BE1018998A3 - Werkwijze voor het bewaken van de staat van kleppen van een zuigercompressor. - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor het bewaken van de staat van een zuigercompressor (1), meer speciaal de inlaatklep (15) en uitlaatklep (16) welke werkwijze de volgende stappen omvat: - het voorzien van een Shock Pulse sensor of SP-sensor (27) voor elke in-en/of uitlaatklep (15,16) - het analyseren van het signaal van de SP-sensor (27) dat typisch bestaat uit, enerzijds, opeenvolgende pieken (36) (15,16), en, anderzijds, een vlakker achtergrondsignaal (37) van een kleinere amplitude; en - het evalueren van de staat van de in- of uitlaatklep (15,16) op bass van de grootte van de voornoemde pieken (36) en/of van de grootte van het achtergrondsignaal (37) en/of van het verschil tussen beide.

Description

Werkwijze voor het bewaken van de staat van kleppen van een zuigercompressor.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bewaken van de staat van kleppen van een zuigercompressor.

Zuigercompressoren worden bijvoorbeeld gebruikt voor toepassingen waarbij hoge drukken vereist zijn, zoals in het geval van de PET fles industrie waarbij, voor het blazen van PET flessen, gassen worden toegepast bij een hoge druk van 40 bar of hoger.

Het is bekend dat een zuigercompressor bestaat uit een behuizing met een cilindrische boring die aan één uiteinde is afgesloten door een kopdeksel; uit een zuiger die in axiale richting heen en weer beweegbaar is in de cilinder en die samen met de cilinder en het dekseleen compressiekamer definieert die voorzien is vaneen inlaatopening en een uitlaatopening die respectievelijk afsluitbaar zijn door een inlaatklep en uitlaatklep; en uit een aandrijving voor de heen- en weergaande beweging van de zuiger.

De kleppen vormen als het ware het hart van de zuigercompressor.

Een reden hiervoor is dat de kleppen behoren tot de meest kritische onderdelen van de compressor op gebied van betrouwbaarheid van de zuigercompressor en vormen vaak de eerste oorzaak van een panne.

Een andere reden is dat de kleppen onontbeerlijk zijn voor het werkingsprincipe zelf van de zuigercompressor.

De inlaatklep moet ervoor zorgen dat de compressiekamer in verbinding staat met de inlaat van de compressor wanneer de zuiger zich van het kopdeksel verwijdert en daardoor gas aanzuigt in de compressiekamer, terwijl de inlaatklep en de uitlaatklep in de beginfase van de omgekeerde beweging van de zuiger moeten gesloten blijven om het gasinde compressiekamer te kunnen samenpersen en moetde uitlaatklep in de eindfase van deze beweging open gaan om het samengeperste gas door de verdere beweging vande zuiger via de uitlaatopening weg te persen.

Bij elke over- en weergaande beweging van de zuiger zal elke klep dus eenmaal sluiten en eenmaal openen.

De kleppen zijn doorgaans samengesteld uit een zitting die in de voornoemde inlaat- of uitlaatopening wordt gemonteerd; uit een beweegbaar afsluitelement, bijvoorbeeld in de vorm van een plaat of dergelijke, die dooreen klepveer tegen de zitting wordt geduwd ter afsluiting van de betreffende inlaat- of uitlaatopening; enuiteen aanslag waartegen de klep wordt opengeduwd en dieook dienst kan doen als steun voor de klepveer.

Het openen en sluiten van de kleppen gebeurt doorde werking van de veer en van de drukverschillenaan weerszijden van het voornoemde afsluitelement die bij het openen van de klep het afsluitelement tegen de aanslag duwen en bij het sluiten het afsluitelement tegen de zitting drukken.

Elke opening en sluiting gaat gepaard met een schok door het contact tussen de afsluitklep en de zitting of door het contact tussen de afsluitklep en de aanslag. Deze voortdurende opeenvolging van schokken veroorzaakt slijtage en kan ook schade berokkenen door vermoeiingsverschijnselen van de materialen waaruit de klep vervaardigd is en manifesteert zich vooral ter plaatse van de contactoppervlakken tussen het afsluitelement en de zitting of tussen het afsluitelement en de aanslag.

Ook de veer wordt voortdurend gesolliciteerd door wisselende krachten, waardoor ook deze onderhevig is aan slijtage en vermoeiingsverschijnselen, evenals de plaatsen waar zij in contact is met het afsluitelement en de aanslag.

De samenstellende delen van een klep kunnen ook worden aangetast door corrosie.

