带有传感器的机械密封件制造技术

一种用于监测可定位在固定壳体（18）和可旋转轴（20）之间的干气密封件（22）的系统和方法。多个敏感元件（44）可响应于可旋转轴的旋转而旋转，并且速度传感器（17）可基于感测所述多个敏感元件（44）在低于一千转每分的速度下感测可旋转轴（20）的旋转速度。处理器（11）可接收来自速度传感器（17）的输出的信号，并且可基于来自速度传感器（17）的信号来确立干气密封件（22）的位置或干气密封件（22）的操作条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有传感器的机械密封件相关申请的交叉引用本申请要求2019年1月10日提交的美国临时申请序列号62/790,969和2018年10月8日提交的美国临时申请序列号62/742,707的权益，所述申请通过引用整体地并入本文中。
本公开通常涉及机械密封件。更特别地，本公开涉及机械密封件，其包括传感器和/或被构造成监测密封件操作条件的监测系统。
技术介绍
密封件（诸如，干气密封件）用于广泛多种应用中，包括例如气体压缩机和其他旋转设备（诸如，燃气轮机和蒸汽轮机、涡轮膨胀机、离心泵等）。这种密封件用于密封压缩机和/或其他旋转设备的轴和壳体之间的旋转界面。干气密封技术的原理是密封面不接触并且允许清洁干燥的气体穿过密封界面。在操作期间，被处理的气体流的一部分可从操作流转向并过滤以去除可能存在于操作流中的微粒和液雾。这种转向的气流可被进一步处理，例如，过热到高于其露点的温度，并作为操作流体被提供给干气密封件。
技术实现思路
本公开总体上涉及干气密封件，且更特别地涉及用于确立和监测干气密封件的起离（liftoff）速度和触及（touchdown）速度以提供对密封件操作条件和/或干气密封面的退化的评估的装置、系统和方法。在一个示例中，公开了一种用于干气密封组件的密封监测系统。密封监测系统可包括干气密封件、声发射传感器、速度传感器和处理器。干气密封件可具有带有第一密封面的定子部分和带有第二密封面的转子部分，其中，干气密封件可被定位在固定壳体和可旋转轴之间，并且转子部分可被构造成与可旋转轴一起旋转。声发射传感器可被构造成感测第一密封面和第二密封面何时相对于彼此处于操作条件并输出指示该操作条件的信号。速度传感器可在低于一千（1,000）转每分（RPM）的速度下感测可旋转轴的速度，并且可被构造成输出指示可旋转轴的旋转速度的信号。处理器可被构造成接收来自速度传感器的信号和来自声发射传感器的信号，并且可在第一密封面和第二密封面相对于彼此达到操作条件时基于来自速度传感器的信号来确立干气密封件的操作条件。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，第一密封面相对于第二密封面的操作条件可以是干气密封件的起离操作条件。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，第一密封面相对于第二密封面的操作条件可以是干气密封件的触及操作条件。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，第一密封面相对于第二密封面的操作条件可包括干气密封件的起离操作条件和干气密封件的触及操作条件。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，处理器可被构造成基于在干气密封件达到起离操作条件时从速度传感器接收到的信号和在干气密封件达到触及操作条件时从速度传感器接收到的信号来确立干气密封件的操作条件。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，速度传感器可以是霍尔效应传感器。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，速度传感器可在低于五百（500）转每分（RPM）的速度下感测可旋转轴的速度。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，速度传感器可被构造成基于感测被构造成与可旋转轴一起旋转的两个或更多个敏感元件在低于一千（1,000）RPM的速度下感测可旋转轴的速度。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，所述两个或更多个敏感元件可包括安置在干气密封件的转子部分上的槽。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，密封监测系统可进一步包括被构造成与可旋转轴一起旋转的环，其中，该环包括所述两个或更多个敏感元件。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，所述两个或更多个敏感元件中的一个或多个可包括指示器元件，该指示器元件被构造成允许处理器基于从速度传感器输出的信号来确定可旋转轴的旋转方向。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，处理器可被构造成基于从速度传感器输出的信号来确定转子部分相对于定子部分的轴向位置。