摘要:传统压缩机维修技术无法获取维修数据的平均分布结果，导致维修技术的可靠性分析具有较大误差，降低维修效率。为此，提出基于安全度约束的工程设备压缩机维修可靠性分析方法。分析工程设备压缩机结构与故障分析，结合安全度约束，获取维修数据的可靠性分布，计算压缩机剩余可维修价值，基于此，结合标准的压缩机结构体维修消耗时长，计算维修技术的可靠性。为验证所提方法的有效性，设计一次仿真实验。结果表明，利用所提方法对压缩机进行定期的维修与保养后，其管道滤网脏堵数量和损坏零件数量均明显下降，且维修成本也更低，说明所提方法满足合理化保护机械的实际使用需求。
关键词:安全度约束;压缩机;维修技术;维修数据分布;可靠性分析
0引言
安全度约束型预应力金属结构的研究和应用始于20世纪50年代，在随后几十年的时间里，许多专家相继论证了这种研究性理论的实际应用价值。实用性研究结果表明，在安全度约束法则的支持下，多级预应力结构可在节省金属性材料的同时，减轻整个建筑压缩机的结构重量，并同时在横、纵两个方向上进行跨度延展，最终实现对设备结构体应用能力的有效包含［1－2］。此外，类似于压缩机的搭建等设计工程的实施，也可以完全依赖于安全度约束型预应力金属结构模型。与传统单级预应力金属结构相比，安全度约束型预应力可重复利用其抗拉强度的特点，在提高金属结构承载强度的同时，扩大材料体的弹性范围，从而获得更大的经济效益。多数研究人员认为，对安全度约束型预应力金属结构进行合理设计是提高其应用能力的合理途径［3－4］。但在多阶段预应力结构的优化设计模型与算法、可靠性分析、受稳定约束的预应力范围控制等关键问题上还有待进一步研究。此外，应划分多少个压缩机维修阶段，每一阶段具体应施加多大的荷载量，以及如何选择最佳的维修方案都需要进一步的研究。
1基于安全度约束的工程设备压缩机维修可靠性
1.1工程设备压缩机结构与故障分析
压缩机由曲轴、旋盘、电机、轴承、密封元件等多个零部件共同组成。曲轴是压缩机压缩机的主要零件之一，一般情况下，压缩机结构体采用偏心结连接方式在安全度约束法则的作用下，该原件基本能够一直保持公转平动的运动状态。建筑机械型压缩机曲轴具有内孔、曲柄销两种连接形式［8］。其中，内孔型曲轴可提供一个独立的机械平面，一方面用于传输压缩机应用所需的润滑类物质，另一方面也可在压缩机内部形成完整的运转润滑油膜，从而使得主轴内表面可在不接触建筑物质排料口的前提下，实现对设备旋盘与动量旋盘的驱动处理［5－6］。机械压缩机采用的建筑动力驱动设备有发动机电动机两种。对于全封型压缩机而言，主要采用直连的设计方式，常用的是电动机驱动供应。一般电动机的动量转子直接套连在压缩机主轴之上，可通过背压腔的过盈配合作用传递吸料管所需的转动动力。压缩旋盘可分为设备旋盘、动量旋盘两种，当两个旋盘呈现对插状态时，实现了盘状结构体之间的啮合稳定，随着啮合点封闭工作腔面积的增大，压缩机压缩机的主轴运转速度也会逐渐加快，直至旋盘与背压腔之间出现一个相对容积角度，为设备原料提供足够大的切割处理空间［9］。为了给吸料管提供足够的气体压力，需要在吸料腔中间适当位置处设置一个压力通道(排料口)，在保持旋盘装置运动能力的同时，使背压腔处于一个相对真空的密闭状态之中，从而提升压缩机的内部气体压缩功效。压缩机主轴抱轴，会导致轴承结构体的直接损坏在压缩机电源接通时，若听到机壳内电动机产生“嗡嗡”的运转声音，但并没有运转，且安全度约束电流持续快速上升，几秒钟过后，压缩机外部的热继电器结构会自动开启保护动作，切断压缩机与外界电源的物理连接［10］。但如果保护器来不及执行动作，促使堵转电流很快达到峰值状态，则会导致电机的直接烧毁。(1)压缩机正常运转时，主轴轴面会形成一层油膜状物质，保证主轴的润滑与温度控制。一段时间后压缩机润滑油中会掺杂大量的“积炭”，且这些杂质随润滑油运送至主轴表面，造成压缩机主轴出现严重磨损。(2)压缩机运转时，曲轴的轴线与旋盘运动轨迹轴线不完全重合，即主轴会出现不平衡振动行为，此时主轴可能发生不可逆弯曲。主轴弯曲行为可分为永久性弯曲和临时性弯曲两种:由长期不当使用造成的损坏称为永久性弯曲，由主轴过热或变形造成的损坏称为临时性弯曲。(3)压缩机出现主轴断裂现象的可能比其他故障要小许多，但这种故障行为对压缩机的危害性极大，会导致建筑压力分量过于集中，造成安全度约束政策的执行能力快速下降。(4)轴承作为压缩机主轴的主要支撑部件，在压缩机运转时发挥着重要作用。当主轴轴承出现故障行为时，其故障表征为:机壳体底部的振动加速度持续升高，噪声值偏高，但设备外表温度并不明显升高。
