BR112018017180B1 - Método para monitorar um sistema de vedação mecânica, método para monitorar a condição de integridade de uma ou mais vedações em um sistema de vedação mecânica, e sistemas de vedação mecânica - Google Patents

Abstract

Trata-se de um sistema de diagnósticos preditivos para monitorar vedações mecânicas. O sistema detecta autonomamente uma perda de lubrificação dentro de uma interface de vedação deslizante de uma vedação mecânica, sendo que o sistema inclui um módulo de lógica de modo de falha de perda de lubrificação configurado para monitorar os dados captados por um ou mais sensores e diagnosticar as condições relacionadas a uma perda de lubrificação dentro da interface de vedação deslizante e uma pluralidade de outros módulos de lógica de modo de falha configurados para monitorar os dados captados pelo um ou mais sensores e diagnosticar as condições relacionadas aos tipos específicos de falhas mecânicas conhecidas por ocorrerem em sistemas de vedação mecânica, sendo que o módulo de lógica de modo de falha de perda de lubrificação é configurado para determinar quais dentre a pluralidade de outros módulos de lógica de modo de falha são ativados durante o diagnóstico de condições relacionadas a uma perda de lubrificação dentro da interface de vedação deslizante.

Description

PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] O presente pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório dos EUA n.° 62/298.814, depositado em 23 de fevereiro de 2016, do Pedido Provisório dos EUA n.° 62/298.839, depositado em 23 de fevereiro de 2016; do Pedido Provisório dos EUA n.° 62/298.848, depositado em 23 de fevereiro de 2016, do Pedido Provisório dos EUA n.° 62/298.851, depositado em 23 de fevereiro de 2016, do Pedido Provisório dos EUA n.° 62/302.458, depositado em 2 de março de 2016, e do Pedido Provisório dos EUA n.° 62/302.451, depositado em 2 de março de 2016, em que cada um está incorporado a título de referência na sua totalidade.

ÁREA TÉCNICA

[0002] A presente revelação refere-se geralmente a sistemas de selo mecânico. Mais particularmente, a presente revelação se refere a um sistema configurado para detectar condições de operação, fornecer avaliações de integridade em tempo real e diagnósticos preditivos para sistemas de selo mecânico.

ANTECEDENTES

[0003] Um selo mecânico é um dispositivo configurado para fornecer uma interface de vedação entre um alojamento estático e um eixo rotativo de um dispositivo, tal como uma bomba, um misturador ou semelhantes, com a finalidade de impedir que o fluido dentro do dispositivo escape e/ou contaminantes externos entrem no dispositivo. Selos mecânicos são empregados em uma ampla variedade de aplicações industriais, meios de processamento e condições de operação, em que um vão entre um eixo rotativo e um alojamento estático deve ser vedado.

[0004] Com referência à Figura 1, é retratada uma vista em corte transversal de um selo mecânico 100 da técnica anterior. Nesta retratação, o selo mecânico 100 é configurado para inibir o fluxo de fluido e contaminantes através de um vão 102 entre um alojamento estacionário 104 e um eixo rotativo 106. O selo mecânico 100 é geralmente compreendido por uma face estacionária anular 108 (também conhecida como anel primário) e uma face rotativa anular 110 (também conhecida como face de contato), um par de vedações ou glândulas 112, 114 (que são geralmente, mas certamente sem limitação, elementos de vedação elastoméricos, tais como anéis O-ring) e um elemento de tração 116. Embora o selo mecânico 100 representado na Figura 1 compreenda um único par de faces de vedação 108 e 110, diversos selos mecânicos conhecidos na técnica podem compreender interfaces de vedação adicionais, tais como, por exemplo, as modalidades de vedação dupla reveladas na patente dos EUA n.° 8 857 818 (que é atribuída ao Requerente do presente pedido), cujo conteúdo está incorporado a título de referência no presente documento.

[0005] Em operação, a face estacionária anular 108 permanece fixa na posição em relação ao alojamento 104. A glândula 112 está posicionada entre a face estacionária anular 108 e o alojamento 104 para inibir o fluxo de fluido entre esses componentes. A face rotativa anular 110 gira com o eixo rotativo 106. A glândula 114 está posicionada entre a face rotativa anular 110 e o eixo rotativo 106 para inibir o fluxo de fluido entre esses componentes.

[0006] Tanto a face estacionária anular 108 quanto a face rotativa anular 110 incluem faces de vedação de contato lisas 109, 111, formando, desse modo, uma interface de vedação deslizante 118. Consequentemente, o uso do selo mecânico 100 permite que o vão radial 102 - em que o fluido normalmente escaparia - seja vedado por uma interface de vedação deslizante plana 118 que é perpendicular ao eixo rotativo 106 e, portanto, muito mais fácil de vedar.

[0007] Um elemento de tração 116, tal como uma ou mais molas helicoidais e/ou uma disposição de fole, pode ser posicionada entre uma protuberância 120 no eixo rotativo 106 e a glândula 114 e/ou a face rotativa anular 110 para impelir a face rotativa anular flutuante 110 em direção à face estacionária anular 108. Dessa forma, o elemento de tração 116 ajuda a manter o contato entre as faces de vedação de contato 109, 111 acomodando pequenas deflexões de eixo, devido às tolerâncias de mancal e movimento do eixo fora do alinhamento perpendicular devido às tolerâncias de fabricação.

[0008] Devido ao fato de que a face rotativa anular 110 gira em relação à face estacionária anular 108, há naturalmente algum desgaste nas faces de vedação 109, 111 durante a operação. Em particular, o desgaste da interface de vedação deslizante 118 pode ser acelerado na presença de atrito e geração de calor. O desgaste excessivo das faces de vedação 109, 111 acaba por levar à falha do selo mecânico 100.

[0009] Para diminuir a taxa de desgaste, muitas vezes um lubrificante, normalmente referido como fluido lubrificante ou fluido de barreira, é introduzido na interface de vedação 118. O fluido lubrificante pode ser o fluido a ser vedado ou pode ser outro fluido de barreira introduzido na interface de vedação 118. Em outro exemplo, a interface de vedação pode ser lubrificada por um gás seco, tal como um vapor do produto vedado, ar ou nitrogênio. A manutenção da espessura e do fluxo de filme apropriados do lubrificante dentro da interface de vedação 118 é um aspecto importante na minimização do desgaste das faces de vedação 109, 111. Consequentemente, a geometria das faces de vedação 109, 111, e a largura do vão 102, são precisamente controladas nesses tipos de vedações mecânicas, uma vez que as mesmas desempenham um papel importante na determinação da espessura do filme e do fluxo do lubrificante.

[0010] Sistemas de vedação mecânica mais avançados podem incluir múltiplos selos mecânicos, tais como um selo mecânico dual ou duplo. Tais sistemas de selo mecânico podem ser dotados de mais de um único fluido lubrificante. Por exemplo, em alguns sistemas de selo mecânico duplo, o primeiro selo mecânico é lubrificado por um vapor do produto vedado e o segundo selo mecânico é lubrificado com outro líquido ou gás compatível com o produto vedado. Em alguns casos, o fluido lubrificante do segundo selo mecânico pode ser mantido a uma pressão mais alta para minimizar adicionalmente o vazamento do produto vedado para a atmosfera.

[0011] Os sistemas de vedações mecânicas, portanto, podem incluir não apenas os próprios selos mecânicos, mas também sistemas de suporte de vedação, tais como um reservatório externo, um acumulador de bexiga ou pistão para vedações lubrificadas com líquido e uma unidade de tratamento de gás (UTG) para uma unidade de condicionamento de gás (UCG) para vedações lubrificadas com gás. Essas unidades podem incluir componentes que fornecem filtragem adequada, gerenciamento de fluxo, aquecimento, resfriamento e outros condicionamentos dos fluidos lubrificantes. Os sistemas de selo mecânico também podem incluir tubagem, tubulação e outras unidades de conexão necessárias para gerenciar apropriadamente o fluxo de fluido através da vedação, assim como o alojamento e/ou o dispositivo em relação ao qual o selo mecânico é instalado.

[0012] Tal como com todos os sistemas mecânicos, eventualmente a face estacionária anular 108 e a face rotativa anular 110 se desgastarão e precisarão ser substituídas. Em alguns casos, os componentes do selo mecânico 100 simplesmente alcançarão o final de sua vida útil. Em outros casos, determinadas condições acelerarão o desgaste dos componentes dentro do selo mecânico 100. Algumas dessas condições incluem a instalação incorreta de componentes de vedação ou a seleção incorreta da vedação, em que as faces do selo se abrem durante a operação como um resultado de desalinhamento axial ou carregamento impróprio, flashing (transição de líquido para vapor que causa vazamento pulsante e vibração da vedação), cavitação ou condições ambientais inadequadas que podem levar a um colapso do filme delgado de lubrificante.

[0013] A operação e manutenção eficientes de equipamentos giratórios são essenciais para maximizar a capacidade de produção e minimizar o tempo de inatividade. Além disso, uma falha catastrófica inesperada no equipamento pode resultar em lesão corporal. Felizmente, em muitos casos, o sistema de selo mecânico começará a mostrar sinais de instabilidade antes de uma falha catastrófica e, em alguns casos, indicar a vida útil restante dos componentes.

[0014] O monitoramento de equipamento convencional normalmente é efetuado por uma pessoa que visita o equipamento periodicamente para fazer observações de ruídos e vazamentos e para fazer leituras de vibração com um acelerômetro. As informações reunidas podem ser, então, comparadas com os dados históricos do equipamento para detectar tendências e para indicar a integridade geral do selo mecânico 100. Diversos métodos para monitorar e diagnosticar condições são discutidos na Organização Internacional de Normalização (ISO) 17359:2011, CONDITION MONITORING AND DIAGNOSTICS OF MACHINES—GENERAL GUIDELINES, e ISO 13381-1:2015, CONDITION MONITORING AND DIAGNOSTICS OF MACHINES—PROGNOSTICS, cujo conteúdo está incorporado a título de referência no presente documento.

[0015] Um problema com esse procedimento são os custos de tempo e mão de obra envolvidos. Outro problema é o fato de que o equipamento não é constantemente monitorado, permitindo, desse modo, que condições severas, tais como flashing, cavitação e efeitos negativos de determinadas condições ambientais, ocorram sem sinal prévio.

[0016] Sistemas de monitoramento mais avançados podem empregar um ou mais sensores que permitem o monitoramento do equipamento e do selo mecânico 100 em tempo real. Esses sensores podem incluir, por exemplo, sensores de temperatura, transdutores de pressão e acelerômetros. Tais sensores podem ser intrusivos, exigindo a inserção permanente ou temporária de uma sonda ou sensor dentro do alojamento estacionário 104, ou podem ser não intrusivos e terem capacidade para detectar dados captados a partir do exterior do alojamento estacionário 104 ou outros componentes do sistema de selo mecânico. Tais sistemas são particularmente úteis em aplicações em que o equipamento a ser monitorado está em um local perigoso ou o acesso a tal equipamento é geralmente impedido. Exemplos de tais sistemas são divulgados nas patentes dos EUA n.os 6.082.737 e 6.325.377; e nas Publicações de patente dos EUA n.os 2013/0275056 e 2014/0161587 (todos atribuídos ao Requerente do presente pedido), cujo conteúdo está incorporado a título de referência no presente documento.

[0017] Outros sistemas, tais como aqueles revelados, por exemplo, nas patentes dos EUA n.os 8.651.801 e 9.145.783 (atribuídas ao Requerente do presente pedido), cujo conteúdo está incorporado a título de referência no presente documento, podem fornecer adicionalmente o monitoramento do dispositivo, tal como uma bomba, um misturador ou semelhantes, em relação ao qual o selo mecânico é instalado. Esses sistemas avançados de monitoramento podem fornecer quantidades limitadas de controle do selo mecânico, do sistema de suporte de vedação ou de outros componentes, em resposta às condições monitoradas. Por exemplo, o sistema de monitoramento inclui um algoritmo de controle configurado para atenuar automaticamente os efeitos de um defeito no selo mecânico, ajustando-se determinados parâmetros operacionais do sistema de selo mecânico.

[0018] Em alguns casos, os diversos sensores do sistema de monitoramento são instalados para auxiliar na identificação de uma ou mais formas previamente identificadas nas quais o sistema de selo mecânico pode falhar. As diversas maneiras pelas quais um sistema de selo mecânico pode falhar podem ser determinadas por meio de um processo denominado Análise de modo e efeito de falha (FMEA). FMEA é uma abordagem passo a passo para identificar todas as possíveis falhas em um projeto de sistema de selo mecânico. O termo “modos de falha” se refere às formas, ou aos modos, em que o sistema de selo mecânico pode falhar, em que uma falha significa qualquer tipo de erro ou defeito que possa afetar de modo adverso o desempenho e/ou a longevidade do sistema de selo mecânico.

[0019] Uma vez identificados os possíveis modos de falha em um sistema de selo mecânico, os efeitos dos modos de falha são analisados através de um processo denominado “análise de efeitos”, a fim de obter uma compreensão das consequências dos modos de falha identificados. Com base na análise de efeitos, os modos de falha são priorizados de acordo com a gravidade de suas consequências, com que frequência ocorrem e com que facilidade podem ser detectados.

[0020] O objetivo geral da FMEA é tomar ações para eliminar ou reduzir falhas, começando com o modo de falha de prioridade mais alta. Consequentemente, a FMEA é normalmente usada durante a fase de projeto para isolar os modos de falha antecipados; entretanto, o mesmo procedimento também pode ser usado durante a operação. A FMEA é discutida no Padrão Internacional da Comissão Eletrotécnica (IEC) 60812:2006: ANALYSIS TECHNIQUES FOR SYSTEM RELIABILITY—PROCEDURE FOR FAILURE MODE AND EFFECTS ANALYSIS (FMEA), cujo conteúdo está incorporado a título de referência no presente documento.

[0021] Quando a FMEA de um sistema de selo mecânico específico revela um modo de falha de alta prioridade, determinadas condições de operação podem ser monitoradas por meio de um sistema de monitoramento avançado para ajudar a determinar se o modo de falha está ocorrendo ou está prestes a ocorrer. Em particular, um especialista no campo de sistemas de selo mecânico, tal como um projetista, engenheiro ou técnico, com base em sua experiência, pode definir um limiar ou limite específico para uma determinada condição de operação relacionada ao modo de falha de alta prioridade. Posteriormente, durante a operação, um operador pode ser alertado se o limiar ou limite da condição monitorada for excedido.

[0022] Infelizmente, as informações fornecidas pelos sensores individuais de um sistema avançado de monitoramento mostraram-se insuficientes isoladamente, em alguns casos, para fazer determinações conclusivas sobre a integridade geral do sistema de selo mecânico. Por exemplo, uma condição de operação específica que excede um limiar ou limite predefinido pode indicar que um determinado modo de falha está ocorrendo, mas, com base em outras condições de operação, o limiar ou limite excedido também pode ser uma indicação de um tipo totalmente diferente de falha ou evento. Sistemas de vedação mecânicas complexos são conhecidos por experimentar falhas por diversas razões inter-relacionadas. Consequentemente, os sistemas de monitoramento avançados desenvolvidos até o momento podem exigir que um operador humano tenha um nível necessário de conhecimento do sistema de selo mecânico monitorado a fim de diagnosticar apropriadamente as falhas e a integridade geral do sistema de selo mecânico.

[0023] Os operadores humanos têm a vantagem de poder raciocinar de forma abstrata e extrair potencialmente informações de sua experiência, mas a eficácia de um operador humano pode ser prejudicada por sua incapacidade de digerir grandes quantidades de dados de sensor. Por exemplo, em algumas situações, dados relevantes podem ser inadvertidamente ignorados pelo operador humano, resultando em um diagnóstico inadequado. Em outras situações, um atraso na decisão sobre a integridade do sistema de selo mecânico pode levar a uma situação na qual não é mais possível evitar uma falha iminente, enquanto se a decisão tivesse sido tomada anteriormente, ações corretivas poderiam ter sido tomadas para evitar a falha.

[0024] Além disso, o custo de instalação e operação de tais sistemas de selo mecânico pode ser proibitivo. Primeiro, o monitoramento de condições para modos de falha de alta prioridade pode exigir um sistema de monitoramento avançado personalizado projetado especificamente para o sistema de selo mecânico a ser monitorado. Isto é particularmente verdadeiro quando o equipamento a ser monitorado é único ou fora do padrão ou quando existem condições ambientais específicas que exigem que o sistema seja personalizado para uma aplicação específica. Em segundo lugar, o operador do sistema de monitoramento avançado deve ter o conhecimento necessário para diagnosticar apropriadamente falhas em potencial, o que exige normalmente salários mais altos.

[0025] Consequentemente, o que é necessário na indústria é um sistema e um método que permitem que sistemas de selo mecânico de monitoramento avançados customizados sejam construídos e autonomamente operados com uma confiabilidade aperfeiçoada e velocidade aumentada, aliviando, desse modo, a necessidade de o sistema de selo mecânico ser constantemente monitorado por um operador humano durante a operação. SUMÁRIO DA REVELAÇÃO

[0026] As modalidades da presente revelação satisfazem a necessidade da indústria de sistemas de selo mecânico de monitoramento avançados autônomos e métodos que oferecem confiabilidade aperfeiçoada e velocidade aumentada, aliviando, desse modo, a necessidade de o sistema de selo mecânico ser constantemente monitorado por um operador humano com o conhecimento necessário do sistema de selo mecânico, a fim de diagnosticar apropriadamente falhas potenciais durante a operação. Uma modalidade da revelação inclui uma pluralidade de módulos de lógica de modo de falha pré-fabricados. Cada módulo de lógica de modo de falha pode ser configurado para monitorar dados captados por uma pluralidade de sensores e diagnosticar condições em relação a um tipo específico de falha mecânica que se sabe que ocorre em sistemas de selo mecânico. Através do uso de múltiplos módulos de lógica de modo de falha, diversos tipos específicos de falhas mecânicas podem ser diagnosticados. A seleção de módulos de lógica de modo de falha dentre a pluralidade de módulos de lógica de modo de falha pode ser ativada com base na probabilidade da ocorrência de cada tipo específico de falha mecânica que realmente ocorre no sistema de selo mecânico.

