开发新系统--用于监测阀门移动前后的振动水平

来源：上海自动化仪表有限公司作者：发表时间：2018-10-13 08:57:25【小中大】

上海自动化仪表股份有限公司报告了预测与控制阀相关的振动故障的进展。

自2008年以来，Absolute Energy一直在加州附近的一家工厂生产乙醇。现在，它正试图通过优化现有设备和系统来扩大工厂产能。“我们正在推动我们的工厂，我们发现了诸如振动故障之类的弱点，”维护经理罗森伯说。“我们不需要帮助找到失败，他们找到了我们。我们正在寻找帮助我们预防它们的解决方案。“

罗森伯在2017年上海自动化仪表有限公司全球用户交流中与高级研究专家和自动化解决方案的模拟技术负责人一同出席了“控制阀振动问题 - 监测，预测和避免它们”的会议。

“在上自仪创新中心，我们正在寻找可以监测阀门和振动的地方，并了解我们可以预测故障的位置，”罗森伯说。“阀门在实验中永远不会失败，就像它们在实验室中失败一样，我们需要现场数据来支持我们的实验室数据，并帮助我们将所有这些数据结合在一起。”

图1：持续存在的问题

这种蒸汽排放系统在扩散器的入口周围开裂。向上游移动阀门，更换扩散器，更换材料并不能阻止开裂。

Absolute在用于蒸发器进料的蒸汽排放系统中经历了反复的疲劳裂纹故障（图1）。在蒸汽扩散器之前，系统将蒸汽压力从125 psig降至12-14.5 psia。“我们在扩散器入口周围的区域发生了裂缝，”罗森伯说。“扩散器压力变化，而且经常处于真空状态。即使我们更换了扩散器，尝试了不同的材料，并进行了系统振动分析，我们也反复焊接失败，但这并没有带来解决方案。当它失败时，我们失去了收入和维修费用。

“一位顾问建议我们移动组件以改变动态，这是不现实的。”他们确实尝试将阀门从扩散器中进一步移动。

顾问通常建议通过增加质量或加强结构来克服振动问题。“我们想知道我们是否可以在源头解决问题，而不是试图解决它，”罗森伯说。

上海自动化仪表股份有限公司和Absolute合作开发了一种系统，用于监测阀门移动前后的振动水平。“我们有可以放在阀门上的传感器，登录并查看数据，”罗森伯说。“我们还收集了声级测量和过程压力 - 我们合并了一些历史数据。”

作为旁注，Anderson说有很多成熟的振动监测技术，但它不适用于控制阀。现有技术正在考虑低频振动，低于约1,000 Hz。该实验室现在正在研究3-5 kHz甚至更高的振动水平，这是声学范围的振动。“这种方法还不是一种产品，但它可能导致产品以监控系统或服务的形式出现，作为新阀门的附加装置或选项。”

图2：声音和振动数据

磁性振动传感器安装在致动器主体的上游，下游，致动器的低处和阀门本身上。还收集了关于声压级的数据。

在Absolute，“我们将磁传感器放置在执行机构主体的上游，下游，执行机构的低位，以及阀门本身（图2）。我们还收集了声压级，“罗森伯说。传感器随时间的加速度曲线（图3）显示，虽然“有些是温和的，有些是野生的”，但它们通常低于2-3 G.然后它们会突然弹出。“我们了解到振动与过程变化有关，”罗森伯说。

与此同时，罗森伯意识到“我们在其他工厂中有很多类似的设备，我想知道，为什么我们不会看到更多的失败呢？我尝试了蒸汽饱和度，并意识到我已经推动了减温器调节以提高效率，这导致了问题。

“当我们修复它时，我们会再次推动它，但就目前而言，我们将放弃一些效率来防止设备故障。”

图3：相关性提供线索

图2中传感器的振动强度和声级随时间的曲线显示了与过程变化相关的突然幅度增加。

解决问题

上海自动化仪表有限公司详细介绍了管道配置和阀门特性如何影响声振动（图4）。“阀门靠近弯头和设备的紧密耦合系统由于流动引起的湍流而存在更多问题。” 来自阀门的湍流可以与来自弯头的湍流相互作用并“加起来”。Absolute的系统也有一个柔性连接器。“噪音从连接器辐射出来，并且摇摆不定，”他说。“有些螺栓在松动并脱落。”

一般来说，最好遵守指南，以保持肘部在瓣膜前至少六个直径和20个直径。“当阀门应用超过110 dBa时，阀门尺寸测量软件也会发出警告。这是因为在下游管道和阀门中存在应变的危险，这不仅仅是因为噪音。“

如何指定不影响控制的阀门和定位器

与线尺寸阀门相比，出口噪音更小，ValveLink软件可为装饰和出口提供噪音测量，因此您可以看到效果。

图4：振动+声音=故障

由于流动引起的湍流，阀门靠近弯头和设备，因此振动和声音的应力会增加，并且在紧密耦合系统中会更高。

Absolute使用的阀门不是费希尔阀门，但“我们想调查所有类型的阀门，以便我们可以建立通用场景，”罗森伯说。还有一个时间间隔效应 - 在启动时噪音很大的阀门在运行时可能会很安静，并且很难确定在发生多少损坏时，所以“我们正在尝试获取数据并评估损坏情况，而不是整体随着时间的推移，帮助我们做出预测，“他说。

实验室工作表明阀门振动与执行机构管道损坏有关，以及声振引起的振动如何导致阀门上游和下游的小孔连接失效。“那里，问题是频率巧合，”1800赫兹的音调与管道共振相吻合。“解决方案是安静下来，使用更安静的阀门，”“它就像加速度计测量频率一样简单，也可以由了解基本物理的人进行计算。”

回到Absolute，“我们还没有解决问题，”罗森伯说。“我们已经看过阀门尺寸，系统和扩散器尺寸，我们确定扩散器尺寸过大。由于在不同时间的不同操作，不同的压降引起振动。答案可能是较小的阀门，或两个阀门。在上海自动化仪表有限公司方面，我们学到了很多东西。我们希望有机会监测出现问题的阀门，因此我们可以通过半连续或连续监测来学习它们。“

在绝对能源方面，罗森伯不清楚他们是否会购买一个或两个阀门，但他说，“尽管这些人做了这些，我很确定他们会变绿。”

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