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開發(fā)新系統(tǒng)--用于監(jiān)測閥門移動前后的振動水平
來源：上海自動化儀表有限公司作者：發(fā)表時間：2018-10-13 08:57:25【小中大】
上海自動化儀表股份有限公司報告了預(yù)測與控制閥相關(guān)的振動故障的進展。
自2008年以來，Absolute Energy一直在加州附近的一家工廠生產(chǎn)乙醇。現(xiàn)在，它正試圖通過優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)備和系統(tǒng)來擴大工廠產(chǎn)能。“我們正在推動我們的工廠，我們發(fā)現(xiàn)了諸如振動故障之類的弱點，”維護經(jīng)理羅森伯說。“我們不需要幫助找到失敗，他們找到了我們。我們正在尋找?guī)椭覀冾A(yù)防它們的解決方案。“
羅森伯在2017年上海自動化儀表有限公司全球用戶交流中與高級研究專家和自動化解決方案的模擬技術(shù)負責人一同出席了“控制閥振動問題 - 監(jiān)測，預(yù)測和避免它們”的會議。
“在上自儀創(chuàng)新中心，我們正在尋找可以監(jiān)測閥門和振動的地方，并了解我們可以預(yù)測故障的位置，”羅森伯說。“閥門在實驗中永遠不會失敗，就像它們在實驗室中失敗一樣，我們需要現(xiàn)場數(shù)據(jù)來支持我們的實驗室數(shù)據(jù)，并幫助我們將所有這些數(shù)據(jù)結(jié)合在一起。”
圖1：持續(xù)存在的問題
這種蒸汽排放系統(tǒng)在擴散器的入口周圍開裂。向上游移動閥門，更換擴散器，更換材料并不能阻止開裂。
Absolute在用于蒸發(fā)器進料的蒸汽排放系統(tǒng)中經(jīng)歷了反復(fù)的疲勞裂紋故障（圖1）。在蒸汽擴散器之前，系統(tǒng)將蒸汽壓力從125 psig降至12-14.5 psia。“我們在擴散器入口周圍的區(qū)域發(fā)生了裂縫，”羅森伯說。“擴散器壓力變化，而且經(jīng)常處于真空狀態(tài)。即使我們更換了擴散器，嘗試了不同的材料，并進行了系統(tǒng)振動分析，我們也反復(fù)焊接失敗，但這并沒有帶來解決方案。當它失敗時，我們失去了收入和維修費用。
“一位顧問建議我們移動組件以改變動態(tài)，這是不現(xiàn)實的。”他們確實嘗試將閥門從擴散器中進一步移動。
顧問通常建議通過增加質(zhì)量或加強結(jié)構(gòu)來克服振動問題。“我們想知道我們是否可以在源頭解決問題，而不是試圖解決它，”羅森伯說。
上海自動化儀表股份有限公司和Absolute合作開發(fā)了一種系統(tǒng)，用于監(jiān)測閥門移動前后的振動水平。“我們有可以放在閥門上的傳感器，登錄并查看數(shù)據(jù)，”羅森伯說。“我們還收集了聲級測量和過程壓力 - 我們合并了一些歷史數(shù)據(jù)。”
作為旁注，Anderson說有很多成熟的振動監(jiān)測技術(shù)，但它不適用于控制閥。現(xiàn)有技術(shù)正在考慮低頻振動，低于約1,000 Hz。該實驗室現(xiàn)在正在研究3-5 kHz甚至更高的振動水平，這是聲學(xué)范圍的振動。“這種方法還不是一種產(chǎn)品，但它可能導(dǎo)致產(chǎn)品以監(jiān)控系統(tǒng)或服務(wù)的形式出現(xiàn)，作為新閥門的附加裝置或選項。”
圖2：聲音和振動數(shù)據(jù)
