Erklärt: Wie und wann sind Vibrationen und Stangenverschiebungen zu überwachen?
Kolbenkompressoren gehören zu den kritischsten Maschinen in Branchen wie (Petro-) Chemie, Energie sowie Öl und Gas. Kolbenkompressoren sind im Gegensatz zu anderen rotierenden Maschinen sehr wartungsintensiv. Daher ist es wichtig, über fortschrittliche Überwachungssysteme zu verfügen, um verschiedene wesentliche mechanische Parameter wie Vibration und Stangenabfall zu überwachen. Dieser Anwendungshinweis zeigt, wie Sie ein Setup konfigurieren, um Vibrationen und Stangenabfälle an einem typischen 2-Zylinder-Kolbenkompressor zu überwachen und diese Signale für tiefere Einblicke in die Maschine zu kombinieren.
Schwingung
Schwingungsmessungen an Kolbenkompressoren erweisen sich aufgrund der natürlichen mechanischen Bewegung dieser Kompressoren als schwierig. Die Überwachung von Vibrationen an verschiedenen Stellen der Maschine ist jedoch entscheidend, um Einblicke in die Maschine zu erhalten und einen stabilen Prozess aufrechtzuerhalten. Diese Punkte umfassen Gehäusevibrationen (Beschleunigungsmesser) und Kreuzkopfvibrationen (Beschleunigungsmesser), wie in Abbildung 1 dargestellt.
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Schwingungssensoren
Beschleunigungsmesser (accelerometers) werden verwendet, um Gehäusevibrationen an Kolbenkompressoren zu messen. Ein Sensor befindet sich sowohl am angetriebenen als auch am nicht angetriebenen Ende (Abbildung 1).
Ein weiterer Beschleunigungsmesser misst die Kreuzkopfvibration und sollte über dem Kreuzkopf platziert werden (Abbildung 1).
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Senderbasierter Schutz und Überwachung; VibroSmart (VSV301) Modul
Die Sensoren, die zur Erzeugung der Schwingungsdaten verwendet werden, sind mit dem VibroSmart-Modul (VSV301) verbunden. ein senderbasiertes zweikanaliges Schwingungsschutz- und Überwachungssystem (DIN-Schiene). Dieses System wurde für die skalierbare und erweiterte Überwachung und den Schutz von (kritischen) rotierenden Maschinen, einschließlich Kolbenkompressoren, entwickelt. Als eigenständiges System bietet der VibroSmart zwei Kanäle. Aufgrund seiner Skalierbarkeit können jedoch mehrere Module für jede Anwendung angeschlossen werden.
Stangenverschiebung / Fahrebandverschleiß
Fahrerbänder sind kritische Komponenten, die den Kolben stützen, während sie sich durch den Zylinder des Kolbenkompressors bewegen. Sie nutzen sich mit der Zeit ab, was zu einer vertikalen Verschiebung des Kolbens und der Kolbenstange führt. Um eine Beschädigung des Kolbens und der Zylinderwand zu vermeiden, sollte der Verschleiß dieser Fahrerbänder überwacht werden. Da es aufgrund des hohen Drucks in der Zylinderkammer schwierig ist, den Verschleiß des Fahrbandes direkt zu messen, wird stattdessen die vertikale Verschiebung der Kolbenstange gemessen.
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Senderbasierte Überwachung; RecipSys 200
Der RecipSys 200 ist ein kompaktes Überwachungssystem (DIN-Schiene) für Kolbenkompressoren und bietet die Überwachung des Verschleißes des Fahrbandes, sodass bei manuellen Inspektionen keine regelmäßigen Abschaltungen erforderlich sind.
Phasenreferenzsensor
Der RecipSys 200 verwendet einen Phasenreferenzsensor (oder Phasentrigger), um die Stabposition an einem bestimmten Punkt des Zyklus zu messen, was sie viel genauer macht als eine Gesamtmessung (Abbildung 2).
Stangenverschiebungssensor
Eine Näherungssonde wird verwendet, um die vertikale Verschiebung der Kolbenstange zu messen. Wenn sich die Fahrerbänder abnutzen, fällt die Kolbenstange anschließend ab (Abbildung 2).
Anwendung
Messung von Vibration und Stangenverschiebung an einem 2-Zylinder-Kolbenkompressor.
Ein eigenständiges RecipSys 200-Modul verfügt über zwei Eingänge für Stangenabfall-Signale und einen Drehzahlmessereingang, sodass für einen Zweizylinder-Kompressor ein Modul erforderlich ist. Unabhängig von der Kompressorkonfiguration wird nur ein Phasenreferenzsensor für die Überwachung des ausgelösten Stabtropfens benötigt (Abbildung 3).
Da für die Überwachung der Gehäusevibration (2x Beschleunigungsmesser) und der Kreuzkopfvibration (2x Beschleunigungsmesser) insgesamt vier Sensoren erforderlich sind, sind zwei VibroSmart-Module erforderlich. Das Drehzahlmesser-Eingangssignal des VibroSmart-Moduls kann verwendet werden, um einen Phasenreferenzsensor anzuschließen und ein bestimmtes Schwingungsfrequenzband zu filtern, das mit der Drehzahl des Kolbenkompressors in Beziehung gesetzt werden kann.
Da sowohl der RecipSys 200 als auch der VibroSmart (VSV301) senderbasierte Systeme sind, können sie problemlos an jede Konfiguration skaliert werden. Die Daten beider Systeme können in eine Analyseplattform integriert werden.
Datenanalyse
Sowohl die ausgelösten Rod Drop-Ausgangssignale der RecipSys 200-Module als auch die Vibrationsdaten der VibroSmart-Module können an die (optionale) VibroSight®-Softwareplattform gesendet werden. eine externe Überwachungssuite zur Analyse der Vibrations- und Stangenpositionsdaten. Darüber hinaus bietet das VibroSight® umfangreiche Analyseoptionen, um übermäßige Vibrationen zu identifizieren und deren Ursache(n) zu bestimmen.
