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開發(fā)新系統(tǒng)--用于監(jiān)測(cè)閥門移動(dòng)前后的振動(dòng)水平

來源：上海自動(dòng)化儀表有限公司作者：發(fā)表時(shí)間：2018-10-13 08:57:25【小中大】

     上海自動(dòng)化儀表股份有限公司報(bào)告了預(yù)測(cè)與控制閥相關(guān)的振動(dòng)故障的進(jìn)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(kuò)大工廠產(chǎn)能。“我們正在推動(dòng)我們的工廠，我們發(fā)現(xiàn)了諸如振動(dòng)故障之類的弱點(diǎn)，”維護(hù)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(dòng)化儀表有限公司全球用戶交流中與高級(jí)研究專家和自動(dòng)化解決方案的模擬技術(shù)負(fù)責(zé)人一同出席了“控制閥振動(dòng)問題 - 監(jiān)測(cè)，預(yù)測(cè)和避免它們”的會(huì)議。 
 
  “在上自儀創(chuàng)新中心，我們正在尋找可以監(jiān)測(cè)閥門和振動(dòng)的地方，并了解我們可以預(yù)測(cè)故障的位置，”羅森伯說。“閥門在實(shí)驗(yàn)中永遠(yuǎn)不會(huì)失敗，就像它們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中失敗一樣，我們需要現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)來支持我們的實(shí)驗(yàn)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
圖1：持續(xù)存在的問題
 
    這種蒸汽排放系統(tǒng)在擴(kuò)散器的入口周圍開裂。向上游移動(dòng)閥門，更換擴(kuò)散器，更換材料并不能阻止開裂。
 
    Absolute在用于蒸發(fā)器進(jìn)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(kuò)散器之前，系統(tǒng)將蒸汽壓力從125 psig降至12-14.5 psia。“我們?cè)跀U(kuò)散器入口周圍的區(qū)域發(fā)生了裂縫，”羅森伯說。“擴(kuò)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(kuò)散器，嘗試了不同的材料，并進(jìn)行了系統(tǒng)振動(dòng)分析，我們也反復(fù)焊接失敗，但這并沒有帶來解決方案。當(dāng)它失敗時(shí)，我們失去了收入和維修費(fèi)用。 
 
  “一位顧問建議我們移動(dòng)組件以改變動(dòng)態(tài)，這是不現(xiàn)實(shí)的。”他們確實(shí)嘗試將閥門從擴(kuò)散器中進(jìn)一步移動(dòng)。 
 
    顧問通常建議通過增加質(zhì)量或加強(qiáng)結(jié)構(gòu)來克服振動(dòng)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(dòng)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(cè)閥門移動(dòng)前后的振動(dòng)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(jí)測(cè)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(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，但它不適用于控制閥?，F(xiàn)有技術(shù)正在考慮低頻振動(dòng)，低于約1,000 Hz。該實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在正在研究3-5 kHz甚至更高的振動(dòng)水平，這是聲學(xué)范圍的振動(dòng)。“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(xiàng)。”
 
圖2：聲音和振動(dòng)數(shù)據(jù)
圖2：聲音和振動(dòng)數(shù)據(jù)
 
    磁性振動(dòng)傳感器安裝在致動(dòng)器主體的上游，下游，致動(dòng)器的低處和閥門本身上。還收集了關(guān)于聲壓級(jí)的數(shù)據(jù)。
 
    在Absolute，“我們將磁傳感器放置在執(zhí)行機(jī)構(gòu)主體的上游，下游，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的低位，以及閥門本身（圖2）。我們還收集了聲壓級(jí)，“羅森伯說。傳感器隨時(shí)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(huì)突然彈出。“我們了解到振動(dòng)與過程變化有關(guān)，”羅森伯說。
 
    與此同時(shí)，羅森伯意識(shí)到“我們?cè)谄渌S中有很多類似的設(shè)備，我想知道，為什么我們不會(huì)看到更多的失敗呢？我嘗試了蒸汽飽和度，并意識(shí)到我已經(jīng)推動(dòng)了減溫器調(diào)節(jié)以提高效率，這導(dǎo)致了問題。 
 
  “當(dāng)我們修復(fù)它時(shí)，我們會(huì)再次推動(dòng)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3：相關(guān)性提供線索
 
    圖2中傳感器的振動(dòng)強(qiáng)度和聲級(jí)隨時(shí)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(dòng)化儀表有限公司詳細(xì)介紹了管道配置和閥門特性如何影響聲振動(dòng)（圖4）。“閥門靠近彎頭和設(shè)備的緊密耦合系統(tǒng)由于流動(dòng)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(gè)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(dòng)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(gè)直徑和20個(gè)直徑。“當(dāng)閥門應(yīng)用超過110 dBa時(shí)，閥門尺寸測(cè)量軟件也會(huì)發(fā)出警告。這是因?yàn)樵谙掠喂艿篮烷y門中存在應(yīng)變的危險(xiǎn)，這不僅僅是因?yàn)樵胍簟?ldquo; 
 
    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(cè)量，因此您可以看到效果。 
 
圖4：振動(dòng)+聲音=故障
圖4：振動(dòng)+聲音=故障
 
    由于流動(dòng)引起的湍流，閥門靠近彎頭和設(shè)備，因此振動(dòng)和聲音的應(yīng)力會(huì)增加，并且在緊密耦合系統(tǒng)中會(huì)更高。
 
    Absolute使用的閥門不是費(fèi)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(chǎng)景，”羅森伯說。還有一個(gè)時(shí)間間隔效應(yīng) - 在啟動(dòng)時(shí)噪音很大的閥門在運(yùn)行時(shí)可能會(huì)很安靜，并且很難確定在發(fā)生多少損壞時(shí)，所以“我們正在嘗試獲取數(shù)據(jù)并評(píng)估損壞情況，而不是整體隨著時(shí)間的推移，幫助我們做出預(yù)測(cè)，“他說。 
 
    實(shí)驗(yàn)室工作表明閥門振動(dòng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)管道損壞有關(guān)，以及聲振引起的振動(dòng)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(jì)測(cè)量頻率一樣簡(jiǎn)單，也可以由了解基本物理的人進(jìn)行計(jì)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(kuò)散器尺寸，我們確定擴(kuò)散器尺寸過大。由于在不同時(shí)間的不同操作，不同的壓降引起振動(dòng)。答案可能是較小的閥門，或兩個(gè)閥門。在上海自動(dòng)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(jī)會(huì)監(jiān)測(cè)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(cè)來學(xué)習(xí)它們。“ 
 
    在絕對(duì)能源方面，羅森伯不清楚他們是否會(huì)購買一個(gè)或兩個(gè)閥門，但他說，“盡管這些人做了這些，我很確定他們會(huì)變綠。”