Jak rozwiązywać problemy związane z nadmiernymi wibracjami w tłokowej sprężarce N2

Sprężarki tłokowe generują normalne, okresowe siły i pulsacje gazu, dlatego istotne pytanie brzmi nie, czy maszyna wibruje, ale czy zmienił się poziom, częstotliwość, lokalizacja lub trend drgań. Raport operatora dotyczący drgań należy najpierw przeliczyć na pomiary: która obudowa łożyska, punkt ramy, cylinder, rura lub podpora się porusza, w którym kierunku, z jakim obciążeniem i prędkością? Porównaj ogólne drgania i, jeśli warunki to uzasadniają, widmo drgań ze znaną, dobrą linią bazową. Luzy mechaniczne, problemy z fundamentem, niewspółosiowość sprzęgieł, naprężenia rurociągów, pulsacje gazu, usterki zaworów, zużycie wodzika, stan łożysk i rezonans mogą powodować różne wzorce drgań. Unikaj przypadkowego dokręcania śrub lub zmian współosiowości, dopóki źródło drgań nie zostanie zawężone, ponieważ takie działania mogą ukryć ślady lub przenieść obciążenia w inne miejsce.

Terminy diagnostyki wibracyjnej

widmo drgań

Obraz drgań w domenie częstotliwości, służący do identyfikacji składników związanych z prędkością biegu, harmonicznymi, uderzeniami, rezonansem lub pulsacją.

śruba fundamentowa

Element mocujący lub kotwiący, który przenosi obciążenia maszyny na fundament i może powodować ruchy, jeśli jest luźny lub słabo zaprawiony.

wyrównanie sprzęgła

Relację wału między napędem a sprężarką sprawdzano na zimno i, jeśli to konieczne, korygowano w zależności od zmian położenia roboczego.

pulsacja

Okresowe wahania ciśnienia gazu wywoływane ruchem posuwisto-zwrotnym cylindrów i zaworów, które mogą pobudzać rury lub naczynia.

poprzeczka

Element prowadzący ruch posuwisto-zwrotny, który w wielu konstrukcjach sprężarek przenosi ruch korbowodu na tłoczysko.

łożysko

Podpora obrotowego lub posuwisto-zwrotnego układu jezdnego, której zużycie, smarowanie lub uszkodzenie może powodować zmianę wibracji i temperatury.

1. Określ, gdzie, kiedy i w jakim kierunku nastąpiła zmiana wibracji

Rejestruj obciążenie, ciśnienie ssania i tłoczenia, prędkość, stan stopnia oraz to, które maszyny lub zawory są w użyciu. Dokonuj pomiarów w powtarzalnych punktach na obudowach łożysk, ramie, wspornikach cylindrów i wybranych rurociągach. Zwróć uwagę na kierunek poziomy, pionowy i osiowy. Problem z drganiami, który pojawia się dopiero po uruchomieniu drugiej sprężarki, może wynikać z interakcji strukturalnej lub pulsacji, a nie z uszkodzenia wewnętrznego pierwszej maszyny.

Porównaj z danymi z uruchomienia lub najnowszymi danymi trendowymi. Nagły krok po konserwacji wskazuje na niewspółosiowość, luzy, nieprawidłowy montaż lub naprężenie rurociągów. Powolny wzrost na przestrzeni miesięcy sugeruje zużycie, luzy, pogorszenie fundamentów lub zmianę warunków procesu. Szybka i poważna zmiana z hałasem uderzeniowym powinna spowodować kontrolowane wyłączenie, zgodnie z kryteriami obowiązującymi na miejscu.

2. Najpierw sprawdź fundament, zaprawę, podpory i luzy mechaniczne

Sprawdź luźne lub uszkodzone śruby fundamentowe, spękaną zaprawę, ślady korozji, ruchy ramy, oznaki miękkiej stopy, luźne osłony, podpory rur i połączenia o małej średnicy. Nie dokręcaj elementów złącznych konstrukcyjnych do przewidywanego momentu obrotowego. Postępuj zgodnie z wymaganiami producenta i wymaganiami konstrukcyjnymi fundamentu. Luźna podpora może wzmacniać normalne wzbudzenie i powodować duże pozorne drgania bez uszkodzenia łożyska.

