API 往复式压缩机监测最优应用

优点 – 电机滚子轴承振动监测可以指示的故障包括：过载、轴承内环损坏、轴承 外环及滚子固定环的损坏等。监测电机轴承振动并与轴承温度和润滑油状态进行关 联，能够帮助确认往复压缩机驱动机部分的整体状态。 系统描述 – 轴承振动监测系统由 2 个部件组成： Velometer® XA 压电式速度传感 器和 3500/42M 4 通道监测器组成。 应用 – 如果机器的转速低于 500 转/分，应使用 Velometer® CT 压电式速度传感 器，当机器转速高于或等于 500 转/分时，应使用标准的 Velometer®压电式速度传 感器。 安装 – Velometer® CT 压电式速度传感器安装在轴承箱上。至少在水平方向上安装 一个。对于大型的电机或关键机器的应用，应安装两个正交的 Velometer®压电式 速度传感器，以提供轴承故障的早期预报。 轴承盖可以在机器制造过程中钻孔并攻丝，以安装速度传感器。如果没有在机器制 造过程中实施，可以拆下进行钻空，以安装速度传感器。
报警/危险 – 在没有机器制造商或工程数据建议的情况下，建议的初始整定值为： 报警：180 ºF 危险：200 ºF *这些数据应根据实际运行情况作出调整。
轴承振动 （滚子轴承）
本特力内华达强烈建议用户将轴承振动作为跳机联锁参数。 系统 3500 监测器 3500/70 3500/42 传感器 压电式速度传感器 Velometer® CT 或 Velometer® 压电式速度传感器 Velometer® CT 或 Velometer®
应用 –压电式速度传感器 Velometer® CT 对于测量以低于 90 转/分转速运行的往复 式压缩机的壳体振动是非常理想的。监测器应使用零-峰值读数，不应使用均方根 “rpm”或积分值，因为低频响应会对此类读数产生影响。 安装 – 传感器最好安装在曲轴机架每对气缸的水平方向上。压电式速度传感器最 好与轴承的中分线平行，正好与机器的作用在同方向上。
系统 3500
监测器 3500/60 （无记录仪 4-20 毫安输出） 3500/61（有记录仪 4-20 毫安输出） 3500/65（有记录仪 4-20 毫安输出）
传感器 热电阻或热电偶 热电阻或热电偶 热电阻或热电偶
优点 – 电机定子线圈的温度可以指示定子的相关故障，包括相间不带载平衡、线 电压过低或不正常、线圈短路和线圈接地等。 应用 – 可应用于感应和同步电机。 安装 – 安装工作包括在每个线圈的引线上嵌入一个热电阻或热电偶。通常电机制 造商在生产机器时都安装了上述传感器， 但也可对电机进行改造。 滤波 – 3500/60 或 3500/61 都可以过滤掉 50 或 60 赫兹的噪声。 报警/危险 – 在没有机器制造商或工程数据建议的情况下，建议的初始整定值为： 报警：180 ºF 危险：200 ºF *这些数据应根据实际运行情况作出调整。
保护和管理 API-618 往复式压缩机
最优应用
本特利西安办事处 2006 年 6 月
第 1 部分 – 介绍 本最优应用文件内容包括如何在 API-618 往复式压缩机上选择和安装本特利内 华达传感器、监测保护系统以及趋势监测系统。所提出的建议既适用于新机组，也 适用于旧机组的改造。 API-618 类型的往复式压缩机在炼油厂和石化厂应用最普遍。这些压缩机一般 转速低（低于 600 转/分），用于处理危险和易燃气体。 强烈建议使用机器管理系统，如 System 1®软件对气缸压力、振动、活塞杆位 置及温度数据等进行在线连续的采集、跟踪和分析。使用管理系统工具软件可以最 大程度地对机器故障进行诊断并对机器性能进行分析。 第 2 部分 – 保护/管理 API-618 保护系统，第 4 版 – 根据 API-618 的规范，API-618 类型的往复式压缩机 保护系统包括曲轴箱压电式速度传感器（Velometer®）和排气温度探头。见传感器 选择部分的曲轴。 建议的保护系统方案 - 建议采用的往复式压缩机保护系统包括 API-618 保护系统以 及主轴承温度、气缸压力和十字头加速度传感器。见传感器选择部分的气缸、十字 头和曲轴。 建议的管理系统方案 - 建议采用的往复式压缩机管理系统包括建议的保护系统加上 System 1® 趋势跟踪和分析软件， 压缩机阀上和压力组件上的温度监测、及十字头 销和活塞杆位置。图 1 示出了各个传感器在往复式压缩机上的位置。每个传感器会 在传感器选择部分作详细说明。
轴承温度
本特力内华达强烈建议用户将轴承温度作为跳机联锁参数。 系统 3500 监测器 3500/60 （无记录仪 4-20 毫安输出） 3500/61（有记录仪 4-20 毫安输出） 3500/65（有记录仪 4-20 毫安输出） 传感器 热电阻或热电偶 热电阻或热电偶 热电阻或热电偶
优点 – 电机主轴承温度可以指示油膜轴承和滚子轴承相关的机械故障，包括过 载、轴承疲劳或润滑不充分等。监测主轴承温度的同时与其它的过程变量进行关 联，能够帮助确认往复压缩机驱动机部分的整个状态。 应用 – 没有限制。 安装 – 本特利内华达提供 3500 监测器用于监测来自热电偶或热电阻的温度。主轴 承盖可以在制造过程中钻孔并攻丝，以安装温度探头。如果主轴承盖上没有过孔， 可以拆下进行钻空，以安装温度探头。 滤波 – 3500/60 或 3500/61 都可以过滤掉 50 或 60 赫兹的噪声。
图1 部件 电动机
往复式压缩机完整监测方案 测点 传感器 热电阻或热电偶 热电阻或热电偶 压电式速度传感器 Velometer® 热电阻或热电偶 键相传感器/往复式压缩机多齿轮盘 压电式速度传感器 Velometer® 加速度传感器 热电阻或热电偶 热电阻或热电偶 热电阻或热电偶 水平和垂直电涡流传感器 压力传感器 热电阻或热电偶 热电阻或热电偶
透平和齿轮箱驱动
对于在透平机器和往复式压缩机之间的齿轮箱监测 仪表的要求和建议请参见“齿轮箱监测方法”。
第 4 部分 – 曲轴和曲轴箱 多事件键相位系统 系统 3500 监测器 3500/25 传感器 3300 XL 8 毫米电涡流传感器
多事件键相位系统是标准键相位传感器系统的特殊变化，它在曲轴每旋转 30 度产 生一个电压脉冲。3500 压缩机监测系统利用该脉冲信号作为精确测出曲轴转动位 置的参考信号。多事件键相位传感器通常使用电涡流传感器（建议采用永久安装方 式，探头对准一个物理间隙）。 优点 – 在曲轴每旋转 30 度提供一个参考信号的同时，提供一个每转一次的参考信 号，以建立一个每转一次的参考信号。如果没有多时间测速盘，对活塞环泄漏和阀 门泄漏的监测将非常困难。 系统描述 –多事件键相位系统需要对 3500/25 监测器进行特殊组态。 应用 – 3500/77 监测器对气缸压力的测量需要多事件键相位系统。强烈建议使用多 事件键相位系统获得气缸压力的精确测量并提供最为准确的压力-容积（PV）曲 线。
滤波 – 如果在系统中与安装在十字头上方的加速度传感器一起使用，应将高通和 低通滤波角分别设定为尽量接近 1/2×倍频和 20×倍频。如果系统中未用到安装在十 字头上方的加速度传感器，滤波角应按最宽范围设置（3Hz 到 30kHz）。 报警/危险 – 在没有机器制造商或工程数据建议的情况下，建议的初始报警和危险 整定值为： 报警：0.25 英寸/秒（6.35 毫米/秒） 危险：0.5 英寸/秒 （12.7 毫米/秒） *这些数据应根据实际运行情况作出调整。 第 5 部分 – 十字头
优点 –曲轴主轴承温度高可以指示与滑动轴承相关的一系列故障，包括过载、轴承 疲劳或润滑不充分。监测主轴承温度并与其它过程变量进行关联，能够帮助确认压 缩机的整体状态。 系统描述 –3500 系统连续监测温度。 应用 – 没有限制。 安装 – 本特利内华达监测器使用热电偶或热电阻进行监测。 轴承盖可以在机器制造过程中钻孔并攻丝，以安装速度传感器。如果没有在机器制 造过程中实施，可以在大修和改造过程中拆下轴承盖进行钻空，以安装速度传感 器。 滤波 – 3500/60 或 3500/61 都可以过滤掉 50 或 60 赫兹的噪声。 报警/危险 – 在没有机器制造商或工程数据建议的情况下，建议的初始整定值为： 报警：180 ºF
危险：200 ºF *这些数据应根据实际运行情况作出调整。
机架
振动
本特力内华达强烈建议用户将机架振动作为跳机联锁参数。API618 中也
