用于机械系统的预测诊断的系统和方法技术方案

提供一种用于机械系统的预测诊断的系统和方法。一种监测机械密封系统的方法，包括：利用声传感器感测接近机械密封件的声发射数据，其中声发射数据指示机械中的滑动密封界面的各部分的面接触；确立所感测的声发射数据的基准状况；确定所感测的声发射数据是否超过为所感测的声发射数据所确立的基准状况；检测感测滑动密封界面近端的润滑流体的温度；为所感测的滑动密封界面近端的润滑流体的温度确立基准状况；确定所感测的滑动密封界面近端的润滑流体的温度是否超过为所感测的滑动密封界面近端的润滑流体的温度所确立的基准状况。

【技术实现步骤摘要】
用于机械系统的预测诊断的系统和方法本申请是申请日为2017年2月23日、申请号为201780022317.7并且专利技术名称为“用于机械系统的预测诊断的系统和方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。相关申请本申请要求2016年2月23日提交的美国临时申请第62/298,814号、2016年2月23日提交的美国临时申请第62/298,839号、2016年2月23日提交的美国临时申请第62/298,848号、2016年2月23日提交的美国临时申请第62/298,851号、2016年3月2日提交的美国临时申请第62/302,458号以及2016年3月2日提交的美国临时申请第62/302,451号的权益，所述申请中的每一个以全文引用的方式并入本文中。
本公开大体上涉及机械密封系统。更具体地说，本公开涉及被配置成检测操作状况、提供机械密封系统的实时稳定性评定及预测诊断的系统。
技术介绍
机械密封件是一种装置，其被配置成在例如泵、混合器等的装置的静态外壳与旋转轴之间提供密封界面以用于抑制所述装置内的流体逸出和/或外部污染物进入所述装置。机械密封件用于广泛多种工业应用、处理介质和操作条件，其中必须密封旋转轴与静态外壳之间的间隙。参考图1，描绘了现有技术的机械密封件100的横截面视图。在此描绘中，机械密封件100被配置成抑制流体流和污染物通过固定外壳104与旋转轴106之间的间隙102。机械密封件100大体上包括环状固定环108(也称为主环)和环状旋转环110(也称为配对环)、一对密封件或封盖112、114(其大体上是但当然不限于弹性密封元件，例如O形环)以及偏置构件116。虽然图1中所描绘的机械密封件100包括单对密封环108和110，但是本领域已知的各种机械密封件可包括其它密封界面，例如美国专利第8,857,818号(其被让与给本申请的申请人)中所公开的双重密封实施例，所述专利的内容以引用的方式并入本文中。在操作时，环状固定环108保持相对于外壳104固定在适当位置。封盖112位于环状固定环108与外壳104之间，以抑制这些组件之间的流体流。环状旋转环110随旋转轴106旋转。封盖114位于环状旋转环110与旋转轴106之间，以抑制这些组件之间的流体流。环状固定环108和环状旋转环110都包含平滑接触密封面109、111，由此形成滑动密封界面118。因此，机械密封件100的使用使得径向间隙102—流体通常会从中逸出—通过垂直于旋转轴106的平坦滑动密封界面118来密封，并且因此更容易密封。偏置构件116，例如一个或多个盘簧和/或波纹管布置，可位于旋转轴106上的凸台120与封盖114和/或环状旋转环110之间，以将浮动环状旋转环110朝向环状固定环108推动。以这种方式，偏置构件116通过适应较小轴偏转、因轴承公差引起的轴移动和因制造公差引起的未垂直对准来帮助维持接触密封面109、111之间的接触。因为环状旋转环110相对于环状固定环108旋转，所以在操作期间，密封面109、111上自然存在一些磨损。具体来说，在存在摩擦和热量产生的情况下可能加速滑动密封界面118的磨损。密封面109、111的过度磨损最终导致机械密封件100的故障。为减慢磨损速率，常将通常被称为润滑流体或隔离流体的润滑剂引入到密封界面118中。润滑流体可以是待密封的流体，或其可以是引入到密封界面118中的另一隔离流体。在另一实例中，密封界面可通过干燥气体润滑，例如所密封产品的蒸气、空气或氮气。维持恰当的膜厚度和润滑剂在密封界面118内的流量是最小化密封面109、111的磨损的重要方面。因此，在这些类型的机械密封件中，精确控制密封面109、111的几何形状和间隙102的宽度，因为其在确定膜厚度和润滑剂的流量中起到重要作用。更先进的机械密封系统可以包含多个机械密封件，例如双重(dual/double)机械密封件。这类机械密封系统可能具备多于一种润滑流体。举例来说，在一些双重密封系统中，第一机械密封件通过所密封产品的蒸气来润滑，且第二机械密封件用与所密封产品相容的另一液体或气体润滑。在一些情况下，第二机械密封件的润滑流体可以维持在较高压力下，以进一步最小化所密封产品到大气的泄漏。因此，机械密封系统不仅可以包含机械密封件自身，还可以包含密封件支撑系统，例如外部储液槽、用于液体润滑密封件的囊状或活塞式蓄压器和用于气体润滑密封件的气体调节单元(gasconditioningunit；GCU)的气体处理单元(gastreatmentunit；GTU)。这些单元可以包含提供润滑流体的适当过滤、流量管理、加热、冷却和其它调节的组件。机械密封系统还可以包含适当管理密封件以及外壳和/或安装相关机械密封件的装置上的流体流量所需的管道、管件和其它连接单元。如同所有机械系统一样，环状固定环108和环状旋转环110最终将磨损且需要替换。在一些情况下，机械密封件100的组件将一直到达其使用寿命的终点。在其它情况下，某些条件将加速机械密封件100内的组件的磨损。这些条件中的一些包含密封组件的错误安装或不当密封件选择、密封面在操作期间由于轴向未对准或不当装载而打开、闪蒸(引起密封件的脉动泄漏和颤振的液体到蒸气的转变)、空穴或可引起润滑剂薄膜塌陷的环境条件。旋转设备的高效操作和维护对于最大化生产能力和最小化停机时间而言是极其重要的。此外，出人意料的灾难性设备故障可能导致人员受伤。幸运的是，在多数情况下，机械密封系统将在灾难性故障之前开始出现危险迹象，且在一些情况下，指示组件的剩余使用寿命。常规设备监测最常受定期视察设备以观察噪声和泄漏并以加速计采集振动读数的人影响。随后可以将所收集信息与设备上的历史数据进行比较，以检测趋势，从而指示机械密封件100的总体稳定性。在以下中论述用于状况监测和诊断的各种方法：国际标准组织(InternationalStandardsOrganization；ISO)17359:2011，《机器的状况监测和诊断—一般准则(CONDITIONMONITORINGANDDIAGNOSTICSOFMACHINES—GENERALGUIDELINES)》；和ISO13381-1:2015，《机器的状况监测和诊断—预测(CONDITIONMONITORINGANDDIAGNOSTICSOFMACHINES—PROGNOSTICS)》所述方法的内容以引用的方式并入本文中。这个过程的一个问题是所涉及的时间和劳动成本。另一个问题是并非一直监测设备，由此可能发生例如闪蒸、空穴和某些环境状况的负面影响而无警告。更先进的监测系统可以采用能够实时监测设备和机械密封件100的一个或多个传感器。这些传感器可以包含例如温度传感器、压力传感器和加速计。这类传感器可以是侵入式的，需要在固定外壳104内永久或暂时插入探针或传感器，或其可以是非侵入式的并且能够检测来自固定外壳104或机械密封系统的其它组件外部的感测数据。这类系统尤其适用于待监测的设备处于危险位置或对这类设备的接近通常受阻的应用。这类系统的实例公开于美国专本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种监测机械密封系统的方法，所述方法包括：/n利用声传感器感测接近所述机械密封件的声发射数据，其中所述声发射数据指示所述机械中的滑动密封界面的各部分的面接触；/n确立所感测的声发射数据的基准状况；/n确定所感测的声发射数据是否超过为所感测的声发射数据所确立的基准状况；/n检测感测滑动密封界面近端的润滑流体的温度；/n为所感测的所述滑动密封界面近端的所述润滑流体的温度确立基准状况；/n确定所感测的所述滑动密封界面近端的所述润滑流体的温度是否超过为所感测的所述滑动密封界面近端的所述润滑流体的温度所确立的基准状况。/n

