1. 研究目的与意义（文献综述）

随着经济的快速发展，人们开始着重发展应用天然气等清洁能源，人们对天然气的依赖度越来越高，天然气的压缩技术显得尤为的重要，而天然气的压缩技术，关系到使用天然气的使用安全和运输安全，因而天然气压缩机技术和故障诊断得到国内外专家的关注。

智能化作为现代社会的新产物，是以后工业发展的方向，和以往通过定期检修来排查故障，或者在故障发生后通过领域内的技术人员和专家确定故障原因和位置不同，采用计算机技术、智能数据采集、计算机网络技术之后，天然气压缩机的智能故障诊断技术具有很多优点，既提高了天然气压缩机故障排查的便捷性和灵活性，也确保了天然气压缩过程中的安全性，同时又实现了资源共享，方便各部门同时对设备进行管理。

国外天然气智能故障采集和诊断技术历史比较长，始于上世纪60年代。它是一门跨专业的应用型学科，涉及到的学科包括统计学、计算机技术、传感与检测技术、自动控制、人工智能等多个学科。

故障诊断技术是一门新型的学科，国外学者技术上出于领先，主要是美国、德国、英国等等，他们使用检测仪器收集压缩缸内气体的压力曲线进行分析，再结合压缩机参数和基本原理，判断压缩机是否正常工作，借此建立数据库，分析判断压缩机故障的征兆。例如Venkatasubramanian和Frank P.M.等人提出的理论，贝叶斯判决等，NEC公司在这方面也推出了许多该方面的产品。

故障诊断技术可分为三大类：

相比于国外，我国开展天然气压缩机智能故障诊断的研究起步较晚，开始于二十世纪九十年代。虽然我国在智能车辆方面的研究总体上落后于其他发达国家，并且存在一定的技术差距，但是我们也取得了一系列的成果，主要有：

（1）对压缩机振动信号的时频分析。

（2）幅频信号分析

（3）二维向量频谱分析等

各种故障诊断技术也得到实际的运用，如新疆石油管路局使用的贝叶斯推理算法，西安交通大学采用的自适应共振网络和人工免疫网络。华东理工大学采用的灰色关联度分析等。

可以预计，我国飞速发展的经济实力将为天然气压缩机故障诊断的研究提供一个更加广阔的前景。因此，对该技术进行深入细致的研究，不但能加深课堂上所学到的理论知识，更能将理论转化为实际运用，为将来打下坚实的基础。

2. 研究的基本内容与方案

（1）设计的基本内容及目标

本课题主要要求了解天然气压缩机的生产工艺，编写相关的任务需求。设计合理的方案，完成对系统方案的设计和论证，从而实现当天然气压缩机产生可能的故障时，数据库系统采集的数据能被程序准确判断并发出故障警报。

本设计数据库采用B/S架构，B/S架构无须特别安装，只有Web浏览器即可，显示逻辑交给了Web浏览器，事务处理逻辑在放在了WebApp上，这样就避免了庞大的胖客户端，减少了客户端的压力。

本系统以C#担架客户端平台，实现可视化处理，从而实现简单方便的人机交互操作。系统的结构框图如下：

（2）采用的技术方案及措施

数据库架构方案：采用B/S架构，B/S架构无须特别安装，只有Web浏览器即可，显示逻辑交给了Web浏览器，事务处理逻辑在放在了WebApp上，这样就避免了庞大的胖客户端，减少了客户端的压力。

故障检测方案：在故障易发生的气阀、活塞环、填料函、活塞与活塞杆、气缸，刮油器、弹簧片等处安装传感器，将被测信号转换为可测量易于分析的电信号，监测信号取10s平均值从而减小瞬时大小对检测结果的影响。

主程序控制方案：C#制作界面实现对各主要部分进行实时监测，最好完成可视化界面的设计，主程序对数据库实现实时监控，采用贝叶斯最小错误率判决对结果进行诊断。

报警装置方案：对检测到的故障实时报警，关停燃料压缩机，同时显示故障部位信息以便于对其进行检修。

3. 研究计划与安排

第1-2周：研究及方案论证，广泛查阅中外文献资料，确定采用的设计方案和设计路线，完成开题报告。

第3-6周：完成基于c#的天然气压缩机的数据采集和故障诊断系统设计选择。

第7-10周：完成c#控制程序的主体设计，实现与数据库的连接与动态监测。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 吴军超，往复活塞压缩机常见故障和分析[j]，化工装备技术，2007，（4）.

[2] 魏存祥，胥勋才，骆敏珠，冯丞科，往复式天然压缩机故障诊断方法[j],天然气技术，2009，（5）.

[3] 周建成，低温天然气往复式压缩机气阀故障判断的新方法[j],状态监测与诊断技术，2010，（5）.