مانیتورینگ لرزش کمپرسورهای سانتریفیوژ

اساس کار

کمپرسور سانتریفیوژ یک ماشین دوار است که از نیروی گریز از مرکز برای ایجاد فشار برای کاربردهای مختلف استفاده می کند.
هوا را از مرکز پروانه شتاب می دهد و سپس در دیفیوزر سرعت آن را کاهش می دهد.
در طی فرآیند انبساط هوا، انرژی سرعت به انرژی پتانسیل تبدیل می شود و در نتیجه هوا تحت فشار قرار می گیرد.

کمپرسورهای هوای سانتریفیوژ چند مرحله ای، به ویژه سه مرحله ای، در یک کارخانه بسیار رایج هستند. هر مرحله می تواند فشار را از 2:1 تا 3:1 افزایش دهد و مرحله سوم متوالی با افزایش فشار 8:1 خاتمه می یابد.
از دیگر مزایای کمپرسورهای سه مرحله ای می توان به کنترل راحت دما و رطوبت پس از هر مرحله از فشرده سازی اشاره کرد. کمپرسور هوای گریز از مرکز یک ماشین دوار پیچیده است که از اجزای مختلف ساخته شده است.

شکل 1 برخی از آنها را نشان می دهد:
موتور
چرخ دنده گاوداری با چرخ دنده های پینیون برای هدایت مراحل تراکم هوا.
دریچه گاز ورودی یا پره های راهنمای ورودی (IGV)
مرحله اول فشرده سازی هوا
اینترکولر 1
مرحله دوم فشرده سازی هوا
اینترکولر 2
مرحله سوم فشرده سازی هوا
پس کولر
دریچه دمنده
شیر چک
کنترل پنل

کاربردها

کمپرسورهای هوای سانتریفیوژ، کارآمد و قابل اعتماد هستند. به طور معمول، آنها بر روی شاسی مشترک با موتور، چرخ دنده، خنک کننده، لوله کشی و کنترل همه یکپارچه نصب می شوند.
یک کنترل کننده کمپرسور برای مدیریت ظرفیت و قابلیت اطمینان کمپرسور هوا در فشار خروجی نسبتاً ثابت استفاده می شود.
فناوری پیشرفته اخیر کمپرسور هوای گریز از مرکز مزایای فوق العاده ای مانند تحویل هوای بدون روغن، نصب ساده، کارکرد کم هزینه و تعمیر و نگهداری آسان برای کاربران به ارمغان آورده است.

در نتیجه، کمپرسور هوای گریز از مرکز به طور گسترده در کاربردهای مختلف صنعتی و تجاری از جمله موارد زیر استفاده می شود:
جداسازی هوا
پالایش نفت
تولید برق
فرایندهای شیمیایی
غذا و نوشیدنی
پتروشیمی
پلاستیک
الکترونیک
کارخانه خمیر و کاغذ
منسوجات

شکل 2: نمونه ای از کاربرد کمپرسور گریز از مرکز در یک کارخانه فرآوری شیمیایی

خرابی ها و علل

خرابی کمپرسور می‌تواند پیامدهای جدی بر فرآیند تولید کارخانه داشته باشد، از جمله آسیب به سایر ماشین‌آلات، خطرات ایمنی، کاهش درآمد تولید، هزینه‌های بالای تعمیرات و مسائل بهداشتی در صنایع غذایی. دلایل خرابی کمپرسور معمولاً شامل نقص در قطعات مکانیکی، عدم بالانس، میس آلایمنت، فرسودگی، روغن‌کاری ناکافی یا نامناسب، خرابی سیل مکانیکی و تجمع مواد خارجی است.

تصویر زیر (شکل 3) خرابی فاجعه بار کمپرسور را در یک تاسیسات پالایشیگاهی نشان می دهد که باعث خرابی و تلفات قابل توجهی در تولید شد.

شکل 3: یک نمونه از خرابی کمپرسور هوای گریز از مرکز

شفت بخش حیاتی دوار برای انتقال حرکت و نیرو در مکانیزم کمپرسور است. یاتاقان ها به محفظه متصل می شوند تا هم پشتیبانی شعاعی و هم محوری را برای شفت فراهم کنند.
بنابراین لرزش در محور یا محفظه یاتاقان اولین علامت و نشانگر واقعی بسیاری از مشکلات سیستم کمپرسور هوای سانتریفیوژ خواهد بود.

حفاظت از دارایی

کمپرسورهای سانتریفیوژ دارایی های حیاتی برای بسیاری از تاسیسات تولیدی هستند و کارخانه ها برای ادامه کار به آنها متکی می باشند.
ماشین آلات و کمپرسورها جهت جلوگیری از خرابی فاجعه بار نیاز دارن مکانیزم حفاظتی خاصی داشته باشند. مانیتورینگ ارتعاش یکی از رایج ترین روش هایی است که می تواند بسیاری از عیوب را قبل از تبدیل شدن به مشکلات جدی تشخیص دهد.