Het is dus duidelijk dat de kleppen een belangrijke rol spelen voor de betrouwbaarheid van de werking van de zuigercompressor en dat het belangrijk is de staat van de kleppen voortdurend in het oog te houden teneinde de toestand ervan te kennen en tijdig de nodige maatregelen te nemen die zich opdringen om de werking van de zuigercompressor niet te compromitteren en tegelijkertijd ervoor te zorgen dat de interventies voor herstelling zo lang mogelijk worden uitgesteld of gepland kunnen worden op een daarvoor geschikt ogenblik, bijvoorbeeld wanneer de installatie voor het blazen van PET-flessen of andere door het samengeperste gas aangedreven installatie aan een onderhoudsbeurt toe is.

Men kent reeds een werkwijze voor het bewaken van de staat van de kleppen van een zuigercompressor, waarbij deze werkwijze erin bestaat de drukken in de compressiekamer te meten en voor elke slag van de zuiger het zogeheten p-v diagram te bepalen dat de druk in de compressiekamer weergeeft in functie van het volume van de compressiekamer dat gedurende elke slag van de zuiger varieert tussen een minimum en een maximum waarde.

Deze werkwijze heeft het nadeel dat de meetinrichting voor het opnemen en het analyseren van het p-V diagram zeer duur is en vaak de kostprijs evenaart van de zuigercompressor zelf.

Deze werkwijze heeft als bijkomend nadeel dat in de behuizing een doorgang voorzien moet worden om de gebruikte druksensor in contact te brengen met de druk in de compressiekamer van de zuigercompressor. Bij hoge druk zuigercompressoren is dit niet vanzelfsprekend aangezien zulke doorgang de sterkte van de behuizing verzwakt.

Bovendien is zulke doorgang niet steeds mogelijk wanneer de zuigercompressor hiervoor niet is voorzien van bij het ontwerp.

Zulke doorgang is bijkomend een mogelijke bron van lekken.

Men kent ook al een werkwijze waarbij een geluidssensor wordt gemonteerd op de behuizing met de bedoeling het geluid te analyseren dat veroorzaakt wordt door luchtlekken die het gevolg zijn van slijtage of van beschadigingen aan de kleppen.

Op basis van deze analyse zou het theoretisch mogelijk moeten zijn een beoordeling te geven van de staat van de kleppen.

Testen wijzen echter uit dat de resultaten moeilijk te beoordelen zijn om accurate informatie te verkrijgen aangaande de toestand van de kleppen.

Bovendien maakt deze werkwijze ook gebruik van slechts één enkele sensor voor alle kleppen, wat de beoordeling en de analyse van de signalen nog moeilijker maakt en bovendien niet zonder meer toelaat conclusies te trekken over de staat van een individuele inlaatklep of uitlaatklep.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemde en andere nadelen een relatief goedkope en accurate oplossing te bieden.

Hiertoe betreft de uitvinding een werkwijze voor het bewaken van de staat van kleppen van een zuigercompressor, welke zuigercompressor bestaat uit een behuizing met een cilindrische boring die aan één uiteinde is. afgesloten door een kopdeksel; een zuiger die in axiale richting heen en weer beweegbaar is in de cilinder en die samen met de cilinder en het kopdeksel een compressiekamer definieert die voorzien is van een inlaatopening en een uitlaatopening die respectievelijk afsluitbaar zijn door een inlaatklep en uitlaatklep; en een aandrijving voor de heen- en weergaande beweging van de zuiger, met als kenmerk dat de werkwijze de volgende stappen omvat:

Het voorzien van een zogenaamde Shock Pulse sensor of SP-sensor op of tegen de behuizing voor elke in- en/of uitlaatklep die bewaakt moet worden; het analyseren van het signaal van de SP-sensor dat typisch bestaat uit, enerzijds, opeenvolgende pieken die veroorzaakt worden door het openen en sluiten van de in- of uitlaatklep, en, anderzijds, een vlakker achtergrondsignaal van een kleinere amplitude; en het evalueren van de staat van de in- of uitlaatklep op basis van de grootte van de voornoemde pieken en/of van de grootte van het achtergrondsignaal en/of van het verschil tussen beide.

Zoals bekend veroorzaakt een botsing tussen twee harde lichamen, een schokgolf die zich doorheen het materiaal van de betreffende lichamen voortplant in de vorm van een compressiegolf die snel afzwakt en een karakteristieke frequentie bezit van bijvoorbeeld 36 kHz.

Een plotse impact genereert schokgolven over een zeer breed frequentiedomein dus ook in de resonantiefrequentie van de SP-sensor.

Bij het openen en sluiten van de kleppen van een zuigercompressor worden eveneens schokgolven opgewekt door de schokken tussen de bewegende delen en de statische delen van de klep of tussen de bewegende delen van de klep onderling.

Deze schokgolven superponeren zich op de vibraties die kenmerkend zijn voor elke machine, en zijn van dezelfde grootteorde als de vibraties, waardoor de schokgolven eigenlijk moeilijk te onderscheiden zijn in het signaal van de vibraties gemeten door een klassieke accelerometer.

