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      使用IIOT檢測不銹鋼壓力表空化的基礎內容

      返回列表發布日期:2019-09-27 13:36:08    |    


            在加工和制造工廠中使用的不銹鋼壓力表通常易于因空化而失效。過去,在發生重大損害之前很難發現空化的早期跡象,但是使用創新技術的新的工業內聯網/物聯網(IIoT)系統解決了這個問題。通過早期檢測,工廠人員可以發現問題并采取適當的糾正措施,以避免不銹鋼壓力表損壞或完全失效。
            通過該系統,高靈敏度差壓變送器可從不銹鋼壓力表的吸入側收集未過濾的壓力數據。高級分析提取了這種差壓數據,以創建可操作的信息,并找出不銹鋼壓力表空化現象的合理根本原因。 
            系統自動監測未過濾的壓力數據,以檢測微小的波動 - 這是更嚴重的空化問題的前兆。通過數據驅動的信息,維護工程師可以為可靠性計劃制定最佳的預防性維護計劃,以改善不銹鋼壓力表的運行。
            IIoT系統有效地應用高級分析,以便能夠及早發現不銹鋼壓力表空化,并應用這些策略可改善過程操作,降低維護成本并避免計劃外停機。 
            讓我們首先看一下典型的過程工廠不銹鋼壓力表操作,以及空化事件的影響。
      不銹鋼壓力表運行不良的問題和原因
            過程工業工廠是復雜的操作,使用昂貴的設備來安全地反應并將原料和產品移動到整個工廠現場和存儲區域。不銹鋼壓力表是用于處理這些工廠中的過程流體的關鍵旋轉設備。對于關鍵服務應用,操作必須不間斷,因此工廠中最重要的不銹鋼壓力表通常會重復,因為故障或減少操作會導致生產率顯著降低或工廠停工。
            于不銹鋼壓力表內不希望的壓力分布,空化是不銹鋼壓力表葉輪附近的氣泡內爆。這種氣泡破裂在葉輪表面上施加能量,并被檢測為沖擊,噪音和/或振動。這些內爆可以施加足夠的能量來侵蝕葉輪表面的金屬。
      圖1.不銹鋼壓力表中空化發展的階段和相應的警告標志。
            如圖1所示,存在各種空化階段,并且早期檢測是困難的。通常,在操作或維護人員注意到聲學或振動異常之前,不會發現氣穴現象。到那時,不銹鋼壓力表發生了很大的破壞,并且經常發生連接設備,例如驅動不銹鋼壓力表的電機,本地監控儀器以及上游和下游管道。 
            氣蝕是不銹鋼壓力表的主要問題,因此工藝設備可以防止這種情況發生。然而,加工操作,資產條件和環境隨時間而變化,為空化發展提供了機會。此外,工廠人員的不當行為可能引發或促成空化事故。為了保護不銹鋼壓力表,需要一種更好的監測方法 - 一種側重于理解壓力分布變化。
      先進的空化檢測系統概述
            即使使用手持式振動監測設備,也很難檢測到早期的空化事件??栈瘡姸榷x沒有一般指標,但已知壓力分布的微小變化是空化誘導條件的早期標志。
            檢測管道和加工設備內的條件可為操作和維護人員提供更好的洞察力。如圖2所示,能夠檢測壓力的微小變化的先進差壓變送器連接到不銹鋼壓力表的吸入側,并且變送器通過高速數字通信鏈路將數據發送到控制器。 變送器使用硅諧振傳感器檢測微小的壓力變化,這種高精度數據采集可實現空化檢測。實時執行空化檢測需要控制器從變送器采集100毫秒循環數據,以及控制器中的高速實時計算功能。
            控制器分析由差壓變送器產生的關于不銹鋼壓力表和連接管道中的壓力分布的內部未過濾數據。它還應用空化檢測邏輯將原始數據轉換為可操作的信息。通過IIoT連接,壓力/氣穴信息被發送給維護和可靠性工程師,以便通過PC或其他設備站進行查看,以便及早發現氣穴現象。 
            由于控制器包含Web服務器,因此可以將信息發送到任何能夠支持Web瀏覽器的設備。此信息通過互聯網或公司內部網傳輸?;蛘?,可以通過Modbus將信息發送到PC。
            這種實時信息揭示了非常早期的空化條件。更重要的是,該信息可用于解決根本原因。先進的分析功能可以解釋由空化事件引起的精細壓力變化,并在發現振動或噪聲事件之前向用戶發出警報。