传感器 压电式速度传感器 Velometer® CT
如果运行温度超过 185ºF （85ºC），请咨询本特利销售代表。 在对面平衡式的压缩机上，由于气缸对之间有偏差，因此引起曲轴的移动。机器的 横向压力由于运行过程中的变化、阀门的卸载、或阀门组件的损坏而变的不平衡。 这些力会通过轴承传递到机架上，导致曲轴箱以 1 或明或 2 备的机器转速振动。频 率在机器工频的 1/2 倍频到 2 倍频，并且由于压缩机的布局产生共振。在这些频率 上过高的振幅可能指示机械或运行的问题。压电式速度传感器 Velometer® CT 对于 测量由于往复式压缩机转动产生的、传递到机架的振动是非常理想的。压电式速度 传感器可以消除动圈式速度传感器可能发生的交叉轴灵敏度问题。同时，与标准的 加速度传感器相比，由于往复式压缩机转速较低，压电式速度传感器在低频范围有 更好的信噪比。 优点 – 利用压电式速度传感器和 3500 监测系统可以探测以下的常见机器故障： • 由于异常压差或惯性不平衡产生的不平衡 • 基础附件松动（例如：基础灌浆或垫片变坏） • 联杆过载荷引起的大幅度振动 系统描述 – 机架振动系统由 2 部分组成：压电式速度传感器和 3500/70M 往复式机 器推力/速度监测器。压电式速度传感器的核心是一个压电晶体的加速度计，并有 一个低噪声运放/积分器，向外部提供振动速度输出。结果是带来传感器体积小、 没有移动部件，集成化的电子线路和理论上无限的使用寿命。传感器的振动信号以 速度单位输出。
安装 – 多事件测速盘通常安装在驱动机器轴的外端上。通常需要对驱动机器的轴 进行钻空和攻丝。每转一次的参考点一般与 1 号气缸顶部死点中心位置对齐。 滤波 – 不适用。 报警/危险 – 不适用。
主径向轴承 温度
本特力内华达强烈建议用户将轴承温度作为跳机联锁参数。 系统 3500 监测器 3500/60 （无记录仪 4-20 毫安输出） 3500/61（有记录仪 4-20 毫安输出） 3500/65（有记录仪 4-20 毫安输出） 传感器 热电阻或热电偶 热电阻或热电偶 热电阻或热电偶
曲轴箱
十字头 压力组件 活塞和活塞杆 气缸
定子温度 轴承温度 滚子轴承振动 主轴承温度 曲轴位置参考 机架振动 机器振动 十字头销温度 壳体温度 出口温度 杆位置 气缸内部压力 阀门温度 排气温度
第 3 部分 – 驱动机
电动机 定子温度
定子线圈温度通常不作为跳机的参数。 定子线圈温度通常不作为跳机的参数。
振动
本特力内华达强烈建议用户将十字头振动作为跳机联锁参数。
系统 3500
监测器 3500/70 M
传感器 330400 加速度传感器和 37439-01 安装支架
在每个十字头的上方设置加速度传感器为探测机器冲击型事件提供了最佳的方法。 与冲击相关的的事件的特点是引起自由振动，而且通常是由于进入气缸内的液体堵 塞或由于机械故障如：十字头或活塞组件松动。 由于冲击事件的振动频率很高，测量加速度比测量速度能达到更好的效果。在正常 条件下，振动值应当很小。当冲击事件发生时，振动水平增大，其波形可以表现典 型的敲钟响应，如上图。通过观察冲击产生的加速度波形，可以清楚的发现振动幅 值有很大提高。 优点 – 利用加速度传感器监测自由振动，可以探测以下的机器故障： • 进入气缸内的液体堵塞 • 十字头间隙过大 • 螺母、螺栓或活塞松动 • 十字头销衬套间隙过大 除上述的机械故障之外，十字头加速度传感器还可以探测到阀门的开和关动作。 系统描述 – 3500/70M 往复式压缩机冲击/速度监测器有 4 通道，可以接受来自惯性 振动传感器的信号，进行信号调置，用于各种振动测量。并将信号调置与用户预先 设定的报警值进行比较。按通道对可组态成加速度和速度测量。
滤波 – 参照滚子轴承方法。 报警/危险 – 参照滚子轴承方法。
往复式内燃机
参考“往复式内燃机”最优应用。 对于涡轮增压机参考“涡轮增压机”最优应用。
一体化发动机
压缩机的 气缸、阀门、活塞、活塞杆、十字头、 连杆、和曲轴都在这些压缩机器的最优应用中说明。 对于动力机的气缸、活塞、连杆、和气缸阀门的 建议参考“往复式内燃机”的最优应用中说明。 对于涡轮增压机，参考“涡轮增压机”最优应用。