Spiegazione: come e quando monitorare le vibrazioni e lo spostamento delle bielle
I compressori alternativi sono tra i macchinari più critici in settori quali quello (petro)chimico, energetico e del petrolio e del gas. A differenza di altre macchine rotanti, i compressori alternativi richiedono una manutenzione molto impegnativa. È quindi fondamentale disporre di sistemi di monitoraggio avanzati per controllare vari parametri meccanici essenziali, quali le vibrazioni e l’abbassamento delle bielle. Questa nota applicativa illustra come configurare un sistema per monitorare le vibrazioni e l’abbassamento delle bielle su un tipico compressore alternativo a 2 cilindri e come combinare questi segnali per ottenere informazioni più approfondite sul funzionamento della macchina.
Misurazioni delle vibrazioni
Le misurazioni delle vibrazioni sui compressori alternativi si rivelano difficili a causa del movimento meccanico naturale di questi compressori. Tuttavia, il monitoraggio delle vibrazioni in vari punti della macchina è fondamentale per ottenere informazioni dettagliate sulla macchina al fine di mantenere un processo stabile. Questi punti includono le vibrazioni dell’involucro (accelerometro) e le vibrazioni della traversa (accelerometro), come mostrato nella figura 1.
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Sensori di vibrazione
Gli accelerometri vengono utilizzati per misurare le vibrazioni dell’involucro sui compressori alternativi. Un sensore è posizionato sia all’estremità motrice che a quella non motrice (figura 1).
Un altro accelerometro viene utilizzato per misurare le vibrazioni della traversa e deve essere posizionato sopra la traversa (figura 1).
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Protezione e monitoraggio basati su trasmettitori; modulo VibroSmart (VSV301)
I sensori utilizzati per generare i dati sulle vibrazioni sono collegati al modulo VibroSmart (VSV301), un sistema di protezione e monitoraggio delle vibrazioni a due canali basato su trasmettitore (su guida DIN). Questo sistema è progettato per il monitoraggio e la protezione scalabili e avanzati di macchinari rotanti (critici), compresi i compressori alternativi. Come sistema autonomo, il VibroSmart offre due canali, ma grazie alla sua scalabilità è possibile collegare più moduli per adattarsi a qualsiasi applicazione.
Spostamento dell’asta/usura della fascia di scorrimento
Le fasce di guida sono componenti fondamentali che sostengono il pistone mentre si muove all’interno del cilindro del compressore alternativo. Si usurano nel tempo, causando lo spostamento verticale del pistone e dello stelo del pistone. Per prevenire danni al pistone e alla parete del cilindro, è necessario monitorare l’usura di queste fasce di guida. Poiché misurare direttamente l’usura delle fasce di guida è difficile a causa dell’elevata pressione nella camera del cilindro, viene invece misurato lo spostamento verticale dello stelo del pistone.
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Monitoraggio basato su trasmettitori; RecipSys 200 
Il RecipSys 200 è un sistema di monitoraggio compatto (su guida DIN) per compressori alternativi che consente il monitoraggio dell’usura delle fasce di tenuta, eliminando la necessità di arresti periodici per ispezioni manuali.
Sensore di riferimento di fase
Il RecipSys 200 utilizza un sensore di riferimento di fase (o trigger di fase) per misurare la posizione dell’asta in un punto specifico del ciclo, rendendolo molto più preciso rispetto a una misurazione complessiva (figura 2).
Sensore di spostamento dell’asta
Per misurare lo spostamento verticale dello stelo del pistone viene utilizzata una sonda di prossimità. Man mano che le fasce elastiche si consumano, lo stelo del pistone si abbassa di conseguenza (figura 2).
Misurazione delle vibrazioni e dello spostamento delle bielle su un compressore alternativo a 2 cilindri.
Un modulo RecipSys 200 autonomo dispone di due ingressi per i segnali di caduta dell’asta e di un ingresso per il tachimetro, il che significa che per un compressore a 2 cilindri è necessario un solo modulo. Indipendentemente dalla configurazione del compressore, è necessario un solo sensore di riferimento di fase per il monitoraggio attivato dell’asta del pistone (figura 3).
Poiché il monitoraggio delle vibrazioni dell’involucro (2 accelerometri) e delle vibrazioni della traversa (2 accelerometri) richiede un totale di quattro sensori, sono necessari due moduli VibroSmart. Il segnale di ingresso del tachimetro del modulo VibroSmart può essere utilizzato per collegare un sensore di riferimento di fase e filtrare una specifica banda di frequenza delle vibrazioni, che può essere correlata alla velocità di rotazione del compressore alternativo.
Poiché sia RecipSys 200 che VibroSmart (VSV301) sono sistemi basati su trasmettitori, sono facilmente scalabili per adattarsi a qualsiasi configurazione. I dati provenienti da entrambi i sistemi possono essere integrati in un’unica piattaforma di analisi.
Analisi dei dati
Sia i segnali di uscita relativi alla caduta dell’asta attivati dai moduli RecipSys 200 sia i dati sulle vibrazioni provenienti dai moduli VibroSmart possono essere inviati alla piattaforma software (opzionale) VibroSight®; una suite di monitoraggio esterna per analizzare sia i dati sulle vibrazioni sia quelli relativi alla posizione dell’asta. Inoltre, VibroSight® offre ampie opzioni di analisi per identificare vibrazioni eccessive e determinarne le cause.