[0027] Para determinar quais dentre a pluralidade de módulos de lógica de modo de falha devem ser ativados para um sistema, o sistema de selo mecânico pode ser avaliado, por exemplo, por FMEA, para determinar quais tipos específicos de falhas mecânicas são mais prováveis de ocorrer. Em seguida, cada um dos diversos módulos de lógica de modo de falha pré-fabricados pode ser ativado ou desativado para se adequar às necessidades individuais do cliente, às condições ambientais particulares e/ou às aplicações específicas do sistema de selo mecânico. Além disso, devido ao fato de que os módulos de lógica de modo de falha são pré-construídos, de modo que os mesmos possam ser ativados quando desejado, a instalação de tal sistema pode ser feita a uma fração do preço de instalação de um sistema construído do zero.

[0028] Cada módulo de lógica de modo de falha ativado pode empregar algoritmos lógicos e/ou de inteligência artificial configurados para detectar e analisar uma ou mais condições de operação com o objetivo de prever um tipo específico de falha, assim como fornecer, geralmente, uma avaliação de integridade em tempo real do sistema de selo mecânico. Por exemplo, um módulo de lógica de modo de falha ativado pode usar o conhecimento de qual dos outros módulos de lógica de modo de falha são ativados (isto é, quais tipos específicos de falhas mecânicas são mais prováveis de ocorrer) em sua análise de condições relacionadas ao tipo específico de falha mecânica à qual o mesmo foi projetado para diagnosticar. Consequentemente, cada módulo de lógica de modo de falha pode compreender um conjunto de regras que permitem que o sistema de monitoramento avançado diagnostique apropriadamente falhas e faça determinações conclusivas sobre a integridade geral do sistema de selo mecânico, sem a necessidade de um operador humano com um nível necessário de conhecimento do sistema de selo mecânico monitorado para diagnosticar apropriadamente falhas e a integridade geral do sistema de selo mecânico. Consequentemente, em uma modalidade, os módulos de lógica de modo de falha, através de um conjunto complexo de regras, são configurados para executar uma função não anteriormente realizável por um sistema avançado de vedação mecânica de monitoramento.

[0029] Uma modalidade da presente revelação fornece um método de monitoramento de um sistema de selo mecânico com o propósito de diagnosticar autonomamente uma perda de lubrificação no interior de uma interface de vedação deslizante do selo mecânico que inclui: dados de emissão de captação acústica em proximidade à vedação mecânica; estabelecer uma condição de linha de base para os dados de emissão acústica captados; captar uma temperatura do fluido de lubrificação dentro ou próximo à interface de vedação deslizante; estabelecer uma condição de linha de base para a temperatura captada do fluido de lubrificação dentro ou próximo à interface de vedação deslizante; determinar se o sistema de selo mecânico é configurado para diagnosticar um baixo fluxo de fluido lubrificante fornecido à interface de vedação deslizante; determinar se os dados de emissão acústica captados excedem a condição de linha de base estabelecida para os dados de emissão acústica captados; determinar se a temperatura captada do fluido de lubrificação dentro ou próximo à interface de vedação deslizante excede a condição de linha de base estabelecida para a temperatura captada do fluido de lubrificação dentro ou próximo à interface de vedação deslizante; determinar se o sistema de selo mecânico é configurado para diagnosticar a reversão de pressão do fluido lubrificante; determinar se o selo mecânico é configurado para diagnosticar a cavitação na proximidade da interface de vedação deslizante; e enviar uma notificação a um usuário quando uma perda de lubrificação dentro da interface da vedação deslizante é detectada.

[0030] Em uma modalidade, o método compreende adicionalmente avaliar o sistema de selo mecânico para determinar a probabilidade de uma falha do sistema de selo mecânico para pelo menos um dentre uma perda de lubrificação dentro da interface de vedação deslizante, um baixo fluxo de fluido lubrificante fornecido à interface de vedação deslizante, uma reversão de pressão do fluido lubrificante proximal à interface de vedação deslizante e cavitação que ocorre em proximidade à interface de vedação deslizante. Em uma modalidade, o método compreende adicionalmente adaptar o sistema de selo mecânico para diagnosticar condições de operação relacionadas a falhas no sistema de selo mecânico com uma alta probabilidade de ocorrência determinada para o propósito de se adequar às necessidades individuais do consumidor, condições ambientais particulares e/ou aplicações específicas do sistema de selo mecânico.

[0031] Em uma modalidade, o método compreende adicionalmente ativar um módulo de lógica de modo de falha por perda de lubrificação dentro do sistema de selo mecânico, em que o módulo de lógica de modo de falha por perda de lubrificação é configurado para diagnosticar condições relacionadas a uma perda de lubrificação dentro da interface da vedação deslizante. Em uma modalidade, o método compreende adicionalmente ativar pelo menos um dentre um módulo de lógica de modo de falha por baixo fluxo de fluido de lubrificação, um módulo de lógica de modo de falha por reversão de pressão de fluido lubrificante e um módulo de lógica de modo de falha por cavitação dentro da interface de vedação deslizante.

[0032] Em uma modalidade, a notificação enviada ao usuário indica a gravidade da perda de lubrificação dentro da interface de vedação deslizante. Em uma modalidade, a notificação inclui uma mensagem de recomendação configurada para fornecer ao usuário orientação, a fim de solucionar e/ou tomar uma ação apropriada para reparar a perda de lubrificação dentro da interface de vedação deslizante. Em uma modalidade, o método compreende adicionalmente iniciar um temporizador para determinar um tempo decorrido após a notificação do usuário. Em uma modalidade, o método compreende adicionalmente enviar uma mensagem de alarme se o tempo decorrido exceder um período de tempo predefinido. Em uma modalidade, o período de tempo predefinido é de 30 minutos ou menos. Em uma modalidade, a mensagem de alarme inclui uma vida útil restante estimada do selo mecânico.