Obserwuj rurociągi podczas pracy z bezpiecznego miejsca. Powtarzający się kontakt, unoszenie się podpory lub drgania małej gałęzi przy określonym obciążeniu mogą pomóc w identyfikacji rezonansu lub pulsacji. Popraw projekt podpór poprzez analizę techniczną, zamiast po prostu dodawać sztywne zaciski, które mogą przenosić naprężenia na dyszę lub inną część rurociągu.

Po potwierdzeniu stanu pola należy dokonać przeglądu miejsca wibracje sprężarki azotu Zasób, który pozwala dopasować wymagania do realistycznej rodziny sprężarek. Weryfikacja krzyżowa jest tutaj powiązana z rozwiązywaniem problemów związanych z nadmiernymi wibracjami w tłokowej sprężarce N₂.

3. Oddziel sygnatury prędkości obrotowej i wyrównania od sił posuwisto-zwrotnych

Sprawdź rzeczywistą prędkość obrotową i porównaj szczyty widmowe z częstotliwością obrotową i harmonicznymi. Niewspółosiowość sprzęgieł, niewyważenie, wygięte elementy i luzy mogą powodować różnice w kierunkach i częstotliwościach. Weryfikację współosiowości należy przeprowadzić za pomocą zatwierdzonej metody po potwierdzeniu stanu fundamentu i odkształcenia rur, ponieważ współosiowość maszyny przy występujących obciążeniach zewnętrznych powoduje tymczasową korektę.

Przejrzyj wszelkie niedawne prace związane z silnikiem, sprzęgłem, kołem zamachowym, pasem lub napędem. Sprawdź stan sprzęgła, klinów, osłon i integralność elementów mocujących w stanie blokady. Jeśli pociąg przekracza znaną prędkość krytyczną podczas pracy napędu VFD, określ, czy drgania występują tylko w wąskim paśmie prędkości i zastosuj zatwierdzoną przez dostawcę strategię wyłączania lub kontroli.

4. Oceń pulsację gazu i rezonans rurociągów

Cylindry tłokowe wytwarzają pulsujący przepływ ssania i tłoczenia. Butle pulsacyjne, kryzy, odcinki przewodów i wsporniki są zaprojektowane tak, aby kontrolować amplitudę ciśnienia i reakcję mechaniczną. Zmiana konfiguracji zaworów, dodanie odgałęzienia, usunięcie ograniczenia lub zmiana prędkości roboczej może wprowadzić system w stan rezonansu. Porównaj drgania z pulsacją ciśnienia stopnia, jeśli istnieje oprzyrządowanie.

Nie należy zakładać, że problem drgań rurociągów zostanie rozwiązany za pomocą złącza elastycznego. Elastyczne elementy wysokociśnieniowe mają określone limity ciśnienia, zmęczenia materiału, wytrzymałości i kompatybilności. W przypadku ciągłych drgań związanych z pulsacją, należy skorzystać z analizy akustycznej dostawcy sprężarki lub specjalisty, aby ocenić modyfikacje butli i rurociągów.

5. Sprawdź wodzik, łożyska, zawory i stan mechaniczny wnętrza

Jeśli przyczyny zewnętrzne i rurociągowe nie są potwierdzone dowodami, należy skorelować drgania z temperaturą łożyska, stanem oleju, pomiarami wodzika lub prowadnicy, biciem tłoczyska (jeśli jest to określone) oraz wydajnością zaworu. Uszkodzony zawór może wytwarzać nienormalne siły gazu, które odczuwa się jako drgania mechaniczne. Zużycie wodzika lub łożyska może powodować uderzenia lub zmiany luzów, ale dokładne wartości graniczne zależą od maszyny.

Komponenty wewnętrzne należy sprawdzać dopiero po ich odizolowaniu i rozhermetyzowaniu. Należy stosować się do pomiarów zużycia i kryteriów akceptacji producenta. Jeśli łożysko lub wodzik wykazują uszkodzenia, należy zbadać smarowanie, współosiowość, zanieczyszczenie, obciążenie i przyczyny chłodzenia, aby wymiana nie przywróciła jedynie tego samego mechanizmu awarii.

Aby uzyskać powiązany test porównawczy sprzętu, zapoznaj się z witryną sprężarka gazu azotowego Opcje podczas sprawdzania założeń operacyjnych w tej sekcji. Weryfikacja krzyżowa jest tutaj powiązana z rozwiązywaniem problemów związanych z nadmiernymi wibracjami w sprężarce tłokowej N₂.

