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市场主流 泵的故障早期识别系统 分析比较

时间:2016-12-26 00:00来源:互联网作者:中国泵网 点击:
流程泵的故障早期识别系统流程设备运营商怎样才知道流程泵即将出现故障呢?传统的做法是在重要的关键部位安装传感器,例如对机械噪声、压力、温度、流量和位置进行检测监控的传

  流程泵的故障早期识别系统——流程设备运营商怎样才知道流程泵即将出现故障呢?传统的做法是在重要的关键部位安装传感器,例如对机械噪声、压力、温度、流量和位置进行检测监控的传感器,并不断地分析检测到的数据。对于非关键性的位置和部位的故障判断则简单多了,效率下降就意味着出了问题。

  1KSB的APP应用软件Sonolyzer

  在电影大片《潜艇风暴》中可以看到轮机长利用老式的听筒在检查船用柴油机的噪声,以便及早地发现轴承磨损。现在,KSB公司在一定程度上用智能手机的APP应用软件Sonolyzer代替了这种听筒。这一智能手机应用软件利用算法语言根据异步电机的噪声频谱测定流程泵的工作效率。准确地说,应用软件的检查结果可以告诉用户,流程泵的工作点是在部分载荷工况之内或者之外。

  KSB Sonolyzer

  移动应用程序为所有泵设备带来工业 4.0 时代

  为帮助用户提升装置在整个寿命周期中的生产率、适时撑握设备的运行状态,同时增强企业的竞争力。总部位于德国弗兰肯塔尔的泵业制造商凯士比集团开发了一款仅需 20 秒即可确定定速泵运行效能的智能手机和平板电脑应用程序。

  

 

 

  软件界面

  这款 KSB Sonolyzer 应用程序所依据的演算法已经成功地集成在 PumpMeter 装置中五年时间。该装置的销量已远远超过了 30000 台。

  但是,这款基于智能手机的应用程序不要求输入被测泵装置的特性曲线或任何其它特定技术参数。也可用于其他制造商生产的泵产品。用户使用该应用程序可检测由异步电机驱动的定速泵的工作负荷。为此,须输入以下数据:电机额定功率、电机额定转速、水泵扬程和流量。此信息可以从水泵铭牌上获得。

  常规检测时,智能手机或平板电脑中内置的麦克风会工作约需 20 秒钟,对电机风扇发出的噪音进行记录。随之,该应用程序对这一噪声频谱进行滤波,以确定泵的实际转速和扭矩。通过对用户输入的性能数据与制造商开发的水力性能数据库进行比对,该应用程序可判定泵是否正在低负载状态运行,并让用户知道是否可以通过优化水力系统或驱动装置以达到节能的效果。

  KSB Sonolyzer 应用程序适用于 iOS 和 Android 操作系统。如果智能手机或平板电脑具有适当防护措施,也可在具有潜在爆炸性环境中使用。化工行业所用装置的平均寿命周期超过 30 年,正因为如此,安装的泵设备很少直接连接到物联网。在很多情况下,用户甚至根本不知道泵的适时运行状况。

  这反过来意味着,通过优化现有泵系统设备,可充分挖掘节能潜力。上传至安全云端环境的所有分析数据都是保密的。这些数据用于统计目的,且只用于进一步开发和增强在云应用中的分析程序。

  KSB Sonolyzer

  这一软件技术背后隐含着“Pump Meter”,它替代了被运营商认为过于复杂的“Pump Expert”。这为用户带来了很多好处,正如KSB公司工业4.0开发组负责人Thomas Paulas博士所说的那样:“故障早期识别系统不应为流程设备运营商带来任何附加工作量,并应能集成到已有的系统之中,就像集成到Pump Mater中一样。我们只用很少的几个传感器来检测流程泵的工作点和负载情况,利用检测得到的信息就可以评定流程泵的工作情况。并可以推断出继续使用多长时间。市场对这一系统的接受和认可度非常好,目前已经安装了大约35000套Pump Mater。每套系统为400欧元,我们为流程设备运营商提供了可以接受的价位。”