[0033] Uma modalidade da presente revelação fornece um sistema de selo mecânico configurado para detectar autonomamente uma perda de lubrificação dentro de uma interface de vedação deslizante de um selo mecânico. O sistema de selo mecânico pode incluir um selo mecânico, um ou mais sensores, um módulo de lógica de modo de falha por perda de lubrificação e uma pluralidade de outros módulos de lógica de modo de falha. O selo mecânico pode ter uma interface de vedação deslizante entre um alojamento estacionário e um eixo rotativo. Um ou mais sensores podem ser configurados para captar dados de emissão acústica em proximidade à vedação mecânica e uma temperatura de fluido lubrificante dentro ou em proximidade à interface de vedação deslizante. O módulo de lógica de modo de falha por perda de lubrificação pode ser configurado para monitorar os dados captados por um ou mais sensores e diagnosticar condições em relação a uma perda de lubrificação dentro da interface de vedação deslizante. A pluralidade de outros módulos de lógica de modo de falha pode ser configurada para monitorar dados captados por um ou mais sensores e diagnosticar condições relacionadas a tipos específicos de falhas mecânicas que se sabe que ocorrem em sistemas de selo mecânico. A pluralidade de outros módulos de lógica de modo de falha pode incluir pelo menos um dentre um módulo de lógica de modo de falha por baixo fluxo de fluido, um módulo de lógica de falha por reversão de pressão de fluido lubrificante e/ou um módulo de lógica de modo de falha por cavitação em proximidade à interface de vedação deslizante. A seleção de módulos de lógica de modo de falha dentre a pluralidade de módulos de lógica de modo de falha pode ser ativada com base na probabilidade de cada tipo específico de falha mecânica do módulo de lógica de modo de falha ocorrer realmente dentro do sistema de selo mecânico. O módulo de lógica de modo de falha por perda de lubrificação pode ser configurado para determinar quais dentre a pluralidade de outros módulos de lógica de modo de falha são ativados durante o diagnóstico de condições relacionadas a uma perda de lubrificação dentro da interface de vedação deslizante.

[0034] Em uma modalidade, os módulos de lógica de modo de falha selecionados dentre a pluralidade de módulos de lógica de modo de falha são ativados para o propósito de adaptar o sistema de selo mecânico para se adequar às necessidades individuais do consumidor, condições ambientais particulares e/ou aplicações específicas do selo mecânico. Em uma modalidade, os módulos de lógica de modo de falha selecionados dentre a pluralidade de módulos de lógica de modo de falha são ativados com base em uma avaliação do sistema de selo mecânico para determinar a probabilidade de uma falha do sistema de selo mecânico para pelo menos um dentre uma perda de lubrificação dentro da interface de vedação deslizante, um fluxo baixo de fluido lubrificante fornecido à interface de vedação deslizante, uma reversão de pressão de fluido lubrificante proximal à interface de vedação deslizante e/ou cavitação que ocorre em proximidade à interface de vedação deslizante do sistema de selo mecânico.

[0035] Uma modalidade da presente revelação fornece um sistema de selo mecânico que tem um subsistema de diagnóstico preditivo customizável adaptado para se adequar às necessidades individuais do consumidor, às condições ambientais particulares e/ou às aplicações específicas. O sistema de selo mecânico pode incluir um selo mecânico, uma pluralidade de dispositivos de captação e uma pluralidade de módulos de lógica de modo de falha. O selo mecânico pode ser instalado entre um alojamento estacionário e um eixo rotativo. A pluralidade de dispositivos de captação pode ser configurada para captar pelo menos um dentre pressão, temperatura, velocidade de rotação, vibração e emissões acústicas em proximidade à vedação mecânica. A pluralidade de módulos de lógica de modo de falha pode ser, cada um, configurado para monitorar os dados captados por um ou mais dentre a pluralidade de dispositivos de captação relacionados a um tipo específico de falha mecânica conhecida por ocorrer em vedações mecânicas e fornecer notificações a um usuário em relação a uma ocorrência real do tipo específico de falha mecânica no sistema de selo mecânico a um usuário por meio de uma interface de usuário. Determinados módulos dentre a pluralidade de módulos de lógica de modo de falha são seletivamente ativados por meio da interface de usuário para o propósito de adaptar o sistema de diagnóstico preditivo para se adequar a necessidades individuais do consumidor, condições ambientais particulares e/ou aplicações específicas do sistema de selo mecânico.

[0036] Em uma modalidade, o tipo específico de falha mecânica é pelo menos um dentre uma perda de lubrificação dentro da interface de vedação deslizante do selo mecânico, um baixo fluxo de fluido lubrificante dentro da interface de vedação deslizante, uma reversão de pressão do fluido lubrificante proximal à interface de vedação deslizante e/ou cavitação que ocorre em proximidade à interface de vedação deslizante.

[0037] Em uma modalidade, o sistema de selo mecânico é pelo menos um dentre um Padrão do API de sistema compatível 01, 02, 11, 12, 13, 14, 21, 23, 31, 32, 41, 52, 53A, 53B, 53C, 54, 62, 65A, 65B, 66A, 66B 72, 74, 75 e/ou 76 ou uma combinação dos mesmos. Em uma modalidade, o sistema de selo mecânico é operacionalmente acoplado a uma bomba. Em uma modalidade, o selo mecânico inclui pelo menos uma interface de vedação deslizante na qual um fluido lubrificante é introduzido. Em uma modalidade, o sistema de selo mecânico inclui adicionalmente uma unidade de condicionamento de fluido lubrificante que inclui um trocador de calor e um acumulador de bexiga.

[0038] Em uma modalidade, pelo menos um dentre a pluralidade de dispositivos de captação inclui pelo menos um dentre um sensor configurado para monitorar as emissões acústicas da bomba, um sensor configurado para monitorar vibrações e/ou velocidade de rotação da bomba, um sensor configurado para monitorar a temperatura da bomba, um sensor configurado para monitorar uma temperatura e/ou pressão do fluido lubrificante que sai da interface de vedação deslizante, um sensor configurado para monitorar a temperatura e/ou pressão do fluido lubrificante que entra na interface de vedação deslizante, um sensor configurado para monitorar as emissões acústicas da interface de vedação deslizante, um sensor configurado para monitorar uma temperatura e/ou pressão do fluido de lubrificação na ou proximal à interface de vedação deslizante, um sensor configurado para monitorar uma temperatura e/ou pressão do fluido lubrificante proximal ao acumulador de bexiga e/ou um sensor configurado para monitorar uma temperatura e pressão do fluido lubrificante proximal ao trocador de calor.