在另一个示例中，提供了一种操作干气密封监测系统的方法，该干气密封监测系统具有在壳体和可旋转轴之间形成密封的干气密封件。图示性方法可包括：确定何时发生干气密封件的第一密封面与第二密封面的分离以及第一密封面与第二密封面的接触中的一者。图示性方法可进一步包括：确定指示可旋转轴的速度的旋转速度；将旋转速度跟第一密封面与第二密封面的分离以及第一密封面与第二密封面的接触中的一者的发生相关联；基于旋转速度跟第一密封面与第二密封面的分离以及第一密封面与第二密封面的接触中的一者的发生的关联来确定干气密封件的操作条件。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，确定干气密封件的操作条件可包括：随时间来监测跟第一密封面与第二密封面的分离以及第一密封面与第二密封面的接触中的一者的发生相关联的旋转速度。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，该方法可进一步包括：针对在加速运转（run-up）期间第一密封面与第二密封面的分离来确立第一基线速度以及针对在减速运转（run-down）期间第一密封面与第二密封面的接触来确立第二基线速度；并且其中，随时间来监测跟第一密封面与第二密封面的分离以及第一密封面与第二密封面的接触中的一者的发生相关联的旋转速度可包括以下步骤中的一者：将第一基线速度与跟第一密封面与第二密封面的分离的后续发生相关联的旋转速度进行比较、以及将第二基线速度与跟第一密封面与第二密封面的接触的后续发生相关联的旋转速度进行比较。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，确定干气密封件的操作条件可包括：随时间来监测跟第一密封面与第二密封面的分离以及第一密封面与第二密封面的接触两者的发生相关联的旋转速度。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，该方法可进一步包括：针对第一密封面与第二密封面的分离来确立第一基线速度以及针对第一密封面与第二密封面的接触来确立第二基线速度；并且其中，确定干气密封件的操作条件可包括以下步骤中的一者：将第一基线速度与跟第一密封面与第二密封面的分离的发生相关联的旋转速度进行比较、以及将第二基线速度与跟第一密封面与第二密封面的接触的发生相关联的旋转速度进行比较。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，确定干气密封件的操作条件可基于旋转速度跟第一密封面与第二密封面的分离以及第一密封面与第二密封面的接触两者的发生的关联。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，确定干气密封件的操作条件可包括以下步骤中的一者：将跟第一密封面与第二密封面的分离的发生相关联的旋转速度与起离速度阈值进行比较、以及将跟第一密封面与第二密封面的接触的发生相关联的旋转速度与触及阈值进行比较。作为以上实施例中的任一者的替代或补充，确定何时发生第一密封面与第二密封面的分离以及第一密封面与第二密封面的接触中的一者可基于来自干气密封系统的声发射传感器的信号。在另一个示例中，公开了一种干气密封件。干气密封件可包括转子部分、定子部分、多个敏感元件和速度传感器。定子部分可具有第一密封面并且转子部分可具有第二密封面，其中第一密封面和第二密封面可被定位在可旋转轴和固定壳体之间以形成密封。所述多个敏感元件可被构造成响应于可旋转轴的旋转而旋转。速度传感器可相对于定子部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于干气密封组件的密封监测系统，所述密封监测系统包括：/n干气密封件，其具有带有第一密封面的定子部分和带有第二密封面的转子部分，所述干气密封件被构造成定位在固定壳体和可旋转轴之间，并且所述转子部分被构造成与所述可旋转轴一起旋转；/n敏感元件，其被构造成与所述可旋转轴一起旋转；/n传感器，其在所述敏感元件与所述可旋转轴一起旋转时感测所述敏感元件，所述传感器被构造成基于对所述敏感元件的所述感测来输出信号；/n处理器，其被构造成接收来自所述传感器的所述信号；并且/n其中，所述处理器被构造成基于从所述传感器输出的所述信号来确定所述转子部分相对于所述定子部分的轴向位置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181008 US 62/742707;20190110 US 62/7909691.一种用于干气密封组件的密封监测系统，所述密封监测系统包括：
干气密封件，其具有带有第一密封面的定子部分和带有第二密封面的转子部分，所述干气密封件被构造成定位在固定壳体和可旋转轴之间，并且所述转子部分被构造成与所述可旋转轴一起旋转；
敏感元件，其被构造成与所述可旋转轴一起旋转；
传感器，其在所述敏感元件与所述可旋转轴一起旋转时感测所述敏感元件，所述传感器被构造成基于对所述敏感元件的所述感测来输出信号；
处理器，其被构造成接收来自所述传感器的所述信号；并且
其中，所述处理器被构造成基于从所述传感器输出的所述信号来确定所述转子部分相对于所述定子部分的轴向位置。


2.根据权利要求1所述的密封监测系统，其中，所述处理器被构造成基于从所述传感器输出的所述信号的振幅来确定所述转子部分相对于所述定子部分的所述轴向位置。


3.根据权利要求1所述的密封监测系统，其中，从所述传感器输出的所述信号包括一个或多个脉冲，并且所述处理器被构造成基于从所述传感器输出的所述信号中的所述一个或多个脉冲来确定所述转子部分相对于所述定子部分的所述轴向位置。


4.根据权利要求3所述的密封监测系统，其进一步包括：
两个或更多个敏感元件，所述两个或更多个敏感元件包括所述敏感元件；并且
其中，所述处理器被构造成基于以下各者中的一者或多者来确定所述转子部分相对于所述转子部分的所述轴向位置：所述信号中的所述一个或多个脉冲的振幅、所述信号中的所述一个或多个脉冲的脉冲宽度、以及所述信号中的连续脉冲之间的宽度。


5.根据权利要求1所述的密封监测系统，其进一步包括：
两个或更多个敏感元件，所述两个或更多个敏感元件包括所述敏感元件；并且
其中，所述两个或更多个敏感元件被构造成周向地围绕所述可旋转轴径向间隔开。


6.根据权利要求5所述的密封监测系统，其中，所述两个或更多个敏感元件周向地围绕所述可旋转轴等距地径向间隔开。


7.根据权利要求5所述的密封监测系统，其中，所述两个或更多个敏感元件中的一个或多个被构造成与所述两个或更多个敏感元件中的至少一个其他敏感元件轴向间隔开。


8.根据权利要求1所述的密封监测系统，其中，所述敏感元件具有沿着所述敏感元件的轴向长度改变的横截面形状。


9.根据权利要求8所述的密封监测系统，其中，沿着所述敏感元件的所述轴向长度改变的所述横截面形状是圆形形状。


10.根据权利要求8所述的密封监测系统，其中，沿着所述敏感元件的所述轴向长度改变的所述横截面形状是梯形形状。


11.根据权利要求1所述的密封监测系统，其中，所述敏感元件的表面带有在所述敏感元件的轴向长度上改变的相对于所述传感器的深度。


12.根据权利要求11所述的密封监测系统，其中，在所述敏感元件的轴向长度上改变的相对于所述传感器的所述深度是所述表面中的轴向渐缩部。


13.根据权利要求1所述的密封监测系统，其中，所述敏感元件安置在所述转子部分上。


14.根据权利要求13所述的密封监测系统，其中，所述敏感元件安置在所述转子部分的套筒上。


15.根据权利要求1所述的密封监测系统，其进一步包括：
轴环，其被构造成联接到所述可旋转轴并与所述可旋转轴一起旋转；并且
其中，所述敏感元件安置在所述轴环上。


16.一种操作干气密封监测系统的方法，所述干气密封监测系统具有在壳体和可旋转轴之间形成密封的干气密封件，所述方法包括：
感测与所述可旋转轴一起旋转的敏感元件；
基于对与所述可旋转轴一起旋转的所述敏感元件的所述感测来获得信号；以及
基于获得的所述信号来确定转子部分相对于定子部分的轴向位置，所述转子部分和所述定子部分在所述可旋转轴和固定壳体之间形成所述干气密封件的密封界面，所述转子部分被构造成与所述可旋转轴一起旋转。


17.根据权利要求16所述的方法，其中，确定所述转子部分相对于所述定子部分的所述轴向位置是基于获得的所述信号的振幅。


18.根据权利要求17所述的方法，其中，确定所述转子部分相对于所述定子部分的所述轴向位置包括将获得的所述信号的所述振幅与阈值进行比较。


19.根据权利要求17所述的方法，其中，确定所述转子部分相对于所述定子部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·萨维奥，I·M·戈德斯韦恩，O·D·赫蒂格，
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