Een SP-sensor is ook een soort accelerometer, met dit kenmerk echter dat de sensor een trillingsgevoelige massa bevat met een resonantiefrequentie die zo gekozen kan worden dat zij in resonantie wordt gebracht door de voornoemde schokgolven, waardoor het signaal van de schokgolven als het ware wordt versterkt, terwijl het signaal van de onderliggende vibraties weinig of niet wordt versterkt.

Vandaar dat in het geval van een zuigercompressor het signaal opgenomen door een SP-sensor in de tijd hoofdzakelijk bestaat uit een opeenvolging van pieken overeenstemmend met de schokken veroorzaakt door een klep bij het openen en sluiten van de klep en een vlakker achtergrondsignaal met een kleinere amplitude, overeenstemmend met het algemeen vibratieniveau van de zuigercompressor.

Een SP-sensor is gekend maar wordt tot op heden slechts toegepast voor het bewaken van rollagers.

De werkwijze volgens de uitvinding biedt het voordeel dat zij op zeer eenvoudige wijze en met relatief goedkope middelen toelaat het effect van de schokken bij het openen en sluiten van een klep in beeld te brengen en het bekomen beeld nauwkeurig te correleren met de staat van de betreffende klep.

Proeven hebben inderdaad uitgewezen dat wanneer een klep slijtageverschijnselen vertoont of beschadigd is, de pieken in het signaal van de SP sensor kleiner zijn dan in het geval van een nieuwe klep, terwijl het achtergrondsignaal eerder groter wordt dan in het geval van een nieuwe klep.

De mate waarin voornoemde signalen respectievelijk afnemen of toenemen ten opzichte van de situatie met een nieuwe klep vormen een maat voor de slijtage of beschadiging van de bewaakte klep. Wanneer het pieksignaal van de SP-sensor onder een bepaalde drempelwaarde zakt en/of wanneer het achtergrondsignaal boven een bepaalde drempelwaarde uitstijgt, kan een alarmsignaal worden gegenereerd voor het signaleren van een op te volgen toestand voor de betreffende klep of van haar samenstellende onderdelen, zodat tijdig een correctieve ingreep gepland kan worden voor het vervangen van onderdelen van de klep die te ver versleten zouden zijn of die beschadigd zouden zijn.

Aldus wordt voorkomen dat de klep stuk zou gaan, en dat losgekomen deeltjes van de klep in de zuigercompressor zouden kunnen gaan circuleren, waardoor zwaardere schade voorkomen kan worden.

Bovendien kan de vervanging of herstelling van de klep ingepland worden op een daarvoor geschikt tijdstip, bijvoorbeeld op een ogenblik waarop geen samengeperste lucht nodig is voor de aandrijving van een inrichting, bijvoorbeeld omdat deze inrichting een onderhoudsbeurt moet ondergaan.

De drempelwaarden kunnen bijvoorbeeld experimenteel bepaald worden door metingen met een nieuwe klep en vergelijkende metingen met een klep met verschillende gradaties van slijtage of van beschadigingen.

Een ander voordeel van een werkwijze volgens de uitvinding is dat elke klep afzonderlijk bewaakt kan worden.

Nog een voordeel is dat de SP sensor aan de buitenzijde van de compressorinrichting kan worden bevestigd, waardoor er geen doorgang van de compressiekamer naar de omgeving dient te worden voorzien en deze werkwijze dus ook toepasbaar is op elke bestaande zuigercompressor, zelfs indien deze niet van bij de ontwikkeling is voorzien van zulke doorgang of deze niet van de mogelijkheid is voorzien zulke doorgang aan te brengen.

Door middel van een SP-meter kunnen de signalen van de SP-sensor omgezet worden in zogenaamde "maximum value dBm" waarden voor de pieksignalen en zogenaamde "carpet value dBc" waarden voor het achtersignaal. Deze waarden zijn uitgedrukt in decibel.

Een alarmsignaal zal in dat geval bijvoorbeeld gegenereerd worden wanneer het gemeten dBm-signaal en/of dBc-signaal en/of dBm-dBc signaal meer dan 5 dB afwijkt van het overeenstemmend signaal voor een nieuwe klep.

Bij een zuiger compressor van het beoogde type wordt de zuiger doorgaans met een vaste frequentie over en weer verplaatst, bijvoorbeeld door middel van een kruk- en drijfstangmechanisme dat aangedreven wordt bij een vast toerental van bijvoorbeeld 1000 tr/min.

In het geval de zuigercompressor niet bij een vaste frequentie wordt aangedreven, dan heeft dit een invloed op het signaal dat wordt verkregen van de SP-sensor of in voorkomend geval van de SP-meter.

Deze signalen dienen dan ook eerst te worden gecorrigeerd om de invloed van de frequentie ten opzichte van een referentiefrequentie te elimineren teneinde de gecorrigeerde resultaten te kunnen vergelijken met de resultaten van op voorhand, uitgevoerde proeven met een nieuwe klep of met een klep met een gekende graad van slijtage of van beschadiging uitgevoerd bij de voornoemde referentiefrequentie.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende werkwijze volgens de uitvinding beschreven voor het bewaken van de staat van kleppen van een zuigercompressor, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch een doorsnede weergeeft van een en zuigercompressor uitgerust met SP-sensoren voor het bewaken van de toestand van de kleppen van de zuigercompressor met toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding; figuur 2 op grotere schaal een doorsnede weergeeft volgens lijn II-II in figuur een 1; figuur 3 een grafiek weergeeft van het signaal bekomen met toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding; figuur 4 in grafische vorm de signalen weergeeft die bekomen worden bij toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding, respectievelijk voor een nieuwe klep, een klep met een gemiddelde graad van slijtage en een klep die een gebrek vertoont; figuur 5 de werkwijze volgens de uitvinding illustreert, toegepast op een andere zuigercompressor dan deze van figuur 1.

De in figuur 1 weergegeven zuigercompressor 1 is een zuigercompressor voor . het genereren van hoge drukken, bijvoorbeeld 40 bar, zoals gebruikt wordt voor het blazen van PET-flessen.

De zuigercompressor 1 bevat, zoals bekend, een behuizing 2 met een cilindrische boring 3 die aan één uiteinde is afgesloten door een kopdeksel 4.

In de boring 3 is een zuiger 5 voorzien die in axiale richting X-X' passend over en weer beweegbaar is in de boring 3 tussen twee uiterste standen, respectievelijk overeenstemmend met het zogenaamde bovenste dode punt, zoals weergegeven in figuur 1 en het onderste dode punt verder weg van het kopdeksel 4.

De zuiger 5 is voorzien van een aandrij fstang 6 voor de over- en weergaande beweging en is daartoe bijvoorbeeld gekoppeld aan een niet in de figuren weergegeven aandrijving, bijvoorbeeld in de vorm van een kruk- en dr i j f stangmechani sme.

De zuiger 5 begrenst samen met de boring 3 en het kopdeksel 4 een compressiekamer 7 en is afgedicht ten opzichte van de boring 3 door middel van één of meer dichtingen 8.

De compressiekamer 7 is voorzien van een inlaatopening 9 die de compressiekamer 7 in verbinding stelt met een inlaatcollector 10 waarlangs een te comprimeren gas via een inlaat 11 aangevoerd kan worden in de richting van pijl A en van een uitlaatopening 12 die in verbinding staat met een uitlaatcollector 13 waarlangs samengeperst gas vanuit de compressiekamer 7 naar een uitlaat 14 afgevoerd kan worden in de richting van pijl B.

De inlaatopening 9 en de uitlaatopening 12 zijn afsluitbaar respectievelijk door een inlaatklep 15 en een uitlaatklep 16 waarvan de uitvinding voor ogen stelt de toestand ervan te bewaken door de beschreven werkwijze. Verder in de beschrijving zal soms kortweg naar de voornoemde inlaatklep 15 en uitlaatklep 16 worden verwezen als, respectievelijk, klep 15 en klep 16.

Elke klep 15 en 16 is ingebouwd in een overeenstemmende holte 17 die in de behuizing 2 is voorzien en die afgesloten is door een klepdeksel 18 dat deel uitmaakt van de behuizing 2 en dat de betreffende klep 15, 16 vasthoudt in de behuizing 2.

Een voorbeeld van een bekende uitlaatklep 16 is meer in detail weergegeven in figuur 2, waarbij in dit geval de uitlaatklep 16 is opgebouwd uit: - een schijfvormige zitting 19 die aan één zijde is voorzien van concentrische groeven 20 en van doorgangen 21 die uitmonden in de groeven 20 om het samengeperst gas vanuit de compressiekamer 7 naar de uitlaat 14 te leiden; - een afsluitelement 22 in de vorm van een plaat die beweegbaar is in een richting Y-Y' loodrecht op het vlak van de plaat 22 en die gevat zit tussen de voornoemde zitting 19 en een aanslag 23; - een aanslag 23 in de vorm van een schijf die door middel van een afstandshouder 24, in dit geval een bus, op een afstand van de zitting 19 wordt gehouden en door middel van een bout 25 of dergelijke aan de zitting 19 is bevestigd; - één of meer klepveren 26 die zijn aangebracht tussen de zitting 19 en de aanslag 23 en die het afsluitelement 22 tegen de zitting 19 duwen en de klep 16 in rust in een gesloten toestand houden, waarbij in deze toestand de doorgangen 21 in de zitting 19 door het afsluitelement 22 afgesloten zijn.

Het afsluitelement 22 is beweegbaar tussen twee uiterste standen, respectievelijk overeenstemmend mét de voornoemde gesloten stand en een open stand waarbij het afsluitelement 22 onder invloed van de druk in de compressiekamer 7, tegen de werking van de klepveer of klepveren 26 in, van de zitting 19 wordt weggeduwd tot tegen de aanslag 23 en aldus de doorgangen 21 vrij maakt.