  2Grundfos公司的CR监控方案

  相比较,Grundfos公司的CR监控方案使用的传感器数量并不多:在新安装的流程泵中,这一系统对流程泵的工作状态与最初泵系统效率的偏差进行监控。在这一监控过程中,CR监控器可以自动地完成参数配置,监控器对安装后采集到的现场数据进行监控。若检测到的结果与最初采集到的参考值有出入,或者超过了运营商设定的极限值时,则CR监控器就会在流程泵潜在故障发生之前给出报警提示,利用现场总线向流程设备主控系统发出报警,或者利用SMS或者简简单单地利用信号灯发出报警信号。在报警时,CR监控器不仅会发送原始数据,而且也会准确地分析评估信息。

  CR 监控器

  概述

  隔三岔五对泵进行常规维护,您厌倦了么? 是不是这样做,就没有任何运行问题了呢? CR 监控器终结频繁的日常检查和不必要的周期性维护。 通过对过程中的关键参数进行24/7 的监控和管理,该智能监控器可以提前预测故障。

  

 

 

  CR 监控器

  提早警告可以防微杜渐,使您在问题发生前将其消除,从而大程度消除意外停机,避免造成大量损失。 除此之外,CR 监控器还能对泵的效率和功耗进行优化,因此对生产过程大有裨益。

  应用范围

  不允许停机的要求具有非常严格的应用中

  所泵液体非常容易造成泵磨损和堵塞的应用

  必须进行持续监视和控制泵运行的工业流程

  特点与益处

  监测泵的效率降低

  监测危险的泵气蚀

  监测异常运行

  自动规划维护维修

  CR 监控器

  Grundfos公司正在致力于开发一套被称之为Ingo Landwehr的软件系统:“在新的流程泵投入使用之后CR监控系统将一步步地退出市场。因此,我们把故障早期识别功能直接集成到我们的MGE电机中。我们采集例如电机轴承使用寿命和密封磨损情况的数据,并把检测到的数据信息发送给工厂,让他们准备好相关配件。我们认为一般情况下流程工业企业是愿意在其过程控制系统中安装故障早期识别软件的,这样他们就可以集中地进行故障诊断和分析了,这也是工业4.0所指出的方向。”

  3低价位的西门子主控系统解决方案

  西门子公司也已经在Simatic PCS 7过程控制系统中打出了Pump Mon的旗号:Pump Mon用于不利工作条件下离心泵的故障报警、流程泵损伤的早期识别以及通过负载合成工况下工作数据的统计分析,从长期角度对流程泵的设计和设置进行优化。这一模块可以在电力驱动为恒速和变速运行的离心泵中使用。

  

 

 

  Simatic PCS 7

  西门子化工技术和解决方案产品经理Thomas Müller-Heinzerling博士介绍说:“开发Pump Mon方案的基本设想是为离心泵的应用提供经济实惠的诊断分析系统。为此,在生产过程中已经知道和熟悉的数据要在过程控制系统中使用,例如泵所消耗的功率、泵的流量和压力。利用专门的软件对这些数据和信息进行分析之后,运营商就可以知道他的离心泵是否健康。若已经在流程设备的重要部位安装了检测传感器,则运营商只需把软件安装到他的主控系统中即可,这一软件的使用许可费只是典型的软件系统解决方案的一个零头,不到200欧元。”

  4Feluwa公司挤出泵的监控

  技术精湛的挤出泵,例如Feluwa公司研发生产的Multisafe挤出泵,流程工业企业们也开始采用复杂的监控系统了,正如,Feluwa公司非洲、北美洲和南美洲地区销售经理Daniel Hagnbuchner先生所介绍的那样:“在挤出泵的故障早期识别中,我们为用户提供了不同的故障早期识别系统,例如检测输送阀磨损的声学系统。而另一个检测挤出膜受损,并防止被输送介质进入挤出泵液压腔的监控报警系统也是非常重要的。由于我们的泵一般都在非常恶劣的环境中工作,因此许多客户都采用了这样的故障早期识别系统, 估计已经安装使用了4000多套。”