1.2基于安全度约束的压缩机维修可靠性分析
在压缩机维修理论与技术的支持下，按照可靠性分布、使用可靠性计算、使用维修度计算的处理流程，完成基于安全度约束的压缩机维修技术研究。
1)基于安全度约束的维修数据的可靠性分布
运用直方图能够粗略描述压缩机维修数据的分布情况，而要准确确定可靠性数据信息的分布形式则必须运用到数学性统计方法。一般情况下，各项可靠性指标都属于随机性变量，符合概率论的应用理论和方法，能够在清晰表述这些随机变量发生概率规律的同时，确定安全度约束法则对压缩机维修数据分布情况的影响。在相同安全度约束法则下，用同一种检验法或用不同检验方法对压缩机进行维修，可首先假设所有可靠性分布函数都不被拒绝，再从中选择出一个最为合适的概率分布条件，最后利用似然比检验法验证在分布系数不被拒绝的情况下，压缩机维修数据的实际分布情况［11－12］。在设备使用过程中，维修数据可靠性的好坏能够体现机械结构的失效性能力，且一个概率问题只对应一个失效率数值。设y代表安全度约束法则在压缩机维修中的应用权限，σn代表数据可靠性为n时的概率规律系数，联立上述物理量，可将压缩机维修数据的可靠性分布结果表示为:
2)剩余可维修价值计算
一般情况下，该项物理指标的数值水平越高，设备结构体的实际应用能力也就越强，反之则越弱。随着安全度约束法则作用能力的增强，预应力金属结构的可重复利用性可直接代表压缩机的弹性强度水平。在使用可靠性数值的影响下，待维修设备的承载力能够体现该类型结构的应用稳定性，且由于安全度约束法则的存在，所有压缩机元件都不会出现明显的过量维修情况，这也是机械始终具备较强实际应用价值的主要原因［14－15］。设d0代表压缩机的最小应用稳定性参量，dn代表压缩机的最大应用稳定性参量，可将使用维修度计算结果表示为:至此，完成各项系数指标的计算与处理，在不考虑其他干扰影响的情况下，实现基于安全度约束的压缩机维修技术研究。
3)维修技术可靠性计算
可靠性是指压缩机在维修过程中的实用性价值，针对不同的安全度约束预应力值和不同的机械随机索刚度参数，按需计算各设备构件的使用可靠性，并与标准情况下的允许安全指标进行数值对比，实现对维修数据可靠性分布结果的有效控制。在使用可靠性计算中引入可靠性指标，对压缩机非范数分布变量及屈曲单元的应用带来了极大的困难［13］。因此需要在压缩机维修数据可靠性分布结果的支持下，推导了具有多项非正态分布参数的屈曲构件可靠性分析公式，以便于后续工程设计步骤的实施。在安全度约束法则的支持下，使用可靠性参量能够有效减少压缩机维修数据的迭代周期。设β代表基于安全度约束法则的压缩机维修价值参量，T代表一个标准的设备结构体维修消耗时长，联立公式(1)，可将使用可靠性计算结果表示为:
2实验结果与分析
为验证所提方法的应用有效性，设计以下实验。压缩机维修保养重点:压缩机翅片清洗、保养;压缩机滤网和机械滤网清洗、检查;金属设备、压缩机、压缩机吊件检查，维修平稳性检查;电机设备叶轮清洗，传输皮带损坏程度分析;压缩机保温检修;机械回水管保温检修;其中，影响压缩机检修的最为关键的因素为滤网脏堵的影响和零件的损坏。压缩机的滤网脏堵问题会增加运行能耗，易造成主轴损坏。压缩机零配件损坏，易造成严重的安全约束故障，影响设备结构体的正常维修行为。本次实验中，将滤网脏堵问题和零件损坏数量作为指标，以A品牌和B品牌的两种机械压缩机作为实验对象，在其实际使用过程中滤网脏堵数量统计结果如表1所示。两种压缩机零配件损坏数量统计如表2所示。以上实验结果表明，与传统方法相比，应用所提方法能够有效降低压缩机管道滤网脏堵数量和压缩机零配件损坏数量，说明所提维修方法可靠性较强。为进一步验证所提方法的应用性能，在安全度约束法则的作用下，利用所提方法对压缩机故障进行维修，将针对某企业近10年的真实维修费用与所提方法下的维修费用进行对比分析(如表3所示)。综上可知，结合安全度约束法则后，压缩机的维修费出现明显下降;随着设备使用年限的增加，设备的维修费用呈现逐年上升趋势;淘汰老旧应用设备后，机械单体的维修费用有一定程度降低，能够优化建筑企业的各项施工资源。
3结束语
在安全度约束法则作用下，已出现损坏状态的压缩机能够得到有效维修，且随着使用时间的延长，实际消耗的维修费用也得到了有效控制，符合对建筑型应用机械进行合理保护的应用初衷。
作者：王旭 单位：宁夏回族自治区水文环境地质调查院