Het afsluitelement 22 wordt bij voorkeur uit PEEK (polyaryletheretherketon) vervaardigd.

De inlaatklep 15 is in dit geval van eenzelfde type, maar kan ook van een ander type zijn.

Volgens de uitvinding wordt voor elke te bewaken klep 15 en 16 een SP-sensor 27 op of tegen de behuizing 2 bevestigd, bij voorkeur zo dicht mogelijk tegen de plaats van de te bewaken klep 15, 16 en bij voorkeur op of tegen een deel van de behuizing 2 dat in rechtstreeks contact is met de klep 15, 16, bijvoorbeeld het klepdeksel 18, en dit zonder enig rechtstreeks contact met de compressiekamer 7.

In het weergegeven voorbeeld is een sensor 27 toegepast, zowel om de inlaatklep 16 te bewaken, als om de uitlaatklep 16 te bewaken, waarbij elke sensor 27 is bevestigd op een klepdeksel 18 door middel van een draadtap 28 waarmee de sensor 27 is vastgeschroefd in een blind schroefdraadgat 29 van het klepdeksel 18 en waarbij de SP-sensor 27 op het klepdeksel 18 is aangebracht in het verlengde van de bewegingsrichting Y-Y' van het beweegbaar afsluitelement 22 van de betreffende klep 15, 16 en met zijn meetrichting gericht volgens deze bewegingsrichting Y-Y' of volgens een richting dwars hierop.

De SP-sensor 27 is op bekende wijze uitgerust met een trillingsmassa die bij voorkeur resonantiefrequentie bezit die gelegen is tussen de 20 en 40 kHZ, liever nog die gelegen is tussen 30 en 35 kHZ en die bijvoorbeeld 32,5 kHz bedraagt of een waarde die binnen deze grenzen gelegen is en die functie is van de keuze aan in de handel beschikbare SP-sensoren.

Elke SP^sensor 27 is via een elektrische bekabeling 30 of draadloos verbonden met een meetinstallatie bestaande uit een eventuele hoogband frequentiefilter 31 voor het uitfilteren van ruis; een SP-meter 32; een controller 33 die de meetgegevens verzamelt en eventueel doorseint via het internet 34 of een andere weg naar een centrale server 35 die de meetgegevens analyseert in functie van de slijtage van de kleppen 15, 16 waarop de meetgegevens betrekking hebben.

De controller 33 kan bijvoorbeeld de controller zijn die gebruikelijk reeds bij een zuigercompressor 1 wordt toegepast voor de sturing van de zuigercompressor 1.

De werkwijze is zeer eenvoudig en als volgt.

Bij het over en weer gaan van de zuiger 5 worden de kleppen 15 en 16 op bekende wijze geopend en gesloten door de inwerking van de krachten uitgeoefend door de klepveer of klepveren 26 en onder invloed van het drukverschil tussen de druk in de compressiekamer 7 en de druk in de inlaatcollector 10, respectievelijk uitlaatcollector 13.

Bij elke over- en weergaande beweging van de zuiger 5 wordt elke klep 15 en 16 eenmaal geopend en eenmaal gesloten. Bij elke opening en sluiting van een klep 15, 16 wordt een schokgolf opgewekt, onder andere door het plotse en hevig contact tussen het beweegbaar afsluitelement 22 en de zitting 19 bij het sluiten van de klep 15, 16 en door het plotse en hevig contact tussen het beweegbaar afsluitelement 22 en de aanslag 23 bij het opengaan van de klep 15, 16.

Het signaal dat na filtering en omzetting in de SP meter 33 wordt verkregen, is in figuur 3 afgebeeld in de vorm van een grafiek in functie van de tijd, waarbij de signalen periodiek werden uitgelezen met een frequentie die hoger is dan de frequentie van de over- en weergaande bewegingen van de zuiger 5, bij voorkeur met een frequentie die minstens vijf maal hoger is, en waarbij de periodiek uitgelezen signalen verwerkt werden tot een signaal uitgedrukt in decibel (dB).

De grafiek die aldus verkregen wordt bij een vaste frequentie van de bewegingen van de zuiger 5 bestaat, zoals geïllustreerd in figuur 3, uit: - opeenvolgende pieken 36 die veroorzaakt worden door het openen en sluiten van de klep 15, 16, welke pieken gekenmerkt zijn door een amplitude dBm of zogenaamde "maximim value dBm" waarde; en, - een vlakker achtergrondsignaal 37 van een kleinere amplitude dBc of zogenaamde "carpet value dBc" waarde, waarbij dit signaal zich uitstrekt tussen de pieken 36 in periodes waarin zich geen schokken voordoen te wijten aan het openen en sluiten van de kleppen 15, 16.