اجرای مانیتورینگ ارتعاش می تواند به مزایای بسیاری دیگر مانند:

افزایش Up Time یا زمان کار کارخانه و افزایش تولید
حذف تعمیر غیرمنتظره و خرابی های غافلگیر کننده
بهینه سازی حفظ زمان بندی و عملکرد ماشین
بهبود عملکرد مالی

مؤسسه نفت آمریکا (API) یک پیشرو مهم در توسعه استانداردهای نظارت بر تجهیزات است و استانداردهای API به طور گسترده توسط بسیاری از کاربران ماشین آلات دوار پذیرفته شده است.
در سال 1970، API پروب های پراکسمیتی را به عنوان تجهیزات اندازه گیری جهت تعیین ارتعاش قابل قبول شفت در طول آزمایش پذیرش کارخانه پذیرفت.
این استاندارد که به عنوان استاندارد API 670 شناخته می شود، بعداً برای اضافه کردن محتوای مربوط به دما و مواد برای اندازه گیری ارتعاش بدنه روی جعبه دنده ها تجدید نظر شد.
در سال 2001، استاندارد API 670 مجدداً مورد بازنگری قرار گرفت و عنوان استاندارد حفاظت از ماشین‌آلات نام گرفت. API 670 به پرکاربردترین استاندارد برای نظارت بر ارتعاش در جهان تبدیل شده است زیرا به طور کلی “روش های مهندسی خوب” شناخته شده برای سیستم های نظارت بر ارتعاش را منعکس می کند.

در شکل 4، API پیشنهاد می کند که حداقل دو موقعیت محوری و دو جفت پروب ارتعاش شعاعی (X و Y) باید برای یک کمپرسور گریز از مرکز با یاتاقان های فیلم سیال برای نظارت بر ارتعاش شفت نصب شود.
تجربه همچنین توصیه می‌کند که حداقل یک مجموعه از سنسورهای سایزمیک یا لرزه‌ای برای نظارت بر ارتعاش کلی بدنه روی بدنه یاتاقان نصب شود.

شکل 4: نحوه قرار گیری سیستم معمولی API 670 برای کمپرسور سانتریفیوژ با یاتاقان های هیدرودینامیکی

محصولات متریکس

متریکس برای برآورده کردن نیاز نظارت بر پایش سلامت ماشین آلات در کاربری های مختلف راه حل کاملی را ارائه می دهد این راه حل ترکیبی از محصولات سیستم مجاورتی دیجیتال MX2033 وmx2034 و همچنین سنسورهای شتاب SA6200A یا ترانسمیترهای ST5484E ما می‌تواند از کمپرسور شما محافظت کند.

برای محافظت از یک کمپرسور سانتریفیوژ سه مرحله ای، توصیه می شود حداقل یک سیستم پروب MX2034 در هر پروانه برای اندازه گیری ارتعاش شعاعی و حداقل یک ترانسمیتر ST5484E برای لرزش جعبه دنده نصب شود.
سیگنال 4-20 میلی آمپر را می توان به یک سیستم کنترل PLC/DCS هدایت کرد و سیگنال خام بافر را می توان برای تجزیه و تحلیل تشخیصی در دسترس قرار داد.
یک سیستم بهبودیافته از یک جفت مبدل XY در هر یاتاقان و یا سیل استفاده می کند.

نحوه قرار گیری، نصب و سیم کشی معمولی در شکل 5 و 6 نشان داده شده است.

شکل 6: دیاگرام سیم کشی MX2034 در کاربری کمپرسور هوا سانتریفیوژ

برای محافظت بیشتر از کمپرسور هوای سانتریفیوژ، توصیه می شود موقعیت محوری و سرعت محور موتور/ پروانه را نیز رصد کنید.
ترانسمیترهای پراکسمیتی Metrix MX2034 قابلیت اندازه گیری این پارامترها را دارند. قابلیت پیکربندی دیجیتال MX2034 استفاده از هر حالتی را برای کاربران آسان‌تر می‌کند تا نیازهای مختلف سیستم حفاظتی دستگاه شما را برآورده کنند.

این را می توان از طریق Metrix DPS Configuration and Utility Software نشان داده شده در شکل 7 به دست آورد.

شکل 7: رابط کاربری Metrix DPS Configuration and Utility Software

ویژگی های پیشرفته ترانسمیتر مجاورتی MX2034

1. حذف Cross Talk

Cross Talk Elimination زمانی استفاده می‌شود که پروب‌های مجاورت به هم نزدیک باشند، معمولاً کمتر از 25 میلی‌متر. این ویژگی در یکی از پروب هایی استفاده می شود که می تواند با پراب دیگری در نزدیکی تداخل الکتریکی ایجاد کند. می توان فرکانس نوسان فرستنده را تغییر داد و آن را از پروب مجاور متمایز کرد و در نتیجه از تداخل Cross Talk جلوگیری کرد.

2. سرکوب اسپایک SPIKE

این ویژگی برای مهار نویز الکتریکی با دامنه قوی که از خارج از سیستم اندازه گیری ارتعاش وارد شده است استفاده می شود.
این ویژگی به طور موقت دامنه ارتعاش بالا، با مدت زمان کوتاه، معمولاً کمتر از 50 میلی ثانیه را سرکوب می کند – مانند آنهایی که احتمالاً توسط یک رادیو قابل حمل یا هند ست های مخابراتی با موج رادیویی القا می شود.

مانیتورینگ ارتعاش کمپرسورهای IGC

جدول مقایسه رقابتی برای ماشین های گریز از مرکز