Application note: Vibratie en rod drop monitoring op zuigercompressors

Hoe en wanneer meet je vibratie en rod displacement?

Zuigercompressoren behoren tot de meest kritische machines in industrieën zoals de (petro)chemie, energie en olie & gas. In tegenstelling tot andere roterende machines, zijn zuigercompressoren onderhoudsintensief. Daarom zijn geavanceerde monitoringssystemen cruciaal bij het monitoren van mechanische parameters zoals vibratie en rod drop. Deze application note beschrijft hoe je een opstelling configureert om vibratie en rod drop op een typische 2-cilinder zuigercompressor te monitoren, en hoe je deze signalen combineert voor verder inzicht in de machine.

Vibratie

Vibratie bij zuigercompressoren is lastig om te meten vanwege de natuurlijke mechanische beweging van dit type compressor. Het monitoren van vibratie is op verschillende punten in de machine echter cruciaal om belangrijke machine-inzichten te verkrijgen en daarmee een ​​stabiel proces te behouden. Dit betreft onder andere casing (behuizing) vibratie (accelerometer) en crosshead vibratie (accelerometer), zoals te zien in figuur 1.

Lees meer over vibratiemetingen »  

Vibratiesensoren

Accelerometers worden gebruikt om casing vibratie (behuizing) van zuigercompressoren te meten. Aan zowel de aangedreven kant als het niet-aangedreven kant wordt een sensor geplaatst (figuur 1).

Een accelerometer wordt tevens gebruikt om de crosshead vibratie te meten. Deze wordt boven de crosshead geplaatst (figuur 1).

Lees meer over vibratiesensoren »

 

Figuur 1. Het meten van casing (behuizing) vibratie en crosshead vibratie.

Transmitter-based bewaking en monitoring; VibroSmart (VSV301) module

De sensoren die gebruikt worden voor vibratiemetingen zijn aangesloten op de VibroSmart (VSV301) module; een transmitter-based (DIN-rail) twee-kanaals vibratie-bewakings- en monitoringssysteem. Dit systeem is ontworpen voor geavanceerde en schaalbare monitoring en bewaking van (kritische) roterende machines, waaronder zuigercompressoren. Eén VibroSmart module heeft twee kanalen, maar door de schaalbaarheid kunnen meerdere modules aangesloten worden zodat systeem past op elke machine.

Lees meer over de VibroSmart module »

Rod displacement / rider band slijtage

Rider bands zijn kritische componenten die de zuiger ondersteunen terwijl deze heen en weer beweegt in de cilinder van een zuigercompressor. Na verloop van tijd verslijten deze rider bands, wat leidt tot de verticale verplaatsing van de zuiger (piston) en zuigerstang (piston rod). Om schade aan de zuiger en cilinderwand te voorkomen moet de slijtage van deze rider bands gemonitord worden. Omdat het direct meten van rider band slijtage lastig is door de hoge druk in de cilinder, wordt de verticale verplaatsing van de zuigerstang gemeten, wat een direct effect is van het slijten van de rider bands.

Lees meer over rod drop metingen »

Transmitter-based monitoring; RecipSys 200

De RecipSys 200 is een compact monitoringssysteem (DIN-rail) voor zuigercompressors. Het systeem monitort de slijtage van rider bands door middel van rod drop metingen, waardoor handmatige inspecties niet langer nodig zijn. Dit zorgt voor een hogere machine beschikbaarheid en voorkomt schade aan de machine.

Lees meer over de RecipSys 200 »

Fasereferentie sensor (phase trigger)

De RecipSys 200 gebruikt een faserefentie sensor (ook wel: phase trigger) om de positie van de zuigerstang te meten op een specifiek punt tijdens de cyclus van de as. Dit maakt de meting een stuk nauwkeuriger in vergelijking tot een overall waarde.

Rod drop sensor

Een proximity probe wordt gebruikt om de verticale verplaatsing van de zuigerstang te meten. Wanneer de rider bands slijten zal de zuigerstang dalen. Deze daling wordt gedetecteerd door de proximity sensor (figuur 2).

Figuur 2. De positionering van een fasereferentie sensor en rod drop sensor (beide proximity probes). De figuur laat tevens zien hoe de daling van de zuigerstang terug te leiden is naar de daadwerkelijke slijtage van de rider bands.

Applicatie

Het monitoren van vibratie en rod drop op een 2-cilinder zuigercompressor

Eén RecipSys 200 module heeft twee ingangen voor rod drop signalen en één tachometer ingang. Eén module is dus geschikt om een 2-cilinder compressor te monitoren. Los van de compressor configuratie, is slechts één faserefentie-sensor (phase trigger) nodig voor triggered rod drop monitoring (figuur 3).

Eén VibroSmart (VSV301) module heeft eveneens twee ingangen voor signalen van vibratiesensoren en één tachometer ingang. Voor het monitoren van zowel casing vibratie als crosshead vibratie op een 2-cilinder zuigercompressor zijn vier accelerometers nodig en dus twee VibroSmart modules. Het tachometer ingangssignaal kan gebruikt worden voor fasereferentie-sensor, waarmee een specifieke frequentieband gefiltered kan worden. Met deze frequentieband kan een verband gelegd worden met de rotatiesnelheid van de zuigercompressor.

Zowel de RecipSys 200 als de VibroSmart (VSV301) zijn transmitter-based systemen, wat het makkelijk maakt om op te schalen voor de toepassing op elke compressorconfiguratie. De data van beide systemen kan worden geïntegreerd in één analyseplatform.

Figuur 3. Schematisch overzicht van rod drop monitoring (RecipSys 200) en vibratie monitoring (VibroSmart). Klik voor de vergrote versie.

Data-analyse

Zowel de getriggerde rod drop output signalen van de RecipSys 200 modules als de vibratie-data van de VibroSmart modules kan naar het (optionele) VibroSight® analyseplatform gestuurd worden. VibroSight® is een externe monitoring suite waar zowel de vibratie en rod drop data geanalyseerd kan worden. Daarnaast biedt VibroSight® uitgebreide analyse-opties om excessieve vibratie te identificeren en de oorzaak ervan te achterhalen.