Deze waarden dBm en dBc en de verschil waarde dBm-dBc geven een goede en reproduceerbare indicatie van de aftakeling van de kleppen 15 en 16.

Dit wordt aangetoond door metingen die werden uitgevoerd op de inlaatklep 15 bij een constante frequentie van de over-en weergaande bewegingen van de zuiger 5, waarbij de dBm en de dBc-waarden werden gemeten achtereenvolgens voor een zuigercompressor 1 uitgerust met nieuwe klep 15, respectievelijk met een klep 15 met een gemiddelde graad van slijtage en tenslotte met een beschadigde klep 15.

De resultaten zijn weergegeven in de grafiek van figuur 4, waarbij het gedeelte van de grafiek in de periode A overeenstemt met de metingen voor de nieuwe klep 15, de periode B slaat op de metingen met een klep 15 met een gemiddelde graad van slijtage en periode C komt overeen met de metingen met een beschadigde klep.

Uit deze grafiek in figuur 4 is af te leiden dat gedurende de periodes A, B en C de gemeten waarden relatief constant zijn en dat de dBm-waarde aanzienlijk af neemt naarmate de klep 15 zwaarder is aangetast door slijtage of beschadigingen, terwijl de dBc-waarde juist groter wordt en dus ook het verschil dBm-dBc kleiner wordt.

De afname van de dBm-waarde is enigszins te verklaren door het feit dat bij een nieuwe klep, het openen en sluiten van de klep 15 gepaard gaat met een plotse en krachtige schok tussen het beweegbaar afsluitelement 22 en de zitting 19, enerzijds, en tussen het afsluitelement 22 en de aanslag 23 anderzijds, terwijl bij een gebruikte of een beschadigde klep 15 dit contact niet meer zo plots verloopt en de schok enigszins wordt afgezwakt, bijvoorbeeld doordat het beweegbaar afsluitelement 22 bij impact niet volledig evenwijdig op de zitting 19 of op de aanslag 23 terechtkomt, waardoor de impact niet plots gebeurt zoals bij een nieuwe klep 15, maar eerder gespreid over een korte periode, waardoor de impactenergie verdeeld wordt over deze korte periode en de ogenblikkelijke amplitude van de impactschok afneemt.

Uit de grafiek in figuur 4 is dus af te leiden dat de grootte van de pieken 36 of de overeenstemmende dBm-waarde kan worden gebruikt als omgekeerd evenredige maatstaf voor de slijtage en/of beschadiging van de betreffende klep 15 of van haar samenstellende onderdelen en kan de dBm-waarde gebruikt worden om bijvoorbeeld een alarmsignaal te genereren wanneer de dBm-waarde onder, een bepaalde ingestelde drempelwaarde komt overeenstemmend met een bepaalde graad van slijtage of van beschadiging.

Op basis van dit alarmsignaal worden de onderhouds- en/of hersteldiensten op de hoogte gehouden over de toestand van de kleppen en kunnen deze diensten vroegtijdig verwittigd worden van een nakende potentieel gevaarlijke toestand, zodat een interventie tijdig ingepland kan worden.

Op analoge manier kunnen de dBc-waarde en het verschil dBm-dBc gebruikt worden als maatstaf voor de slijtage of beschadiging van de bewaakte klep of van haar samenstellende onderdelen, waarbij een alarmsignaal gegeven kan worden wanneer de dBc-waarde boven een bepaalde ingestelde drempelwaarde komt of wanneer het verschil dBm-dBc kleiner wordt dan een drempelwaarde.

Een geschikte drempelwaarde is bijvoorbeeld deze waarbij de gemeten dBm- en dBc-waarden minstens 5 dB afwijken van de overeenstemmende dBm- en dBc-waarden voor een nieuwe klep.

In ieder geval is het mogelijk om de drempelwaarden bij een bepaalde frequentie van de over- en weergaande beweging van de zuiger 5 experimenteel op voorhand te bepalen aan de hand van proeven met een betreffende klep die reeds een gekende graad van slijtage of van beschadiging vertoont.

De resultaten en de toe te passen drempelwaarden zijn over het algemeen gesproken geldig voor een bepaald type van klep, maar kunnen sterk verschillen voor andere types of groottes van kleppen.

De werkwijze is dan ook niet beperkt tot het in figuur 2 getoonde voorbeeld, doch, kan tevens worden toegepast op kleppen met een ander type van beweegbaar afsluitelement 22, zoals ringkleppen, kanaalkleppen, "poppet valves" en andere types van plaatkleppen, bijvoorbeeld met een stalen afsluitelement 22 in plaats van een afsluitelement 22 vervaardigd uit PEEK.

De inlaatklep 15 en de uitlaatklep 16 kunnen van een verschillend type zijn, zodat ook de toe te passen drempelwaarden voor beide kleppen verschillend kunnen zijn.