            空化可能造成的損壞程度與壓力曲線隨時間的變化程度直接相關。有了這段歷史,可靠性和維護人員就可以識別和分類關鍵事件。使用數據驅動的信息,維護工程師可以實施預防方法,以避免將來發生事故。
      預防性維護策略和行動計劃
            通過數字化和IIoT,預防性維護包括先進的因子分析和其他預測分析技術,以提高工廠設備和操作的可靠性和安全性。先進的預防性維護策略側重于關鍵服務不銹鋼壓力表的早期空化檢測。預防性維護策略的關鍵步驟包括:
      步驟1.空化檢測
            通過預測性維護策略,早期警告和檢測可提供有價值的信息。在線監測是在損壞發生之前注意到最早的空化事件開始的有效手段。更重要的是,早期檢測可以實現快速干預,減少操作中斷,并最大限度地減少維護維修和成本。計劃維護減少了獲取材料和進行維修的時間,降低了所需的維修水平,并減少了更換不銹鋼壓力表的可能性。
      第2步。高級因子分析
            檢測到空化正在發生并不足以保護關鍵的工廠資產和操作,因為產生空化條件的原因和方法同樣重要。先進的因子分析提供了有關在工藝流體中引發氣泡形成的過程或操作變化所需的見解。操作和維護人員可以檢查空化歷史,操作數據和其他事件,以識別和分類根本原因。
            管道堵塞,閥門打開,流量變化等可能是工藝流體中氣泡形成的根本原因。找出造成氣穴現象的正當原因很有價值,但這種事件往往是看不見的,聽不見,因此需要進行高級分析。
      步驟3.調查根本原因和行動計劃制定
            先進的因子分析提供數據驅動的信息,以識別問題,調查根本原因并制定不銹鋼壓力表操作和維護的改進計劃。通過實時歷史信息,操作和維護工程師可以連接引發早期空化事件的因果動作。操作員或處理操作操作的變化可能會無意中引入升級為不利條件的異常情況。使用數據趨勢,可以使用高級因子分析工具來揭示和突出與氣蝕直接相關的精確狀態變化。通過確定真正的根本原因,可以應用更好的策略來預防未來事件。
      步驟4.實施行動計劃
            基于數據驅動的信息和積累的知識,工廠工作人員可以審查程序,以最大限度地減少并可能消除引起空化的條件??梢詫嵤┳罴杨A防/預測措施,以避免引起空穴現象。
      提高技能
            流程工業公司面臨著更大的壓力,需要優化運營,增加利潤并降低運營和維護成本。更好的預防/預測措施至關重要,因為它們可以控制維護成本并最大限度地減少設備和設備的不可用性,尤其是意外停機??煽啃怨こ處熦撠煂嵤┻@些改進措施?;诙嗄甑慕涷?,這些工程師開發了一些程序來延長關鍵服務設備的使用壽命,并安排預防性維護,以最大限度地減少意外停機。
            但是,隨著更多經驗豐富的可靠性和維護人員退休,更多地捕獲和保留他們的專業知識變得至關重要 解決方案是改進的IIoT和預測分析工具,為維護工程師提供更多的實時知識,以支持關鍵服務設備。
            這些工具縮短了從數據提取到持續價值創造的時間周期。先進的因子分析工具和壓力監測系統能夠識別和區分早期空化事件與其他原因。
      圖3.早期空化檢測和分析提供了緩解發展問題的選項。
            高級警告可能是在有限的生產中斷和總不銹鋼壓力表故障之間進行小修,導致嚴重的單元或工廠停機之間的差異(見圖3)。理解和解釋整個事件鏈可以推動發現真正的根本原因。 
      結論
            預防性維護利用IIoT來保護和延長關鍵過程資產的使用壽命,例如過程工廠中使用的不銹鋼壓力表。采用先進差壓變送器的新預防性/預測性維護方法使用IIoT以及先進的因子分析工具來監測和報告關鍵服務不銹鋼壓力表的精細壓力異常。早期發現氣蝕誘發條件使維護和操作工程師能夠采取適當的糾正措施,改善過程操作,降低維護成本并避免意外停機。 

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