【技术特征摘要】
20160223 US 62/298,814;20160223 US 62/298,839;20161.一种监测机械密封系统的方法，所述方法包括：
利用声传感器感测接近所述机械密封件的声发射数据，其中所述声发射数据指示所述机械中的滑动密封界面的各部分的面接触；
确立所感测的声发射数据的基准状况；
确定所感测的声发射数据是否超过为所感测的声发射数据所确立的基准状况；
检测感测滑动密封界面近端的润滑流体的温度；
为所感测的所述滑动密封界面近端的所述润滑流体的温度确立基准状况；
确定所感测的所述滑动密封界面近端的所述润滑流体的温度是否超过为所感测的所述滑动密封界面近端的所述润滑流体的温度所确立的基准状况。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括评估所述机械密封系统，以确定所述机械密封系统的关于以下中的至少一个的故障可能性：
所述滑动密封界面内的润滑损耗，以及
提供到所述滑动密封界面的润滑流体的低流量；
其中评估包括：检查所感测的温度和所述声发射数据。


3.根据权利要求2所述的方法，还包括调适所述机械密封系统，以诊断具有确定的高发生可能性的机械密封系统故障相关的操作状况，以便适合个别客户需求、特定环境状况和/或所述机械密封系统的特定应用。


4.根据权利要求2所述的方法，还包括启用所述机械密封系统内的润滑损耗故障模式逻辑模块，其中所述润滑损耗故障模式逻辑模块被配置成诊断与所述滑动密封界面内的润滑损耗相关的状况。


5.根据权利要求1所述的方法，其中向用户发送的通知指示所述滑动密封界面内的所述润滑损耗的严重度。


6.根据权利要求5所述的方法，其中所述通知包含建议消息，所述建议消息被配置成为所述用户提供指南以便寻找故障和/或采取适当措施来弥补所述滑动密封界面内的所述润滑损耗。


7.根据权利要求6所述的方法，还包括启动计时器，以确定在通知所述用户之后经过的时间。


8.根据权利要求7所述的方法，还包括在所述经过的时间超过预定义时间段的情况下发送警报消息。
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【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯迪特尔·梅克，阿姆拉特·帕马，大卫·昂斯沃思，
申请(专利权)人：约翰起重机英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB