GB／T 41099-2021  往复活塞压缩机监测系统规范

5.4.1数据采集设备宜选择在线监测模式。 5.4.2数据采集设备应支持全通道同步数据采集、连续数据采集、间隔数据采集。单个采集通道最高 采样率应不低于10kHz；全通道同步数据采集时所有通道的数据同步时间差应不大于40us。 5.4.3数据采集设备每个信号通道的模数转换精度应不低于16位 5.4.4数据采集设备应具备网络通信故障下继续数据采集和存储的功能。 5.4.5数据采集设备的信号通道应可进行模块化组合，模块化组合应至少包括加速度振动信号通道 速度振动信号通道、位移信号通道、键相信号通道、温度信号通道、动态压力信号通道 5.4.6当应用环境存在防爆要求时，数据采集设备至传感器之间的完整信号回路应符合现场防爆区域 要求；在线数据采集设备应具备安装在往复活塞压缩机旁防爆型机柜或防爆箱内进行使用的能力。 5.4.7数据采集设备应具备直接接人加速度振动传感器、电涡流传感器、速度振动传感器、铂热电阻温 度传感器、接近开关传感器、动态压力传感器的能力，应满足对各类传感器频率响应范围内最大输出信 号进行采集的要求。在传感器频率响应范围内，设备的温度采集误差应小于土2℃，其他类型信号采集 误差应小于信号量程的土2%

5.5数据处理与存储设备基本性能要求

5.1数据处理与存储设备硬盘容量应满足单台往复活塞压缩机在线监测数据存储不少于3 求。 5.2数据处理与存储设备的中央处理器、内存、硬盘应选择同时期主流配置

6.1监测软件应包括但不限于数据采集软件、数据通信软件、数据管理软件、故障报警软件、数据分析

轨道交通标准规范范本GB/T41099—2021

表3监测软件可视化分析诊断功能

7.1监测系统应基于键相信号，完成十字头滑道外壳振动、曲轴箱振动、活塞杆偏移、气缸振动、气缸动 态压力等信号的处理和特征提取。 7.2十字头滑道外壳振动、气缸振动等加速度振动信号应提取整周期加速度振动峰值、曲柄转角0°~ 360°分段加速度振动峰值、频率特征等参数。 7.3曲轴箱振动测点信号应提取整周期振动速度有效值、频率特征等参数，

GB/T 410992021

7.4活塞杆偏移测点信号应提取整周期活塞杆偏移平均值、整周期偏移峰峰值、曲柄转角0°～360°分 段偏移峰峰值、频率特征等参数 7.5气缸动态压力测点信号应提取压力平均值、压力最大值、压力变化率等参数。 7.6信号采集与处理的方式在正常状态下可采用间隔数据采集，在故障和报警情况下宜采用连续整周 期数据采集，并实现机组监测数据自动加密存储， 7.7上述特征参数的计算方法可参考GB/T19873.1、GB/T19873.2、GB/T23714与GB/T25742.1 关键特征参数计算方法参见附录D

3.1各类监测参数报警值一般按国家标准或压缩机制造商推荐限值进行设定。 8.2监测参数若无相应国家标准或压缩机制造商推荐限值参考，可根据机组历史正常与故障运行数据 进行设置，即根据机组故障状态下不同参数特征值大小，设置相应的放大倍数Y，取机组正常状态下不 司参数特征值大小乘以Y，作为该监测参数特征值报警限值。放大倍数Y应根据机组运行负荷，采用数 据自学习或人工设定等方式进行选择， 8.3应通过在线监测软件的各类分析图谱，对往复活塞压缩机监测参数的时域、频域、角域信号特征进 行分析，对照故障机理和故障特征变化规律，进行分析诊断。 8.4分析诊断过程可通过人工完成，也可通过故障自动诊断功能完成，自动诊断结果可为人工分析诊 新提供参考。 8.5故障分析诊断过程可参考GB/T22393、GB/T22394.1与GB/T23713.1。常见故障与特征对应 关系参见附录E

9.1监测分析报告可由监测软件目动生成或由人工撰与完成。 9.2监测分析报告一般应包括标题、时间、单位、撰写人员、报告概述、机组基本信息、机组运行状态分 析、报警数据分析、故障分析过程与结论、参考特征图谱等。 9.3机组基本信息应包括机组名称、位号、功率、结构特征、机组概貌图等。 9.4报警数据分析应包含对报警时刻及其前后时间段内数据特征变化的综合分析。 9.5参考特征图谱应包括各类测点特征参数的趋势图谱、波形图谱、频率图谱等。 9.6故障分析过程与结论应通过对机组正常与异常运行状态的数据分析，结合往复压缩机故障机理与 故障特征进行分析诊断，给出分析过程和分析结果，指导机组停机检修。 9.7监测分析报告格式参见附录F