[0039] Em uma modalidade, a pluralidade de dispositivos de captação é operacionalmente acoplada a um ou mais agregadores de dados configurados para receber e processar dados captados por um ou mais dentre a pluralidade de dispositivos de captação e transmitir dados captados por um ou mais da pluralidade de dispositivos de captação a um ou mais servidores. Em uma modalidade, a pluralidade de dispositivos de captação é operacionalmente acoplada a um ou mais agregadores de dados configurados para receber e processar dados captados por um ou mais dentre a pluralidade de dispositivos de captação e transmitir dados captados por um ou mais dentre a pluralidade de dispositivos de captação a um ou mais servidores, em que os dados captados por um ou mais dentre a pluralidade de dispositivos de captação são transmitidos sem fio a um ou mais servidores.

[0040] Em uma modalidade, as notificações incluem pelo menos uma dentre notificações informais, notificações de alerta, notificações de alarme, notificações de percurso e uma mensagem de recomendação configuradas para fornecer ao usuário orientação a fim de solucionar e tomar medidas apropriadas para condições existentes.

[0041] Uma modalidade da presente revelação fornece um sistema de selo mecânico configurado para detectar condições de operação e fornecer avaliações de integridade em tempo real a um usuário durante a operação. O sistema de selo mecânico pode incluir um dispositivo giratório, um selo mecânico, uma unidade de condicionamento de fluido lubrificante, uma pluralidade de sensores e uma pluralidade de módulos de lógica de modo de falha. O dispositivo giratório pode incluir um alojamento estacionário e um eixo rotativo. O selo mecânico pode ser configurado para fornecer uma interface de vedação deslizante entre o alojamento estacionário no eixo rotativo do dispositivo giratório. A unidade de condicionamento de fluido lubrificante pode ser configurada para introduzir fluido lubrificante na interface de vedação deslizante. A pluralidade de sensores pode ser configurada para captar as condições de operação do selo mecânico. A pluralidade de módulos de lógica de modo de falha pode ser configurada para monitorar as condições de operação captadas e fornecer retroalimentação por meio de notificações a um usuário por meio de uma interface de usuário em relação a uma probabilidade de tipos específicos de falhas mecânica que ocorrem no sistema de selo mecânico. Cada um dentre a pluralidade de módulos de lógica de modo de falha pode ser ativado ou desativado para se adequar às necessidades individuais do consumidor, condições ambientais particulares e/ou aplicações específicas do sistema de selo mecânico.

[0042] Uma modalidade da presente revelação fornece um sistema de selo mecânico que tem um subsistema de diagnóstico preditivo configurado para comunicar sem fio as condições monitoradas de um selo mecânico a uma área remota do ambiente de operação potencialmente perigoso proximal à vedação mecânica. O sistema de selo mecânico pode incluir um selo mecânico, um ou mais dispositivos de captação, um servidor localizado remotamente e um agregador de dados. O selo mecânico pode ser instalado entre um alojamento estacionário em um eixo rotativo. O um ou mais dispositivos de captação podem ser configurados para captar pelo menos um dentre uma pressão, uma temperatura, uma velocidade de rotação, uma vibração e/ou emissões acústicas em proximidade à vedação mecânica. O servidor remotamente localizado pode ser configurado para coletar e analisar os dados captados por um ou mais dispositivos de captação. O agregador de dados pode ser configurado para comunicar sem fio os dados captados por um ou mais dispositivos de captação ao servidor localizado remotamente. O agregador de dados pode incluir um invólucro à prova de explosão, um ou mais terminais de entrada de sensor, um processador de sinal e uma interface de saída. Um ou mais terminais de entrada de sensor podem ser configurados para receber os dados captados por um ou mais dispositivos de captação. O processador de sinal pode ser configurado para converter os dados captados por um ou mais dispositivos de captação em um sinal digital. A interface de saída pode ser configurada para transmitir sem fio o sinal digital ao servidor.

[0043] Em uma modalidade, o agregador de dados pode ser configurado para receber dados captados por um ou mais dispositivos de captação em tempo real. Em uma modalidade, o invólucro à prova de explosão pode ser adequado para uso dentro de um ambiente de Zona 1 de Aparelhos destinados a serem utilizados em Atmosferas Explosivas (ATEX). Em uma modalidade, o invólucro pode ser resistente à água. Em uma modalidade, o invólucro pode ser construído a partir de alumínio.

[0044] Em uma modalidade, o agregador de dados pode incluir um diodo Zener configurado para limitar a energia elétrica que flui para o ambiente operacional potencialmente perigoso. Em uma modalidade, o agregador de dados pode incluir um total de quatorze terminais de entrada de sensor. Em uma modalidade, os terminais de entrada do sensor podem incluir oito entradas para sensores de pressão e/ou temperatura, três terminais de entrada para sensores de vibração, dois terminais de entrada para sensores de emissão acústica e um terminal de entrada para um sensor de velocidade rotacional.

[0045] Em uma modalidade, o processador de sinal é configurado para processar os dados captados por um ou mais dispositivos de captação para reduzir a quantidade dos dados a serem transmitidos pela interface de saída. Em uma modalidade, o agregador de dados compreende adicionalmente uma memória configurada para armazenar os dados captados por um ou mais dispositivos de captação. Em uma modalidade, a interface de saída transmite os dados digitais para o servidor pelo menos em horários programados, horários aleatórios e/ou a pedido do servidor.

