应用说明:振动监测与连杆下坠的挑战

详解:如何以及何时监测振动和连杆位移

往复式压缩机是(石油)化工、电力以及油气等行业中最关键的机械设备之一。与其他旋转机械相比,往复式压缩机对维护的要求非常高。 因此,部署先进的监测系统来监控振动和连杆下沉等各项关键机械参数至关重要。本应用说明将展示如何配置监测系统,以监测典型双缸往复式压缩机的振动和连杆下沉,并整合这些信号以获得更深入的设备洞察。

Vibration measurements

由于往复式压缩机的固有机械运动,对其进行 Vibration 测量颇具挑战。然而,监测机器各处的振动对于获取设备运行状况信息、从而维持稳定的工艺流程至关重要。这些监测点包括机壳振动(加速度计)和十字头振动(加速度计),如图1所示。

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Vibration sensors

加速度计用于测量往复式压缩机的机壳振动。在驱动端和非驱动端各安装一个传感器(图1)。

另一个加速度计用于测量十字头振动,应安装在十字头上方(图1)。

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图1. 用于测量十字头和机壳振动的传感器布置。

基于变送器的保护与监测;VibroSmart (VSV301) 模块

用于生成振动数据的传感器连接至 VibroSmart(VSV301)模块;这是一款基于变送器(DIN 导轨)的双通道振动保护与监测系统。该系统专为(关键)旋转机械(包括往复式压缩机)的可扩展且先进的监测与保护而设计。 作为独立系统,VibroSmart 提供两个通道,但凭借其可扩展性,可连接多个模块以适应任何应用场景。

连杆位移/滑块带磨损

滑环是往复式压缩机中支撑活塞在气缸内运动的关键部件。它们会随着时间推移而磨损,导致活塞和活塞杆发生垂直位移。为防止活塞和气缸壁受损,应监测这些滑环的磨损情况。由于气缸腔内压力较高,难以直接测量滑环的磨损程度,因此改以测量活塞杆的垂直位移作为替代方法。

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基于变送器的监测;RecipSys 200

RecipSys 200 是一款用于往复式压缩机的紧凑型监测系统(DIN 导轨安装),可对滑带磨损进行监测,从而无需为人工检查而定期停机。

相位参考传感器

RecipSys 200 采用相位参考传感器(或相位触发器)来测量活塞杆在循环特定点的位置,其测量精度远高于整体测量(图 2)。

杆位移传感器

使用 proximity 探头测量活塞杆的垂直位移。随着滑环的磨损,活塞杆会随之下沉(图2)。

图2. 相位参考点和连杆位移传感器的定位,以及测量骑手护腕带磨损的方法。

测量双缸往复式压缩机的振动和连杆位移。

独立的RecipSys 200模块设有两个活塞杆下落信号输入接口和一个转速计( tachometer )输入接口,这意味着一台双缸压缩机需要一个模块。无论压缩机配置如何,触发式活塞杆监测仅需一个相位参考传感器(图3)。

由于监测机壳振动(2个加速度计)和十字头振动(2个加速度计)共需4个传感器,因此需要两个VibroSmart模块。VibroSmart模块的转速计( tachometer )输入信号可用于连接相位参考传感器并过滤特定的振动频率带,该频率带可与往复式压缩机的转速相关联。

由于 RecipSys 200 和 VibroSmart (VSV301) 均为基于变送器的系统,因此可轻松扩展以适应任何配置。两套系统的数据均可集成到一个分析平台中。

采用双缸配置的 VSV301 和 RecipSys 200
图3. 活塞杆监测(RecipSys 200)和振动监测(VSV301)的示意图概览。点击查看大图。 

数据分析

来自 RecipSys 200 模块的触发式连杆下落输出信号以及来自 VibroSmart 模块的振动数据均可发送至(可选的)VibroSight® 软件平台;这是一个用于分析振动和连杆位置数据的外部监控套件。此外,VibroSight® 还提供丰富的分析选项,用于识别过度的振动并确定其原因。