لمراقبة حالة الماكينات الترددية، والمعروفة أيضًا باسم ضواغط المكبس، تم تطبيق طرق قياس الاهتزاز التقليدية لفترة طويلة. ومع ذلك، أصبح من الواضح أن هذه القياسات غير موثوقة لمراقبة حالة هذه الماكينات. لذلك، تم تطوير تقنيات مناسبة خصيصًا لمراقبة الآلات الترددية. إحدى هذه التقنيات هي مراقبة انخفاض القضيب، حيث تتم مراقبة انخفاض قضيب المكبس نتيجة تآكل أشرطة الراكب. حزام الراكب هو المكون الذي يتسبب في انزلاق المكبس عبر حجرة الأسطوانة دون الإضرار بجدار الأسطوانة. مع مرور الوقت تتآكل أشرطة الراكب هذه. من خلال مراقبة انخفاض قضيب المكبس، يمكن تحديد متى يجب استبدال شريط الراكب قبل حدوث تلف. تساهم مراقبة انخفاض القضيب في استراتيجية الصيانة القائمة على الحالة (CBM) أو الصيانة التنبؤية.
قياسات انخفاض القضيب
يُطبق رصد هبوط قضيب التوصيل على الآلات الترددية التي تستخدم أشرطة التثبيت لدعم المكبس داخل الأسطوانة. والغرض من رصد هبوط قضيب التوصيل هو تحديد مدى تآكل أشرطة التثبيت. يمكن أن يؤدي تآكل أشرطة التثبيت هذه إلى حدوث تلامس (احتكاك) بين المكبس وجدار الأسطوانة، مما يؤدي إلى حدوث تلف. تتيح مراقبة تآكل أشرطة التثبيت للمشغلين جدولة استبدال هذه الأشرطة بكفاءة خلال فترة turnaround التي تم تحديدها مسبقًا. علاوة على ذلك، يمنح الكشف المبكر عن تآكل أشرطة التثبيت المشغل الوقت الكافي لإيقاف تشغيل الآلة قبل حدوث تلف مفرط وأعطال (خطيرة) في الآلة.
لاكتشاف التآكل على أشرطة الراكب يجب مراقبة موضع المكبس (بالنسبة للنقطة المرجعية). ومع ذلك، فإن قياس الانخفاض الفعلي للمكبس صعب للغاية بسبب الضغط العالي في حجرة الضغط. وبدلًا من قياس الانخفاض الفعلي للمكبس، يتم قياس انخفاض قضيب المكبس، وهو أمر أكثر سهولة. توفر مراقبة انخفاض القضيب معلومات حول حالة أشرطة الراكب من خلال مراقبة التغيرات في موضع قضيب المكبس.
الأساليب
وبوجه عام، هناك طريقتان أساسيتان مميزتان لمراقبة سقوط القضيب:
قياسات مجس القرب
مع قياسات المجس proximity يتم تركيب المجس عموديًا فوق قضيب المكبس أو تحته. يعمل المجس proximity باستخدام تقنية eddy current ، التي تقيس المسافة بين المجس وجسم معدني. وفي حالة قياس انخفاض القضيب، فإنه يقيس المسافة بين المجس وقضيب المكبس. عندما يتحرك قضيب المكبس بالنسبة للمستشعر، يتم اكتشاف التغير في المسافة (موضع قضيب المكبس). هذه القياسات تجعل من الممكن تحديد موضع قضيب المكبس، وبعد ذلك يتم استخدام القياسات لتحديد الاتجاه. يُستخدم هذا الاتجاه بعد ذلك للتنبؤ عندما تقترب أشرطة الراكب من التآكل وتحتاج إلى الاستبدال.
القياسات الميكانيكية
وبوجه عام، هناك طريقتان ميكانيكيتان مميزتان لرصد سقوط القضيب. تستخدم الطريقة الأولى كتلة من المواد الكاشطة مع وجود مساحة بداخلها تحتوي على النيتروجين. يتم وضع هذه الكتلة مباشرة تحت قضيب المكبس. عندما ينخفض قضيب المكبس نتيجة تآكل شريط الراكب، سوف تتآكل الكتلة حتى نقطة يتسرب منها النيتروجين. سيؤدي تسرب النيتروجين هذا إلى انخفاض في إمداد الضغط، مما يؤدي إلى إنذار أو إيقاف تشغيل الماكينة.