[0046] Uma modalidade da presente revelação fornece um sistema de selo mecânico configurado para detectar condições de operação e fornecer avaliações de integridade em tempo real a um usuário durante a operação. O sistema de selo mecânico pode incluir um selo mecânico, uma pluralidade de sensores, um servidor e um agregador de dados. O selo mecânico pode ter uma interface de vedação deslizante entre um alojamento estacionário e um eixo rotativo de um dispositivo giratório. A pluralidade de sensores pode ser configurada para captar as condições de operação do sistema de selo mecânico. O servidor pode ser configurado para coletar e analisar as condições de operação captadas. O agregador de dados pode ser configurado para comunicar sem fio os dados captados por um ou mais dispositivos de captação ao servidor localizado remotamente. O agregador de dados pode incluir um invólucro à prova de explosão, um ou mais terminais de entrada de sensor, um processador de sinal e uma interface de saída. Um ou mais sensores terminais de entrada podem ser configurados para receber as condições de operação captadas. O processador de sinal pode ser configurado para converter condições de operação captadas em um sinal digital. A interface de saída pode ser configurada para transmitir sem fio o sinal digital ao servidor.

[0047] Em modalidades, os valores limítrofes para comparação com os valores captados determinados, pelo menos em parte, com base em dados captados coletados quando o sistema mecânico está em um estado estável. Em modalidades, os valores limítrofes para comparação podem ser ajustados com base nos parâmetros esperados determinados pelo projeto e ambiente de operação conhecidos do sistema de selo mecânico. Em modalidades, os valores limítrofes para comparação podem ser determinados, pelo menos em parte, com base em algoritmos de simulação de desempenho de vedação integrada. Em modalidades, os valores limítrofes para comparação podem ser determinados sem dados captados coletados quando o sistema mecânico está em um estado estável.

[0048] O sumário acima não é destinado a descrever cada modalidade ilustrada ou toda implantação da presente revelação. As figuras e a descrição detalhada que seguem exemplificam mais particularmente essas modalidades.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0049] A revelação pode ser mais completamente entendida tendo em consideração a seguinte descrição detalhada de diversas modalidades da revelação, em conexão com os desenhos anexos, nos quais:

[0050] A Figura 1 é uma vista parcial em corte transversal que retrata um selo mecânico da técnica anterior.

[0051] A Figura 2 é uma vista em elevação parcial em corte transversal que retrata um sistema de selo mecânico de acordo com uma modalidade da revelação.

[0052] A Figura 2A é uma vista em corte transversal parcial em elevação em detalhes que retrata uma porção do sistema de selo mecânico da Figura 2, de acordo com uma modalidade da revelação.

[0053] A Figura 3 é uma vista esquemática que retrata um subsistema de diagnóstico preditivo de acordo com uma modalidade da revelação.

[0054] A Figura 4 é um diagrama de blocos que retrata um agregador de dados de acordo com uma modalidade da revelação.

[0055] As Figuras 5A a B são diagramas de blocos que retratam um servidor de acordo com uma modalidade da revelação.

[0056] A Figura 6 é um fluxograma que retrata uma perda do algoritmo do modo de falha de lubrificação de acordo com uma modalidade da revelação.

[0057] As Figuras 7A a B descrevem notificações e recomendações do painel de acordo com uma modalidade da revelação.

[0058] A Figura 8 descreve um método para operar um servidor de diagnóstico preditivo de acordo com uma modalidade da revelação.

[0059] A Figura 9 retrata um método de detecção de condições de estado estacionário em um sistema de selo mecânico de acordo com uma modalidade da revelação.

[0060] A Figura 10 representa um método para permitir que um sistema de selo mecânico monitore e alerte os operadores sobre uma condição crítica em um modo transiente, antes de as condições de estado estável serem estabelecidas, de acordo com uma modalidade da revelação.

[0061] Embora as modalidades da revelação sejam passíveis de diversas modificações e formas alternativas, as suas especificidades são mostradas a título de exemplo nos desenhos e serão descritas em detalhe. Deve ser entendido, entretanto, que a intenção não é limitar a revelação às modalidades particulares descritas. Pelo contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalências e alternativas abrangidas pelo espírito e âmbito da revelação, conforme definido pelas reivindicações anexas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0062] Com referência à Figura 1, um selo mecânico 100 de acordo com a técnica anterior é representado. Os detalhes do selo mecânico 100 são descritos na seção Antecedentes acima. Em outras modalidades, o selo mecânico 100 pode ser uma vedação compatível com o Padrão 682 do Instituto Americano Do Petróleo (API). Os padrões do Instituto Americano Do Petróleo representam a sabedoria coletiva da indústria de petróleo e gás natural sobre proteção ambiental, engenharia de som e práticas de operação e materiais e equipamentos seguros e intercambiáveis. O Programa de Padrões do API é acreditado pelo American National Standards Institute (ANSI), e muitos dos padrões do API foram incorporados aos regulamentos estaduais e federais.

[0063] Com referência à Figura 2, um sistema de selo mecânico 200 que inclui o selo mecânico 100 é retratado de acordo com uma modalidade da revelação. Nessa modalidade, o sistema de selo mecânico 200 é representado como um sistema compatível com a Norma 53B do Instituto Americano Do Petróleo (API). Outros sistemas de selo mecânico 200 contemplados incluem a Norma do API 01, 02, 11, 12, 13, 14, 21, 23, 31, 32, 41, 52, 53 A, 53B, 53C, 54, 62, 65A, 65B, 66A, 66B, 72, 74, 75 e 76 de sistemas compatíveis, ou uma combinação dos mesmos, tais como uma combinação de Padrões do API 11 e 52. Mais detalhes sobre os Padrões do API e planos de tubagem de vedação mecânica podem ser encontrados em JOHN CRANE, MECHANICAL SEAL PIPING PLANS, POCKET GUIDE (4a ed.) (2016), cujo conteúdo está incorporado a título de referência no presente documento.

[0064] Em uma modalidade, o sistema de selo mecânico pode incluir uma máquina giratória 204, tal como uma bomba centrífuga. A máquina giratória 204 pode incluir um alojamento 206. O alojamento 206 pode definir um compartimento interno 208 configurado para alojar um impulsor 210. O compartimento interno 208 pode estar em comunicação de fluido com um bocal de sucção 212 e um bocal de descarga 214. O impulsor 210 pode ser operacionalmente acoplado a um eixo rotativo 216, o qual pode ser acoplado operacionalmente a um mecanismo de acionamento (não retratado).