磁性振動傳感器安裝在致動器主體的上游，下游，致動器的低處和閥門本身上。還收集了關(guān)于聲壓級的數(shù)據(jù)。
在Absolute，“我們將磁傳感器放置在執(zhí)行機構(gòu)主體的上游，下游，執(zhí)行機構(gòu)的低位，以及閥門本身（圖2）。我們還收集了聲壓級，“羅森伯說。傳感器隨時間的加速度曲線（圖3）顯示，雖然“有些是溫和的，有些是野生的”，但它們通常低于2-3 G.然后它們會突然彈出。“我們了解到振動與過程變化有關(guān)，”羅森伯說。
與此同時，羅森伯意識到“我們在其他工廠中有很多類似的設(shè)備，我想知道，為什么我們不會看到更多的失敗呢？我嘗試了蒸汽飽和度，并意識到我已經(jīng)推動了減溫器調(diào)節(jié)以提高效率，這導(dǎo)致了問題。
“當我們修復(fù)它時，我們會再次推動它，但就目前而言，我們將放棄一些效率來防止設(shè)備故障。”
圖3：相關(guān)性提供線索
圖2中傳感器的振動強度和聲級隨時間的曲線顯示了與過程變化相關(guān)的突然幅度增加。
解決問題
上海自動化儀表有限公司詳細介紹了管道配置和閥門特性如何影響聲振動（圖4）。“閥門靠近彎頭和設(shè)備的緊密耦合系統(tǒng)由于流動引起的湍流而存在更多問題。” 來自閥門的湍流可以與來自彎頭的湍流相互作用并“加起來”。Absolute的系統(tǒng)也有一個柔性連接器。“噪音從連接器輻射出來，并且搖擺不定，”他說。“有些螺栓在松動并脫落。”
一般來說，最好遵守指南，以保持肘部在瓣膜前至少六個直徑和20個直徑。“當閥門應(yīng)用超過110 dBa時，閥門尺寸測量軟件也會發(fā)出警告。這是因為在下游管道和閥門中存在應(yīng)變的危險，這不僅僅是因為噪音。“
如何指定不影響控制的閥門和定位器
與線尺寸閥門相比，出口噪音更小，ValveLink軟件可為裝飾和出口提供噪音測量，因此您可以看到效果。
圖4：振動+聲音=故障
由于流動引起的湍流，閥門靠近彎頭和設(shè)備，因此振動和聲音的應(yīng)力會增加，并且在緊密耦合系統(tǒng)中會更高。
Absolute使用的閥門不是費希爾閥門，但“我們想調(diào)查所有類型的閥門，以便我們可以建立通用場景，”羅森伯說。還有一個時間間隔效應(yīng) - 在啟動時噪音很大的閥門在運行時可能會很安靜，并且很難確定在發(fā)生多少損壞時，所以“我們正在嘗試獲取數(shù)據(jù)并評估損壞情況，而不是整體隨著時間的推移，幫助我們做出預(yù)測，“他說。
實驗室工作表明閥門振動與執(zhí)行機構(gòu)管道損壞有關(guān)，以及聲振引起的振動如何導(dǎo)致閥門上游和下游的小孔連接失效。“那里，問題是頻率巧合，”1800赫茲的音調(diào)與管道共振相吻合。“解決方案是安靜下來，使用更安靜的閥門，”“它就像加速度計測量頻率一樣簡單，也可以由了解基本物理的人進行計算。”
回到Absolute，“我們還沒有解決問題，”羅森伯說。“我們已經(jīng)看過閥門尺寸，系統(tǒng)和擴散器尺寸，我們確定擴散器尺寸過大。由于在不同時間的不同操作，不同的壓降引起振動。答案可能是較小的閥門，或兩個閥門。在上海自動化儀表有限公司方面，我們學(xué)到了很多東西。我們希望有機會監(jiān)測出現(xiàn)問題的閥門，因此我們可以通過半連續(xù)或連續(xù)監(jiān)測來學(xué)習(xí)它們。“
在絕對能源方面，羅森伯不清楚他們是否會購買一個或兩個閥門，但他說，“盡管這些人做了這些，我很確定他們會變綠。”
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