往复式机械的预测性维护

为了监测往复式机械(也称为活塞式压缩机)的状况,传统的振动测量方法已经应用了很长时间。然而,这些测量方法显然无法可靠地监测此类机械的状况。因此,人们开发了专门适用于监测往复式机械的技术。其中一种技术是活塞杆下降监测技术,即监测活塞杆因磨损而下降的情况。支撑带是使活塞在气缸腔内滑动而不损坏气缸壁的部件。随着时间的推移,骑马带会逐渐磨损。通过监测活塞杆下降情况,可以确定何时需要在发生损坏之前更换滑环。活塞杆下降监测有助于基于状态的维护 (CBM) 或预测性维护策略。

杆落测量

连杆下沉监测适用于使用滑环支撑气缸内活塞的往复式机械。连杆下沉监测的目的是确定滑环的磨损情况。这些滑环的磨损可能导致活塞与气缸壁之间发生接触(摩擦),从而造成损坏。 通过监测滑环带的磨损情况,操作人员能够利用已计划的 turnaround时间,高效地安排更换工作。此外,及早发现滑环带的磨损,可让操作人员有时间在设备遭受过度损坏或发生(危险的)故障之前及时停机。

为了检测骑马带的磨损情况,需要监测活塞的位置(相对于参考点)。然而,由于压力腔内的压力很高,测量活塞的实际落差非常困难。与其测量活塞的实际下降量,不如测量活塞杆的下降量,这样更容易测量。活塞杆落差监测通过监测活塞杆位置的变化来提供有关骑马带状况的信息。

方法

一般来说,杆落监测有两种主要方法:

接近探头测量

proximity 探头测量时,探头垂直安装在活塞杆上方或下方。proximity 探头利用 eddy current 技术工作,测量传感器与金属物体之间的距离。在活塞杆下降测量中,它测量的是传感器与活塞杆之间的距离。当活塞杆相对于传感器移动时,就会检测到距离的变化(活塞杆的位置)。通过这些测量可以确定活塞杆的位置,然后将测量结果用于趋势分析。这种趋势可用于预测骑手带何时接近磨损并需要更换。

机械测量

一般来说,有两种机械方法可用于监测棒降。第一种方法使用一块研磨材料,其内部空间含有氮气。该块直接放置在活塞杆下方。当活塞杆因骑马带磨损而下降时,磨块就会磨损,直到氮气泄漏为止。氮气泄漏会导致压力供应下降,从而引发警报或机器停机。

第二种监测活塞杆下降的机械方法是在活塞杆下安装一个滚轮。当骑马带磨损时,活塞杆会逐渐下降,直到与滚筒相接触。当活塞杆与辊子接触时,辊子将开始旋转,这意味着与另一种机械方法一样,氮气会泄漏。同样,氮气泄漏会导致供气压力下降,从而引发警报或机器停机。

机械落杆系统的最大缺点是无法进行测量,也无法利用这些测量结果进行趋势分析。这些机械系统提供的唯一功能是在骑手带磨损时触发警报。但却无法显示骑马带磨损的程度。proximity 传感器可测量活塞杆的实际下降量,从而测量骑马带的磨损程度。利用 proximity 传感器的测量结果可以建立趋势,从而更好地制定维护计划 (CBM)。

假设

要获得可靠的杆垂测量结果,必须满足一些假设条件。活塞杆落差监测的基本假设是,由于重力作用,活塞靠在气缸底部。因此可以假定,活塞杆位置的变化与活塞位置的变化成正比,这是由于滑块带的磨损造成的。还必须假定,改变活塞杆位置的唯一因素是磨损的骑马带的影响。

活塞杆位置的变化与活塞位置的变化成正比,这一假设来自相似三角形原理。下图是该原理的示意图。

当 proximity 探头用于监测活塞杆落差时,可通过使用一定的校正系数对测量结果进行校正。该修正系数基于活塞杆(B1)的测量落差与活塞(B2)的实际落差之间的比率。将该修正系数应用于活塞杆落差测量,就能显示出实际的车手带磨损情况。但是,应用这样的修正系数可能会造成问题。当出现测量误差时,这个不正确的测量值将被修正系数修正,从而导致对实际骑马带磨损的错误看法。因此,进行可靠的测量非常重要。下面将连续讨论影响杆落测量可靠性的一些因素。

安装和应用;注意事项

传感器的安装对可靠测量至关重要。我们列出了 5 个最重要的注意事项:

传感器的安装必须尽可能靠近气缸。proximity 传感器和机械传感器都是如此。这样可以将上述测量误差修正系数的影响降至最低。传感器安装得越靠近活塞,测量误差的影响就越小。

对于较大的活塞来说,在冷停机和工作过程之间的热膨胀可能会有很大差异。因此,建议将气缸对准十字头的低位置,以便有足够的热膨胀空间。一旦活塞因受热而径向膨胀,活塞杆就会相对于活塞杆下降传感器抬起。在安装和确定活塞杆下降系统的位置时应考虑到这一点。

对于直径较小的活塞来说,假设活塞由于重力作用靠在气缸底部是不现实的。对于直径较小(小于 150 毫米)的活塞,活塞杆的大部分位于气缸外壳内。不正确的定位或对气缸外壳的影响会导致活塞浮动。径向力不会使活塞下降,但各种力会将活塞推上或推向一侧。如果出现这种情况,可以选择放置两个 proximity 探头,其中一个水平测量,另一个垂直测量(X-Y 探头)。

活塞杆的长度也会影响测量结果。活塞杆越长,就越有可能具有一定的弹性。直径较大的活塞尤其如此。活塞杆的柔韧性可能会影响活塞杆落差的测量。为了减少活塞杆挠性对杆落测量的影响,可以在曲轴旋转过程中的一个固定点测量 proximity 探头的信号。这就是所谓的相位触发;设定一个相位参考,在此基础上触发测量。

重要的是,探头的安装方式不能受热膨胀或振动的影响。如果探头相对于活塞杆移动,测量结果将不可靠。此外,对于直径较大的活塞,必须安装量程较大的探头。当发生热膨胀时,活塞杆不会超出 proximity 探头的量程。

触发式落杆模块 - RecipSys 200

双通道触发式连杆下落模块(RecipSys 200)由 Istec International 开发,适用于监测往复式机械活塞的活塞环状态。“触发式”意味着连杆下落测量在曲轴旋转过程中的固定点进行。 因此,可以及时绘制出可靠的趋势图。许多现有的连杆下沉监测系统是大型系统的一部分,适用于大型应用,因此需要高昂的投资。相比之下,RecipSys 200 具有很高的成本效益,因此适用于小型、中型和大型应用。

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