GB/T41099—2021

附录A （资料性） 监测信号正常范围 传感器至数据采集设备间信号回路的调试、数据一般性判断参考表A.1的规定，

表A.1监测信号正常参考范围

B.1标配传感器测点配置方案

监测系统应标配的传感器测点及配置数量见表B.1或表B.2

GB/T41099202

具备士字头、活塞杆结构的往复活塞压缩机标配传

气缸卧式布局的机组，监测活塞杆垂直方向的偏移信号；气缸立式布局的机组，监测与活塞杆轴线垂直方向的 偏移信号。

字头、活塞杆结构的往复活塞压缩机标配传感器

B.2选配传感器测点配置方案

选配的传感器测点及配置数量见表B.3或表B.4

具备士字头、活塞杆结构的往复活塞压缩机选

GB/T 410992021

头、活塞杆结构的往复活塞压缩机选配传感器测

气缸卧式布局的机组，可监测活塞杆水平方向的偏移信号；气缸立式布局的机组，可监测与活塞杆轴线垂直且 与表B.1已安装传感器夹角为90°的偏移信号

C.1传感器推荐安装方式见表C.1

C.1传感器推荐安装方式见表C1

表C.1传感器推荐安装方式

C.2监测系统常用传感器测点布置见图C.1

图C.1常用传感器测点布置示意图

GB/T 41099—2021

C.3十字头滑道外壳振动传感器测点布置见图C.2

C.4曲轴箱振动传感器测点布置见图C.3

4曲轴箱振动传感器测点布置见图C.3

图C.2十字头滑道外壳振动传感器测点布置示意图

图C.3曲轴箱振动传感器测点布置示意图

C.5活塞杆偏移传感器测点布置则图C.4

GB/T 410992021

C.6气缸振动与动态压力传感器测点布置见图C.5。

图C.4活塞杆偏移传感器测点布置示意图

图C.5气缸振动与动态压力传感器测点布置示意图

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D.1整周期活塞杆偏移平均值计算方法

附录D （资料性） 监测特征参数计算方法

D.1.1采集活塞杆偏移信号单个整周期波形，波形应保留电涡流传感器直流量信号，计算相应的波形 平均值作为该整周期活塞杆偏移平均值， 活塞杆偏移监测属于相对参数监测，即以传感器实时采集信号与初始安装位置时采集信号之间的 差值，计算活塞杆运动位移的相对变化量

D.1.2以活塞杆竖直方向偏移值RY计算为例

传感器初始安装时探头至活塞杆距离为L，传感器采集的电压为V。，则L。按公式（D.1)进行 计算：

式中： K一传感器灵敏度； B一传感器初始偏置量， 某一时刻，传感器采集的电压为V；，则此时刻探头距离活塞杆的距离L按公式（D.2)进行计算： L1 =KVi + B ...*..* (D.2 活塞杆竖直方向偏移值RY按公式（D.3)进行计算：

D.2整周期活塞杆偏移峰峰值计算方法

采集活塞杆偏移信号单个整周期波形，波形应保留电涡流传感器直流量信号，计算波形最大值与 之差，作为该整周期活塞杆偏移峰峰值

D.3活塞杆偏移在曲柄转角0°~360°分段偏移峰峰值计算方法

详点数记为M。采集活塞杆偏移信号单个整周 ，波形应保留电涡流传感器直流量信号，将波形同样均分为N段，每一段包含点数为M，对每 M个数据点计算最大值与最小值之差，作为该角度段内活塞杆偏移峰峰值

D.4活塞杆轴心轨迹计算方法

GB/T 410992021

图D.1活塞杆轴心轨迹计算图

机组停机时活塞杆处于静止状态，将两个方向的偏移传感器分别安装好，以此时活塞杆轴心建立坐 标系（X，Y）；初始时刻，活塞杆轴心的坐标为O。（0，0）。运行一段时间后，活塞杆位置出现变动，如图中 虚线圆圈表示，此时活塞杆轴心的坐标为O，（α，y）。活塞杆半径为R，图中RY、RX的计算方法按 D.1.2、D.1.3。因电涡流传感器采集电压信号为负，可知当活塞杆与传感器之间距离变远时，RX与RY 为负，反之为正。由图D.1可知，活塞杆半径、活塞杆轴心坐标、活塞杆偏移值之间的关系如公式（D.4） 和公式（D.5）所示：

GB/T41099—2021

附录E （资料性） 常见故障监测特征对照表

管道标准往复活塞压缩机的常见故障与监测特征对应关系参见表E.1

表E.1常见故障监测特征对照表

GB/T41099202

《XX公司往复活塞压缩机监测分析报告

撰写单位：××× 时间：XXXX年XX月XXE

X××机组基本信息表

GB/T41099—2021

[1] GB/T19873.1机器状态监测与诊断振动状态监测第1部分：总则 [2] GB/T19873.2机器状态监测与诊断振动状态监测第2部分：振动数据处理、分析与 描述 [3] GB/T22393机器状态监测与诊断一般指南 ［4] GB/T22394.1机器状态监测与诊断数据判读和诊断技术第1部分：总则 [5] GB/T 23713.1 机器状态监测与诊断预测第1部分：一般指南 [6］ GB/T 23714 机械振动与冲击结构状态监测的性能参数 [7] GB/T 25742.1 机器状态监测与诊断数据处理、通信与表示第1部分：一般指南 [8 JB/T 9107—2015 往复压缩机术语 91 郁永章.容积式压缩机技术手册.北京：机械工业出版社铆钉标准，2005