6. Sprawdź poprawność w zakresie obciążenia i prędkości

Po naprawie należy powtórzyć pomiary w tych samych punktach, kierunkach, przy tym samym obciążeniu, ciśnieniu i prędkości, które udokumentowały usterkę. Jeśli maszyna VFD pracuje w określonym zakresie, należy zastosować zatwierdzone prędkości i obserwować wąskie pasma rezonansowe. Należy upewnić się, że rurociągi i połączenia o małej średnicy pozostają stabilne przy zmianach ciśnienia wylotowego.

Zaktualizuj linię bazową drgań i strategię alarmową, jeśli zatwierdzona konfiguracja maszyny uległa zmianie. Wartości trendu należy łączyć z warunkami procesu, aby uniknąć oceny przyszłych wzrostów bez kontekstu. Wartość drgań ma znaczenie tylko wtedy, gdy lokalizacja pomiaru, kierunek czujnika, prędkość i obciążenie są powtarzalne.

Tabela przyczyn drgań

Arkusz weryfikacji projektu

Zamknij pętlę „Rejestruj lokalizację drgań, kierunek, prędkość, obciążenie, ciśnienia i historię ostatnich konserwacji”, dokumentując przyczynę, reakcję i akceptację. Zacznij od „potwierdzenia lokalizacji drgań”, zidentyfikuj oczekiwane zachowanie widma drgań i wybierz drugą obserwację obejmującą ustawienie sprzęgła, która może niezależnie potwierdzić ten sam wniosek. Przeprowadź kontrolę bez pomijania zabezpieczeń ani przekraczania zatwierdzonego zakresu roboczego. Jeśli oba sygnały się nie zgadzają, sprawdź dokładność przyrządu, stan zaworu, spadek ciśnienia, zanieczyszczenie, nieszczelność lub logikę sterowania, zanim zdecydujesz, który element wymaga naprawy. Niezależne potwierdzenie jest cenne, gdy wyłączenie lub wymiana byłyby kosztowne.

Przekształć element przeglądu „oddzielne źródła mechaniczne i pulsacji” w zarejestrowany krok akceptacji. Zidentyfikuj, gdzie zaobserwowano śruby fundamentowe, jaki był stan roboczy w tym momencie oraz jakie warunki przed lub za urządzeniem mogą zmienić pulsację. Zapisz instrument, rysunek, kartę katalogową lub dane z oględzin fizycznych użyte do ustalenia podstawy. Następnie wykonaj czynność „Sprawdź fundament, zaprawę, osłony, podpory, styki rur i widoczne luzy” w powtarzalnych warunkach. Jeśli wynik jest sprzeczny z oczekiwanym zachowaniem, wstrzymaj się z kolejną decyzją projektową lub konserwacyjną do czasu wyjaśnienia rozbieżności. Daje to innemu inżynierowi wystarczający kontekst do powtórzenia kontroli bez polegania na pamięci lub nieudokumentowanych założeniach.

Użyj ustawienia sprzęgła jako punktu kontrolnego w terenie, powiązanego z zasadą „Porównaj widmo drgań z prędkością obrotową i harmonicznymi, jeśli dostępne są dane diagnostyczne”. Zapisz miejsce pomiaru lub kontroli, stan gazu, obciążenie sprężarki, odpowiednie położenia zaworów oraz dokument definiujący akceptację. Jednocześnie sprawdź krzyżowo poprzeczkę, aby uniknąć pomyłki lokalnego objawu z problemem całego systemu. Koncepcja „kontroli fundamentu” jest kompletna tylko wtedy, gdy obserwacja prowadzi do jednoznacznej decyzji: zaakceptować, poprawić lub przekazać do oceny dostawcy. Powtórz kontrolę po każdej korekcie i zachowaj wartości przed i po w dokumentacji uruchomienia lub konserwacji.

Zweryfikuj „sprawdzenie wyrównania”, tworząc jeden kontrolowany stan, w którym pulsacja i łożysko mogą być interpretowane łącznie. Ustabilizuj system, zanotuj ciśnienie, temperaturę, przepływ lub stan maszyny, w zależności od potrzeb, i użyj skalibrowanych przyrządów lub przeprowadź bezpośrednią inspekcję w wyznaczonych miejscach. Przeprowadź „Sprawdź rurociągi wrażliwe na pulsację, konfigurację butli i ostatnie zmiany w rurociągach” i zanotuj zarówno oczekiwaną, jak i zaobserwowaną reakcję. Jeśli wymagany jest limit specyficzny dla danego modelu, uzyskaj go z dokumentacji wybranej sprężarki, zbiornika, rurociągu, generatora lub procesu, zamiast wpisywać wartość ogólną. Zapis powinien wskazywać, dlaczego ostateczna decyzja jest technicznie uzasadniona.

