Vibration, dynamics and noise

formerly BETA Machinery Analysis and SVT Engineering Consultants

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工况性能监测示例

监测,分析,优化

北塔的工况性能评估服务是一种远程监测服务,可针对于往复式压缩机、离心式压缩机、发动机、电机、燃气轮机、汽轮机和其它类型的机械设备,服务价格经济实惠。

从客户提供的数据中,北塔可以进行深度分析,检测机械老化和性能问题。机械专家研究这些结果,并制定出具体的、可执行的建议。客户利益包括机械寿命延长、生产量提升、机械性能优化以及降低维护成本。

以下列举该服务的几个例子:

Speak to an expert

1 监测出发动机油压下降

一位北塔的分析师发现了某发动机油压模式异常。监测显示该机组压力呈下滑趋势,但仍在可接受水平内。


首次警报于八月二十日发送给客户


第二次警报发送于11天后,即九月一日,并提示具有高风险等级,需要马上采取行动。

客户反溃:
“看起来B池发动机油压正在减少。如果不采取行动,我们就要失去这个发动机了。”

客户报告,发现该泄油弹簧磨损,触及壳体。
该问题被更正,并且油压恢复到了正常水平。


客户反馈:“谢天谢地,北塔发现了这个问题,避免了意外停机,并挽救了发动机。”

2 离心式压缩机示例
2.1 电机驱动离心式压缩机

该例来自某电机驱动离心式压缩机。使用控制系统数据,每年对性能进行一次分析。

该图表显示,多变效率(红色曲线)从66%持续下降到58%。流量不变的情况下电机功率(黑色曲线)增加了约100千瓦。如果如此例这样,驱动低于额定功率运行,那么就会增加机器运行的成本。当驱动达到极限时,如多变效率再降低将引起产量损失,这通常会造成很大成本浪费。

衰退的效率可能由叶轮结垢、叶轮磨损,和/或余隙增加等原因引起。通过监测,可以按计划进行必要的维修,避免突发事件。

2.2 离心式压缩机偏离基线

本例中,通过对比该设备的轮曲线基线,对离心式压缩机进行性能评估。这是监测离心式压缩机性能最好的方法,尤其当运行工况发生显著变化时。

在下表中,本设备水头发生11%的偏差,可能由叶轮结垢、叶轮磨损,和/或余隙增加这些原因引起。

性能的下降(即测量的水头偏差)需要额外做功来压缩燃气;本例中为约325BHP。根据当时原料价格估算,即每年需要花费超过25万美元的额外费用。

2.3 海上平台设备——变化的燃气涡轮机进气口压差表示空气过滤器被分流了

一些安装在海上平台的大型涡轮机/离心式压缩机系统,采用北塔的性能评估监测服务。其中一个重要参数是,在燃气涡轮机的气体发生器部分,测量空气过滤器进气口的压差。

空气进气压差非常稳定,为1.5-2.0 (H2O)。之后,在2011年九月底,读数开始变化,从2降至0 (H2O)。
该例中,低至0的读数非常需要关注,因为这表明,空气在通过过滤器的时候被分流了。 

 

进一步调查表明,峰值每24小时出现一次。0读数几乎发生在每天最热的时候。(该站点位于北纬20度左右。)

调查结果是,该过滤器曾进行过更换,并且替换的过滤器安装方法不太正确;入口管道的热畸变造成了在一天中最热的时候,空气在过滤器处被分流了。在这种情况下,灰尘和其他污染物的积累,加速了燃气发生器的压缩机性能迅速下降。

2.4 预测性维护——油过滤器压差的变化

来自八个大型燃气涡轮机/离心式压缩机系统的运行数据,经过北塔监测专家的常规评审之后,和客户在11月24日讨论了以下问题:

待解决问题
观测/行动 1号涡轮机压差(标签DPT-301)有上升趋势,并在11月19日达到了11PSI。 
建议 建议过滤器更换;可能在一月之内
概率 2-中(可能)
后果 2-中-设备停机
风险等级 1-尽快采取行动

以下图表说明了在该点发生的事情以及后果。图标(垂直红线)位于十一月十九日。水平固体黑色的线是15PSI的警报。在十二月二日,该压差达到了警报级别。客户在十二月七日更换了过滤器。北塔的早期警报,能够实现有计划的维护、风险规避,或将由机器更换过程造成的停产损失最小化。

3 往复式压缩机示例
3.1 辨别阻塞的热交换器

一艘FPSO具有三个大型电机驱动的重要往复式压缩机。北塔的性能评估服务监测这些压缩机和电机。在B机组电机中,观察到了线圈温度上升。虽然还在警报水平以下,但温度高于A和C电机。该客户被提醒。

新问题
观测/行动 B1105,创建于2012年1月16日。B机组的电机线圈温度接近115℃,并且自12月30日以来就稳定上升。相比之下,A机组的温度约为95℃,C机组约为85℃。 
建议 验证测量结果;保障正常冷却流。
概率 2-中(可能)
后果 1-主要-主设备故障
风险等级 2-尽快采取行动