وتتضمن الطريقة الميكانيكية الثانية لمراقبة انخفاض القضيب نوعًا من الأسطوانة التي يتم تركيبها تحت قضيب المكبس. عندما يتآكل شريط الراكب، ينخفض قضيب المكبس تدريجيًا حتى نقطة يلامس فيها الأسطوانة. عند التلامس بين قضيب المكبس والبكرة، ستبدأ الأسطوانة في الدوران، مما يعني، كما هو الحال مع الطريقة الميكانيكية الأخرى، تسرب النيتروجين. وبالمثل، سيؤدي تسرب النيتروجين هذا إلى انخفاض في إمدادات الضغط، مما يؤدي إلى إنذار أو إيقاف تشغيل الماكينة.
أكبر عيب في أنظمة إسقاط القضبان الميكانيكية هو عدم القدرة على إجراء القياسات، واستخدام هذه القياسات في تحديد الاتجاهات. والشيء الوحيد الذي توفره هذه الأنظمة الميكانيكية هو الإنذار الذي يتم تشغيله عند تآكل أشرطة الراكب. لا يوجد مؤشر على مدى تآكل شريط الراكب. يقيس المستشعر proximity الانخفاض الفعلي لقضيب المكبس، وبالتالي مدى تآكل شريط الراكب. وباستخدام قياسات المجس proximity يمكن بناء اتجاه باستخدام قياسات المجس ، مما يسمح بتخطيط أفضل للصيانة (CBM).
الافتراضات
هناك بعض الافتراضات التي يجب استيفاؤها من أجل الحصول على قياس موثوق به لانخفاض القضيب. الافتراض الأساسي لمراقبة انخفاض القضيب هو أن المكبس يميل على قاع الأسطوانة بسبب قوة الجاذبية. ومن ثم يمكن افتراض أن التغير في موضع قضيب المكبس يتناسب مع التغير في موضع المكبس، بسبب تآكل شريط الراكب. يجب أيضًا افتراض أن الشيء الوحيد الذي يغير موضع قضيب المكبس هو تأثير شريط الراكب البالي.
يأتي افتراض أن التغير في موضع قضيب المكبس يتناسب مع التغير في موضع المكبس، من مبدأ المثلثات المتشابهة. هذا المبدأ معروض بشكل تخطيطي في الشكل أدناه.
عند استخدام مسبار proximity لمراقبة انخفاض القضيب، يمكن تصحيح القياس باستخدام عامل تصحيح معين. يعتمد عامل التصحيح هذا على النسبة التي تتبع من الفرق بين الانخفاض المقيس لقضيب المكبس (B1) والانخفاض الفعلي للمكبس (B2). من خلال تطبيق عامل التصحيح هذا على قياس انخفاض القضيب، سيظهر تآكل نطاق الراكب الفعلي. ومع ذلك، قد يتسبب تطبيق عامل التصحيح هذا في حدوث مشاكل. عند حدوث خطأ في القياس، سيتم تصحيح هذه القيمة المقاسة غير الصحيحة باستخدام عامل التصحيح، مما يؤدي إلى عرض خاطئ لتآكل نطاق الراكب الفعلي. لذلك من المهم جدًا أن يتم أخذ قياسات موثوقة. تتم مناقشة عدد من العوامل التي تؤثر على موثوقية قياسات انخفاض القضيب على التوالي.
التركيب والتطبيق؛ نقاط الاهتمام
يعد تركيب المستشعر أمرًا بالغ الأهمية لإجراء قياس موثوق به. لقد قمنا بإدراج أهم 5 نقاط مهمة:
من الضروري أن يتم تركيب المستشعر بالقرب من الأسطوانة قدر الإمكان. وينطبق ذلك على كل من أجهزة الاستشعار proximity وأجهزة الاستشعار الميكانيكية. وهذا يقلل من التأثير الذي يحدث عند تطبيق عامل التصحيح المذكور أعلاه على خطأ القياس. كلما كان المستشعر مركبًا بالقرب من المكبس، قل تأثير أخطاء القياس.