Użyj witryny sprężarka azotu do separacji powietrza zasobu jako drugiej kontroli podczas przekładania tego wymagania na specyfikację sprężarki. Weryfikacja krzyżowa jest tutaj powiązana z rozwiązywaniem problemów związanych z nadmiernymi wibracjami w tłokowej sprężarce n₂.

Przed zamknięciem zlecenia roboczego należy upewnić się, że „Powiąż z temperaturą łożysk, smarowaniem, działaniem zaworów i stanem poprzeczki” jest możliwe do powiązania z dowodami. W przypadku poprzeczki należy zapisać punkt odniesienia oraz jednostkę lub stan fizyczny; w przypadku widma drgań należy zapisać punkt porównawczy, który potwierdza spójność działania systemu. Należy powiązać obie obserwacje z „trendem podwozia” oraz z rzeczywistym obciążeniem lub trybem pracy. Wartość bez lokalizacji i stanu jest trudna do ponownego wykorzystania w przyszłości. W przypadku wykrycia niezgodności, należy skorygować ograniczenie, stan sterowania, stan podzespołu lub założenie projektowe, które ją spowodowało, a następnie powtórzyć tę samą obserwację, aby naprawa została udowodniona, a nie uznana za domniemaną.

Potraktuj „zatrzymanie z powodu nieprawidłowej zmiany” jako mały eksperyment rozruchowy. Zdefiniuj stan początkowy, obserwuj łożysko, zmień tylko zmienną wymaganą do zatwierdzonego testu i obserwuj reakcję śruby fundamentowej. Działanie „Powtórz oryginalny zestaw pomiarów po korekcie w zatwierdzonym zakresie obciążenia” powinno pozostawić zapis stanu początkowego, interwencji, stanu końcowego oraz wszelkich alarmów lub reakcji sterowania. Jest to przydatne, gdy kilka komponentów może powodować ten sam objaw. Zmieniając jeden czynnik na raz i utrzymując sprężarkę w zatwierdzonym zakresie, zespół może oddzielić przyczynę od zbiegu okoliczności i uniknąć wymiany sprzętu, który nie był odpowiedzialny.

Granica bezpieczeństwa i weryfikacji

Silne wibracje mogą poprzedzać awarię mechaniczną. Należy przestrzegać kryteriów wyłączenia z eksploatacji i nie stawać w pobliżu widocznie poruszających się rurociągów wysokociśnieniowych ani urządzeń obrotowych. Nigdy nie dokręcać podpór, osłon, śrub sprzęgających ani elementów mocujących fundamenty pracującej maszyny. Przed inspekcją należy zablokować zasilanie obrotowe i elektryczne oraz rozprężyć systemy gazowe. Alarm wibracyjny i wyłączniki krańcowe muszą być ustawione na sprężarce i systemie monitorowania.

Sekwencja rozwiązywania problemów z wibracjami

1. Rejestruj lokalizację, kierunek, prędkość, obciążenie, ciśnienie i historię ostatnich konserwacji drgań.
2. Sprawdź fundamenty, zaprawę, osłony, podpory, styki rur i widoczne luzy.
3. Porównaj widmo drgań z prędkością biegu i harmonicznymi, jeśli są dostępne dane diagnostyczne.
4. Sprawdź rurociągi wrażliwe na pulsacje, konfigurację butelek i ostatnie zmiany w linii.
5. Skorelowane z temperaturą łożyska, smarowaniem, wydajnością zaworu i stanem wodzika.
6. Powtórzyć oryginalny zestaw pomiarów po korekcie w całym zatwierdzonym zakresie obciążeń.

Pytania dotyczące drgań zwrotnych

Zasada diagnostyki wibracyjnej

Rozwiąż problem drgań sprężarki tłokowej, lokalizując zmianę i opisując jej częstotliwość oraz warunki pracy. Wyeliminuj przyczyny pulsacji w fundamentach, podporach, osiowaniu i fundamentach przed demontażem, a następnie zweryfikuj łożyska, wodziki i zawory, porównując je z wynikami. Udowodnij naprawę, używając tych samych punktów pomiarowych i obciążenia.