缩机在使用中发现连杆小头衬套存在有时烧损的问题，据分析这直接和连杆小头衬套的润滑不良有关。导致连杆小头衬套润滑不良的原因很多，如油道堵塞、油压低、活塞杆负荷不能反向等，其中活塞杆负荷反向问题是影响连杆小头衬套润滑的最重要原因。

活塞杆负荷反向必须要持续--定的时间，以允许润滑油充分进入并发挥作用。这个时间以曲轴转”角来表示称为“反向角。在往复式压缩机在线监测诊断系统中，通常采用在气缸缸壁上直接开孔的方式获取气缸内的动态压力。但由于这种测取动态压力的方式实际操作比较困难，缸壁开孔对气缸强度也带来较大风险，因而制约了示功图法在往复式压缩机故障诊断领域中的广泛应用。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于示功图的往复式压缩机反向角检测系统，通过设置压力获取单元，在往复式压缩机内部设置压力传感器，监测压缩机工作过程中的实时压力数据，获取压缩机综合活塞力，将其与压缩机的基础性能参数混合并进行计算，获取压缩机在工作过程中其内部各项压力在工作过程中的变化，同时利用压缩机内部的压力变化，获取压缩机的反向角值的大小，相较于传统的缸壁开孔获取气缸内动态压力的方式，操作简单，且数据的准确性高，便于推广示功图法在往复式压缩机故障诊断领域中的应用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于示功图的往复式压缩机反向角检测系统，包括主控单元、存储单元和显示单元；

所述主控单元的输入端设有压力获取单元和输入单元，所述存储单元连接有数据计算单元，所述数据计算单元还与主控单元和显示单元连接；

所述压力获取单元具体为多个压力传感器，多个所述压力传感器设置于往复式压缩机的内部，包括连杆压力传感器和十字头销压力传感器，用于检测压缩机综合活塞力Fp，所述数据计算单元用于将压力获取单元获取的数据进行计算，将计算后的数据绘制为示功图并进行示功图输入；

所述数据计算单元利用BFS算法对获取的示功图进行图形搜索，从示功图的根节点开始，沿着示功图的宽度遍历图的节点，当节点均被访问时，停止节点遍历；

所述输入单元用于输入系统所检测往复式压缩机的性能参数，所述存储单元用于对系统在运算过程中产生的数据和结果进行存储，所述存储单元具体为可插拔式tf卡，所述显示单元用于显示数据计算单元处理后的数据和压缩机方向角相关的各类数据；

所述主控单元用于为系统在运行的过程中提供运算和数据处理的性能支持。

在一个优选地实施方式中，所述输入单元输入的性能参数包括压缩机内部气体力Fg，活塞惯性力I，活塞往复摩擦力Fr和压缩机曲柄销半径r。

在一个优选地实施方式中，所述数据计算单元对示功图的处理具体包括如下步骤：

步骤一，首先将根节点放入示功图的坐标系中；

步骤二，从示功图坐标系中取出第一个节点，并检验它是否为目标，如果找到目标，则结束搜寻并回传结果；

步骤三，如未找寻目标，将它所有未检验过的示功图数值加入示功图的坐标系中；

步骤四，若队列为空，即图中没有欲搜寻的目标，结束搜寻。

一种基于示功图的往复式压缩机反向角检测系统的检测方法，具体包括如下步骤：

步骤一，启动往复式压缩机进行工作，当压缩机曲轴处于任意转角时，压力获取单元工作，压缩机内的连杆压力传感器和十字头销压力传感器检测的值累积叠加，获取压缩机综合活塞力Fp；

步骤二，压缩机综合活塞力Fp会先作用在十字头销上，并沿连杆传递，且连杆为活动状态，主控单元设定连杆与气缸轴线的活动夹角为α，并将压力获取单元获取的数值输入至数据计算单元内，数据计算单元计算连杆受力Fc：

步骤三，当连接杆与轴线成夹角α时，主控单元设定十字头压向十字头滑道的压力N，利用数据计算单元计算十字头滑道压力N：

N＝Fptgα；

步骤四，因此，在压缩机运行时，作用于十字头销的压缩机综合活塞力Fp可以由连杆受力Fc和十字头滑道压力N，计算连杆受力Fc和十字头滑道压力N差值百分比，获取压缩机工作的方向角A的大小，具体为：

步骤五，主控单元将方向角A和方向角A计算过程中产生的数据存储于存储单元内，且数据计算单元提取输入单元输入的性能参数，即压缩机内部气体力Fg，活塞惯性力I，活塞往复摩擦力Fr和压缩机曲柄销半径r，利用上述数据与反向角A数值绘制压缩机反向角的示功图，并将示功图输出在显示单元上进行显示。

在一个优选地实施方式中，在进行压缩机运行的过程中，往复运动部件的摩擦力与活塞运动相反，其大小具体为：

其中，Ni为列功率，m为机械效率。

在一个优选地实施方式中，所述方向角A的正常值大小为15°＜A＜30°。

本发明的技术效果和优点：

1、通过设置压力获取单元，在往复式压缩机内部设置压力传感器，监测压缩机工作过程中的实时压力数据，获取压缩机综合活塞力，将其与压缩机的基础性能参数混合并进行计算，获取压缩机在工作过程中其内部各项压力在工作过程中的变化，同时利用压缩机内部的压力变化，获取压缩机的反向角值的大小，相较于传统的缸壁开孔获取气缸内动态压力的方式，操作简单，且数据的准确性高，便于推广示功图法在往复式压缩机故障诊断领域中的应用；