  在各种情况下,流程工业都希望顺利的结束其生产过程,实现流程设备的停车,就像煤炭气化中为一台气化机供料一样。或者像矿山采矿中在几公里的距离间输送固体泥浆那样,这里如果输送泵出现了故障则整个输送管道都将报废。在故障早期识别系统的帮助下企业可以省略作为安全保障的备用管道系统,Hagnbuchner先生说。

  工艺隔膜泵中,概率最高的故障源与其使用情况、液体控制阀、动态密封(例如柱塞的密封件)、泵头部的液压件和膜本身等有关。尤其是大功率的挤出泵,工作压力超过150bar(1bar=105Pa)的高压挤出泵,设备故障停机会带来高昂的损失,此时,故障早期识别是企业非常有价值的监控工具。(欢迎关注微信:bengyouquan)为了在长期运行中体现成本费用的好处,就要在流程设备主控系统的监控系统中采集一些数据和参数,对其进行分析,正如,Lewa公司流程工业产品销售经理Joachim Bund先生所解释的那样:“利用我们的故障早期识别系统,可以对一些重要的参数,例如机械噪声、压力和温度等进行分析。我们的故障早期识别系统有两种类型,一种是经济实惠的指示灯系统—— Lewa CMS。利用这一系统,流程设备运营商可以对流程泵的运行状况一目了然。故障原因的实时数据方便了运营商分析原因并采取措施。另一种类型的故障早期识别系统将监控和检测到的数据传送给一个与应用有关的专门的分析系统中。还有一种可供用户选择的选项,按照双方协商的协议,由Lewa公司的专家经数据线远程访问用户各个泵的工作数据。”Bund先生认为,当前的传感器还都是按照机械的方式安装设置和采集数据。未来,在工业4.0的指导下这些传感器都将集成到流程泵中。

  5绝无泄漏,但并非无需维护

  在正常的使用情况下,密封并配用了屏蔽电机的离心泵的液体动力学(径向)和液体静力学(轴向)是平衡的,因此是无磨损的。但由于离心泵的工作原理、轴的支承情况和被输送介质不同的物理特性对离心泵的轴向补偿有一定的影响。为了能够早期发现和识别可能出现的问题,建议采用“转子位置监控系统”。

  Hermetic公司的Anfreas Wolf博士解释了他们开发的解决方案:“我们的故障早期识别系统MAP利用电感的原理检测电机轴的轴向位移。当这一系统按照工作应用实际完成标定后,运营商就可以根据重要的检测参数及早采取措施,避免流程泵故障带来的严重后果。当我们的离心泵在最佳工况下运行时,磨损为零。”化工领域使用的Hermatic离心泵中大约有10%都配用了这种故障早期识别系统,流程工业企业均在其关键的生产过程中使用了这种系统。

  即便是磁力驱动泵也难免出现故障,正如Richter化工技术公司欧洲市场销售经理Carsten Holldack先生所介绍的那样:“我们的故障早期识别系统是集成在泵端盖中的非接触式检测系统,它可以对泵的温度、转速和扭矩进行检测监控。根据检测得到的数据,我们可以计算出泵的功率,并可以知道泵是否在其特性曲线规定的范围内工作。今天,我们MNK系列重型泵中有大约5%的泵都配备了这样的故障早期识别系统,而配备这一系统的趋势还在明显地增加。在流程工业首先将这种故障早期识别系统应用于连续运行的工艺过程中时,由于有着很好的使用操作性能,我们认为这一系统也将会在批次运行的工艺过程中得到应用。市场中的认可程度在连续的增长。”

  6非关键生产过程中经济的解决方案

  对于价格很高的泵或者在无论如何都不允许中断和停止的产品生产过程,利用传感器对温度、压力、机械噪声和轴位置的监控为流程设备的意外停机提供了最佳的保护。

  在那些不太重要的和非关键性的应用中,泵的生产企业,尤其是离心泵的生产企业找到了利用能效参数对泵的工况进行监控的方法,这是一种有着明显经济效益的解决方案。如此看来,“工业4.0”在今天就原则性地提出了故障早期识别的问题就毫不奇怪了。

  文章作者:Hans-Jürgen Bittermann 文章来源:《流程工业》,泵友圈整理。

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