该客户进行了积极调查,发现并更正了其中一个热交换器的问题。

问题解决
观测/行动 B1105,创建于2012年1月16日。B系统电机的线圈温度升到了116℃,并且稳定上升。A机组的电机温度为95℃左右,C机组电机约85℃。
建议 验证测量结果;保障正常冷却流量。
解决方案 冷却流不足,发现并更正了海水换热器阻塞的问题。
概率 0-未分析
后果 0-未分析
风险等级 5-不需采取行动

该项前瞻性的干预措施,使得问题得到及时解决,并未造成任何损失。若不加以监测,热交换器的性能将下降,直到温度达到警报级别,这时就需要紧急措施,并可能造成生产损失。

关于北塔高性价比的远程状态和性能评估服务,更多信息请联系
info@BetaMachinery.com 该服务面向天然气压缩系统中的所有设备。

3.2 辨识微小的压缩机振动变化,阻止了高代价的重大故障发生

在2012年8月27日,当执行往复式压缩机的常规评审时,北塔的一名分析师发送了以下信息给客户:
“我看到了压缩机振动有显著升高的趋势。当前水平并不是很高,但是趋势很明显。我没有看到该机组有任何速度或流量变化。”

该振动仍然处于警报水平以下,但被远程监控专家视为异常情况。

在2012年10月11日,北塔收到了该客户的感谢信:
“因为你的提醒,我们调查并发现,在压缩机#2列的小端衬套损坏了。我们更正了这个问题,并且在2012年10月5日更换了新的衬套之后,该单位就上线运行了。该振动水平回到了正常值。感谢你!”

连杆套管损毁

由于北塔对该系统的监测,避免了重大的高代价故障。这种故障可能会最终导致该组件咬死,以及重大损坏。

3.3 管道公司——往复式压缩机避免重大损失

在为某大型管道公司进行一组压缩机的监测时,北塔当值的技术专家发现了机组3的排放温度偏差,并给客户发送了警报。
以下警报告知了观测到的现象、可能性以及风险后果,并为客户提供了可执行的建议。这两个案例所示,不采取行动的后果是重大设备故障。

机组3的新问题
观测/行动 问题发现于2013年2月11日。列4的排放温度偏差自2013年1月30日起就从14℃持续上升,并在2013年2月11日达到了24℃。
建议 检查列4的阀门问题。并检查该列的润滑率。
概率 1-高(非常可能)
后果 2-重大-设备故障
风险等级 2-尽快采取行动
单位3,列#4

检查发现,该机组的缸头端的排放阀损坏。

相似问题发生于列#2,21号机组,并发现该机组两处曲轴端排放阀损坏。

21号机组的新问题
观测/行动 问题发现与2013年2月11日:在1级,列2发现排放温度偏差,自2013年2月5日起,从8℃上升至16℃。
建议 检查列2阀门问题和/或该列润滑率。
概率 1-高(非常可能)
后果 2-重大-设备故障
风险等级 2-尽快采取行动

监测项目的益处

压缩机阀门故障的早期监测能保护压缩机性能和效率,并防止如阀门解体造成的二次损坏的发生。第二个案例尤其显著;损坏的曲轴端排放阀,会导致重大故障,因为转杆载荷趋于持续紧张,并少有或没有好转。幸运的是,客户立即采取了行动,并且两个设备都在收到警报的四天之内维修完毕,避免了重大的设备故障。

3.4 检测到微小的压缩机性能问题

小差错会变成大问题,早期警告会排除重大故障。该例是对两级、四列燃气压缩机进行远程监测。列2、列4位于1级;列1、列3位于2级。

我们监测的是基于衍生的测量(如下表),其被称为“排放温度偏差”,而不是原始的温度数据。“偏差”是排放温度预期值和测量值之间的差别。

该图显示了一个气缸4的排气温度历史(黑色曲线)。进一步检查表明,温度小幅度提升,但并不足以引起问题。

关于北塔高性价比的远程状态和性能监测服务,更多信息请联系
info@BetaMachinery.com 该服务面向所有使用燃气压缩技术的设备。 

然而,我们看到测量值明显的升高(红色曲线)。这通常意味着阀门泄漏或环泄漏。

我们可以检查该级压缩率,来进行确认。1级压缩率下降了,2级压缩率上升了。与1级的性能下降吻合。

通过监测流量(在回收阀后)和回收阀位,进行进一步确认。在前表显示的相同时段内,该流量一直保持稳定。但是回收阀位从约20%下降到约15%。 

该数据表明,压缩机产量有了损失。结论:在列4发生了阀门或环泄漏。

该例说明,监测此类微小问题,需要先进的技术,并需要经由专家之手。如果依赖于简单方法的自动处理程序,仅查看显著温度改变的话,是无法发现这种问题的。

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