2、通过算法获取压缩机内部件如连杆和十字头等在工作过程中的压力状态，并基于实时检测的综合活塞力进行变化，使在检测反向角的过程中，能够将压缩机工作状态进行反应，并对压缩机其自身提供维修和保养，提高了压缩机的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

附图标记为：1主控单元、2存储单元、3显示单元、4输入单元、5压力获取单元、6数据计算单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示的一种基于示功图的往复式压缩机反向角检测系统，包括主控单元1、存储单元2和显示单元3；

所述主控单元1的输入端设有压力获取单元5和输入单元4，所述存储单元2连接有数据计算单元6，所述数据计算单元6还与主控单元1和显示单元3连接；

所述压力获取单元5具体为多个压力传感器，多个所述压力传感器设置于往复式压缩机的内部，包括连杆压力传感器和十字头销压力传感器，用于检测压缩机综合活塞力Fp，所述数据计算单元6用于将压力获取单元5获取的数据进行计算，将计算后的数据绘制为示功图并进行示功图输入；

所述数据计算单元6利用BFS算法对获取的示功图进行图形搜索，从示功图的根节点开始，沿着示功图的宽度遍历图的节点，当节点均被访问时，停止节点遍历；

所述输入单元4用于输入系统所检测往复式压缩机的性能参数，所述存储单元2用于对系统在运算过程中产生的数据和结果进行存储，所述存储单元2具体为可插拔式tf卡，所述显示单元3用于显示数据计算单元6处理后的数据和压缩机方向角相关的各类数据；

所述主控单元1用于为系统在运行的过程中提供运算和数据处理的性能支持；

所述输入单元4输入的性能参数包括压缩机内部气体力Fg，活塞惯性力I，活塞往复摩擦力Fr和压缩机曲柄销半径r。

实施例2

在实施例的基础上，数据计算单元6在绘制示功图后，还可对示功图进行进一步的处理，具体包括如下步骤：

步骤一，首先将根节点放入示功图的坐标系中；

步骤二，从示功图坐标系中取出第一个节点，并检验它是否为目标，如果找到目标，则结束搜寻并回传结果；

步骤三，如未找寻目标，将它所有未检验过的示功图数值加入示功图的坐标系中；

步骤四，若队列为空，即图中没有欲搜寻的目标，结束搜寻。

实施例3

一种基于示功图的往复式压缩机反向角检测系统的检测方法，具体包括如下步骤：

步骤一，启动往复式压缩机进行工作，当压缩机曲轴处于任意转角时，压力获取单元5工作，压缩机内的连杆压力传感器和十字头销压力传感器检测的值累积叠加，获取压缩机综合活塞力Fp；

步骤二，压缩机综合活塞力Fp会先作用在十字头销上，并沿连杆传递，且连杆为活动状态，主控单元1设定连杆与气缸轴线的活动夹角为α，并将压力获取单元5获取的数值输入至数据计算单元6内，数据计算单元6计算连杆受力Fc：

步骤三，当连接杆与轴线成夹角α时，主控单元1设定十字头压向十字头滑道的压力N，利用数据计算单元6计算十字头滑道压力N：

N＝Fptgα；

步骤四，因此，在压缩机运行时，作用于十字头销的压缩机综合活塞力Fp可以由连杆受力Fc和十字头滑道压力N，计算连杆受力Fc和十字头滑道压力N差值百分比，获取压缩机工作的方向角A的大小，具体为：

步骤五，主控单元1将方向角A和方向角A计算过程中产生的数据存储于存储单元2内，且数据计算单元6提取输入单元4输入的性能参数，即压缩机内部气体力Fg，活塞惯性力I，活塞往复摩擦力Fr和压缩机曲柄销半径r，利用上述数据与反向角A数值绘制压缩机反向角的示功图，并将示功图输出在显示单元3上进行显示。

在上述的步骤中，所述方向角A的正常值大小为15°＜A＜30°。

通过设置压力获取单元5，在往复式压缩机内部设置压力传感器，监测压缩机工作过程中的实时压力数据，获取压缩机综合活塞力，将其与压缩机的基础性能参数混合并进行计算，获取压缩机在工作过程中其内部各项压力在工作过程中的变化，同时利用压缩机内部的压力变化，获取压缩机的反向角值的大小，相较于传统的缸壁开孔获取气缸内动态压力的方式，操作简单，且数据的准确性高，便于推广示功图法在往复式压缩机故障诊断领域中的应用。

实施例3

在实施例2的基础上，在进行压缩机运行的过程中，往复运动部件的摩擦力与活塞运动相反，其大小具体为：

其中，Ni为列功率，m为机械效率。

通过算法获取压缩机内部件如连杆和十字头等在工作过程中的压力状态，并基于实时检测的综合活塞力进行变化，使在检测反向角的过程中，能够将压缩机工作状态进行反应，并对压缩机其自身提供维修和保养，提高了压缩机的使用寿命。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。