بالنسبة للمكابس الأكبر حجمًا، يمكن أن يختلف التمدد الحراري، في الفترة بين الإغلاق البارد والعملية النشطة، بشكل كبير. لذلك يوصى بمحاذاة محاذاة الأسطوانة منخفضة على الرأس المتقاطع بحيث يكون هناك مجال للتمدد الحراري. وبمجرد أن يتمدد المكبس شعاعيًا بسبب الحرارة، سيتم رفع قضيب المكبس بالنسبة لمستشعر انخفاض القضيب. يجب أخذ ذلك في الاعتبار عند تركيب وتحديد موضع نظام إسقاط القضيب.
إن الافتراض بأن المكبس يميل على قاع الأسطوانة بسبب الجاذبية ليس افتراضًا واقعيًا للمكابس ذات القطر الصغير. بالنسبة للمكابس ذات القطر الصغير (أقل من 150 مم) يقع جزء كبير من قضيب المكبس في غلاف الأسطوانة. يمكن أن تؤدي المحاذاة أو التأثيرات غير الصحيحة على غلاف الأسطوانة إلى مكبس عائم. لا تقوم القوى الشعاعية بخفض المكبس، ولكن مجموعة من القوى تدفع المكبس إلى أعلى أو إلى الجانب. في حالة حدوث ذلك، يمكنك اختيار وضع مجسّين proximity ، حيث يقيس أحدهما أفقيًا والآخر رأسيًا (مجسات X-Y).
يمكن أن يؤثر طول قضيب المكبس أيضًا على القياس. كلما كان قضيب المكبس أطول، زادت احتمالية أن يكون مرناً إلى حد ما. وهذا هو الحال خاصة مع المكابس ذات القطر الكبير. قد تؤثر مرونة قضيب المكبس على قياس انخفاض القضيب. من أجل تقليل تأثير مرونة قضيب المكبس على قياس انخفاض القضيب، يمكن قياس إشارة المسبار proximity عند نقطة ثابتة أثناء دوران العمود المرفقي. ويُعرف هذا الأمر باسم قياس الطور؛ حيث يتم تعيين مرجع طور يتم على أساسه تشغيل القياس.
من المهم أن يتم تركيب المسبار بطريقة لا يتعرض فيها للتمدد الحراري أو الاهتزاز. إذا تحرك المسبار بالنسبة لقضيب المكبس، فإن ذلك يجعل القياس غير موثوق به. وبالإضافة إلى ذلك، من المهم بالنسبة للمكابس ذات القطر الكبير وضع مسبار ذي نطاق أكبر. عندما يكون هناك تمدد حراري، لن يتحرك قضيب المكبس خارج نطاق المجس proximity.
وحدة إسقاط القضيب المُشغل - RecipSys 200
تم تطوير وحدة إسقاط القضيب المُشغَّلة ثنائية القنوات (RecipSys 200) بواسطة شركة Istec International، وهي مناسبة لمراقبة حالة أشرطة التثبيت الخاصة بمكبس الآلة الترددية. تعني كلمة «المُشغَّلة» أن قياس إسقاط القضيب يتم عند نقطة ثابتة أثناء دوران العمود المرفقي. ونتيجة لذلك، يمكن تحديد اتجاه موثوق به في الوقت المناسب. وتعد العديد من أنظمة انخفاض القضيب الحالية جزءًا من نظام أكبر مناسب للتطبيقات الكبيرة، وبالتالي تتطلب استثمارات باهظة التكلفة. من ناحية أخرى، فإن نظام RecipSys 200 يتميز بكفاءة عالية من حيث التكلفة، وبالتالي فهو قابل للتطبيق في التطبيقات الصغيرة والمتوسطة والكبيرة.