Zuigercompressoren voor hoge druk toepassingen worden doorgaans aangedreven aan een vast toerental, waardoor de voorafgaande metingen uitsluitend bij dit toerental dienen te worden uitgevoerd.

Bij zuigercompressoren met een veranderlijk toerental, is het resultaat van de metingen functie van het toerental waarbij de metingen worden uitgevoerd.

In dit geval dienen voorafgaande metingen te gebeuren bij verschillende toerentallen om voor elk van deze toerentallen een overeenstemmende drempelwaarde te bepalen of dienen de voorafgaande metingen te gebeuren bij een gemiddeld toerental en dienen de metingen tijdens de bewaking van een bepaalde klep te worden gecorrigeerd en herleid naar dit gemiddeld toerental teneinde conclusies te kunnen trekken met betrekking tot de toestand van de klep.

Zulke toe te passen correcties kunnen proefondervindelijk worden vastgesteld.

Het is duidelijk dat de ruwe signalen die rechtstreeks afkomstig zijn van de SP-sensor ook gebruikt kunnen worden voor de bewaking van de toestand van een klep en dat in dit geval de meetketen niet noodzakelijk alle toestellen dient te bevatten die in figuur 1 aanwezig zijn.

De voornoemde centrale server 35 dient niet noodzakelijk op afstand te zijn voorzien, maar kan bijvoorbeeld ook geïntegreerd zijn in de controller.

Het is ook duidelijk dat de werkwijze volgens de uitvinding toepasbaar is op alle types van zuigercompressoren. In figuur 5 is bijvoorbeeld een dubbelwerkende zuigercompressor 1 weergegeven waarbij in de boring 3 aan beide zijden van de zuiger 5 een compressiekamer 7 is afgebakend en waarbij elke compressiekamer 7 is voorzien van een inlaatklep 15 en van een uitlaatklep 16.

In dit geval worden de vier kleppen 15, 16 elk afzonderlijk bewaakt.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven werkwijze volgens de uitvinding voor het bewaken van de staat van kleppen van een zuigercompressor, doch een dergelijke werkwijze kan volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (20)

1.- Werkwijze voor het bewaken van de staat van kleppen van een zuigercompressor (1), welke zuigercompressor (1) bestaat uit een behuizing (2) met een cilindrische boring (3) die aan één uiteinde is afgesloten door een kopdeksel (4) ; een zuiger (5) die in axiale richting heen en weer beweegbaar is in de boring (3) en die samen met de boring (3) en het kopdeksel (4) een compressiekamer (7) definieert die voorzien is van een inlaatopening (9) en een uitlaatopening (12) die respectievelijk afsluitbaar zijn door een inlaatklep (15) en uitlaatklep (16); en een aandrijving voor de heen en weer gaande beweging van de zuiger (5), daardoor gekenmerkt dat de werkwijze de volgende stappen omvat: - het voorzien van een zogenaamde Shock Pulse sensor of SP-sensor (27) op of tegen de behuizing (2) voor elke voornoemde in- en/of uitlaatklep (15, 16) die bewaakt moet worden; - het analyseren van het signaal van de SP-sensor (27) dat typisch bestaat uit, enerzijds, opeenvolgende pieken (36) die veroorzaakt worden door het openen en sluiten van de in- of uitlaatklep (15, 16) , en, anderzijds, een vlakker achtergrondsignaal (37) van een kleinere amplitude; en - het evalueren van de staat van de in- of uitlaatklep (15, 16) op basis van de grootte van de voornoemde pieken (36) en/of van de grootte van het achtergrondsignaal (37) en/of van het verschil tussen beide.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het signaal van de SP-sensor (27) wordt geanalyseerd door middel van een zogenaamde Shock Pulse meter of SP-meter (32) die de grootte van de voornoemde pieken (36) aangeeft als een zogeheten dBm of "maximum value" waarde en de grootte van het achtergrondsignaal (37) aangeeft als een zogeheten dBc of "carpet value".

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de grootte van de pieken (36) wordt gebruikt als omgekeerd evenredige maatstaf voor de slijtage en/of beschadiging van de betreffende in- of uitlaatklep (15, 16) of van haar samenstellende onderdelen.

4. Werkwijze volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat wanneer de grootte van de pieken (36) of de overeenstemmende dBm-waarde onder een bepaalde ingestelde drempelwaarde komt, er een alarmsignaal wordt gegenereerd voor het signaleren van een op te volgen toestand voor de betreffende in- of uitlaatklep (15, 16) of van haar samenstellende onderdelen.

5. Werkwijze volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de grootte van het achtergrondsignaal (37) of van de overeenstemmende dBc-waarde wordt gebruikt als evenredige maatstaf voor de slijtage van de betreffende in- of uitlaatklep (15, 16) of van haar samenstellende onderdelen.

6. Werkwijze volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat, wanneer de grootte van het achtergrondsignaal (37) of van de overeenstemmende dBc-waarde boven een bepaalde ingestelde drempelwaarde komt, er een alarmsignaal wordt gegenereerd voor het signaleren van een op te volgen toestand voor de betreffende in- of uitlaatklep (15, 16)of van haar samenstellende onderdelen.

7. Werkwijze volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat het verschil tussen de grootte van de pieken (36) en de grootte van het achtergrondsignaal of de absolute waarde van het verschil tussen de overeenstemmende dBm en dBc waarde wordt gebruikt als omgekeerd evenredige maatstaf voor de slijtage van de betreffende in- of uitlaatklep (15, 16) of van haar samenstellende onderdelen.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat, wanneer het voornoemde verschil kleiner wordt dan een bepaalde ingestelde drempelwaarde, er een alarmsignaal wordt gegeneerd voor het signaleren van een op te volgen toestand voor de betreffende in- of uitlaatklep (15, 16) of van haar samenstellende onderdelen.

9. Werkwijze volgens één van de conclusies 4, 6 of 8, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde drempelwaarde of drempelwaarden bij een bepaalde frequentie van de over- en weergaande beweging van de zuiger (5) van de zuigercompressor (1) op voorhand worden bepaald aan de hand van proeven met een betreffende in- of uitlaatklep (15, 16) die reeds een zekere graad van slijtage of van beschadigingen vertoont.

10. Werkwijze volgens één van de conclusies 4 of 6 of 8, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde drempelwaarde of drempelwaarden bij een bepaalde frequentie van de over- en weergaande beweging van de zuiger (5) van de zuigercompressor (1) op voorhand worden bepaald aan de hand van proeven met een nieuwe in- of uitlaatklep (15, 16) en dat een drempelwaarde wordt gekozen die 5 dB of een andere vooraf ingestelde waarde lager is dan de gemeten dBm-waarde van de nieuwe in- of uitlaatklep, respectievelijk 5 dB of een andere vooraf ingestelde waarde hoger is dan gemeten dBc-waarde van de nieuwe in- of uitlaatklep, respectievelijk 5 dB of een andere vooraf ingestelde waarde lager is dan de gemeten dBm-dBc-waarde van de nieuwe in- of uitlaatklep.

11. Werkwijze volgens één van de conclusies 9 of 10, daardoor gekenmerkt dat de drempelwaarde wordt gecorrigeerd wanneer de frequentie van de over- en weergaande beweging van de zuiger (5) van de zuigercompressor (1) afwijkt van de frequentie van de over- en weergaande beweging van de zuiger (5) van de zuigercompressor (1) waarbij de voornoemde op voorhand uitgevoerde proeven hebben plaats gevonden.

12. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de SP-sensor (27) een triliingsmassa bezit waarvan de karakteristieke resonantiefrequentie gelegen is tussen de 20 en de 40 kHz, liever nog gelegen is tussen de 30 en 35 kHz.

13. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de SP-sensor (27) op of tegen de behuizing (2) wordt aangebracht zo dicht mogelijk tegen de plaats van de in- en/of uitlaatklep (15, 16).

14. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de SP-sensor (27) op of tegen een deel van de behuizing (2) wordt aangebracht dat in rechtstreeks contact is met de in- en/of uitlaatklep (15, 16) .

15. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de SP-sensor (27) op de behuizing (2) wordt aangebracht in het verlengde van de bewegingsrichting van de in- en/of uitlaatklep (15, 16) en met zijn meetrichting gericht volgens deze bewegingsrichting of volgens een richting dwars hierop.

16. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de SP-sensor (27) op of tegen de behuizing (2) wordt aangebracht zonder enig contact met de voornoemde compressiekamer (7).

17. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de SP-sensor (27) op of tegen de behuizing (2) wordt aangebracht door middel van een draadtap (28) waarmee de SP-sensor (27) in een blind schroefdraadgat (29) van de behuizing (2) is vastgeschroefd.

18. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de metingen met de SP-sensor (27) periodiek worden uitgevoerd met een frequentie die hoger is dan de frequentie van de over- en weergaande bewegingen van de zuiger (5) van de zuigercompressor (1).

19. Werkwijze volgens conclusie 18, daardoor gekenmerkt dat de metingen met de SP-sensor (27) periodiek worden uitgevoerd met een frequentie die minstens vijf maal hoger is dan de frequentie van de over- en weergaande bewegingen van de zuiger (5) van de zuigercompressor (1).

20. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de te bewaken in- en/of uitlaatklep (15, 16) een veerbekrachtigde klep is die ingebouwd is in een holte (17) die in de behuizing (2) is voorzien en die afgesloten is door een klepdeksel (18) dat deel uitmaakt van de behuizing (2) en dat de voornoemde SP-sensor (27) op of tegen dit klepdeksel (18) is aangebracht.