[0065] O vazamento de fluido e/ou a introdução de contaminantes no fluido do compartimento interno 208 pode ser inibido por uma ou mais vedações mecânicas 100. conforme representado na Figura 2, o sistema de selo mecânico 200 inclui dois selos mecânicos 100A/100B. Nessa modalidade, a vedação interior 100A pode ser posicionada proximal ao compartimento interno 208, enquanto a vedação exterior 100B pode ser posicionada proximal à entrada e à saída do fluido de lubrificação.

[0066] O calor e o atrito gerados pela interface de vedação deslizante 118 tanto dos selos internos como externos 100A/100B podem ser resfriados e lubrificados pela introdução de um fluido lubrificante. O fluido de lubrificação pode entrar no selo mecânico 100 na entrada de lubrificação 218 e sair dos selos mecânicos 100A/100B na saída de lubrificação 220. Ao sair do selo mecânico 100A/100B, o fluido de lubrificação pode passar através de um conduto 222 para um trocador de calor 224. Em uma modalidade, o trocador de calor 224 pode ser configurado para resfriar o fluido de lubrificação através de transferência de calor com um fluido de resfriamento, tal como água ou ar. O conduto 222 pode incluir um ou mais eventos 226 e uma ou mais conexões de sangria de lubrificação 228.

[0067] A pressão de fluido pode ser aplicada ao fluido de lubrificação na saída do trocador de calor 224 por um acumulador de bexiga 230. A pressão de uma fonte externa pode ser aplicada ao acumulador de bexiga 230 através de uma conexão de sangria de bexiga 232. O acumulador de bexiga 230 pode incluir um indicador de pressão e/ou temperatura 234 proximal à conexão de sangria de bexiga 232, por exemplo, na forma de um ou mais medidores. O fluido de lubrificação pressurizado pode fluir através de uma válvula 236 para o conduto 238. O conduto 238 pode incluir adicionalmente uma conexão de preenchimento de lubrificante com válvula 240.

[0068] O fluido de lubrificação resfriado e pressurizado pode fluir através de um conduto 242 para o ingresso de lubrificação 218. O conduto 242 pode incluir adicionalmente um ou mais indicadores de temperatura, pressão e/ou fluxo 244 configurados para fornecer uma indicação visual das condições do fluido de lubrificação resfriado e pressurizado.

[0069] Em uma modalidade, o sistema de selo mecânico 200 pode incluir um ou mais sensores 202 configurados para permitir o monitoramento do sistema de selo mecânico 200 em tempo real. Esses sensores 202 podem ser intrusivos ou não intrusivos. Por exemplo, em uma modalidade, um ou mais sensores 202 podem ser incorporados no selo mecânico 100, tais como os sensores retratados na disposição de vedação seca da patente dos EUA n.° 8.651.801 (anteriormente incorporada a título de referência). Conforme retratado na Figura 2, esses sensores podem incluir: um sensor configurado para monitorar as emissões acústicas da máquina giratória 202A; um sensor configurado para monitorar as vibrações e/ou a velocidade de rotação da máquina giratória 202B; um sensor configurado para monitorar uma temperatura da máquina giratória 202C; um sensor configurado para monitorar uma temperatura e/ou pressão do fluido lubrificante que sai da interface de vedação deslizante (alternativamente referida como a temperatura e/ou pressão de saída do fluido da barreira de saída) 202D; um sensor configurado para monitorar a temperatura e/ou a pressão do fluido lubrificante que entra na interface de vedação deslizante (alternativamente referida como a temperatura e/ou pressão de entrada do fluido de barreira de entrada) 202E; um sensor configurado para monitorar as emissões acústicas das interfaces de vedação deslizante 202F; um sensor configurado para monitorar uma temperatura e/ou pressão do fluido de lubrificação nas interfaces de vedação deslizante (ou alternativamente referidas como a temperatura e pressão do fluido de barreira) 202G; um sensor configurado para monitorar a temperatura e/ou a pressão do fluido lubrificante proximal ao acumulador de bexiga 202H; e um sensor configurado para monitorar a temperatura e a pressão do fluido lubrificante proximal ao trocador de calor 202I. Outros sensores 202 e suas combinações são também contemplados.

[0070] Com referência à Figura 3, o sistema de selo mecânico 200 pode incluir adicionalmente um subsistema de diagnóstico preditivo 300, configurado para monitorar a integridade geral do sistema de selo mecânico 200 e fornecer uma indicação de falha iminente. Um ou mais sensores 202 podem ser incluídos como componentes do sistema de diagnóstico preditivo 300. Por exemplo, em uma modalidade do sistema de diagnóstico preditivo 300, um ou mais sensores 202 podem ser operacionalmente acoplados a um ou mais agregadores de dados 302. Os agregadores de dados podem ser configurados para receber e processar dados captados por um ou mais sensores 202 e transmitir os dados captados para um ou mais servidores 304. O servidor 304 pode usar os dados captados para fazer determinações em relação à integridade do sistema de selo mecânico 200 e fornecer alertas, notificações e/ou mensagens de recomendação para controlar sistemas 306, tais como um Sistema de Controle Distribuído da Planta (DCS) e operadores ou usuários locais 308. Em uma modalidade, os operadores locais 308 podem ser uma interface local com fios e/ou sem fios ou uma interface remota e/ou baseada na web. Em uma modalidade, o servidor 304 pode estar em comunicação com uma rede 307 configurada para comunicar dados a um usuário remoto 308. Os diversos enlaces de comunicação entre componentes do sistema de diagnóstico preditivo 300 podem ser com ou sem fio.

[0071] Com referência à Figura 4, um diagrama de blocos de um agregador de dados 302 é representado de acordo com uma modalidade da revelação. O agregador de dados 302 pode ser configurado para receber dados dos sensores 202 em tempo real e transmitir os dados detectados para o servidor 304. Em uma modalidade, o agregador de dados 302 está contido no gabinete 402, que pode servir para proteger os componentes internos do agregador de dados 302 das condições ambientais muitas vezes adversas de seu ambiente operacional. Por exemplo, o invólucro 402 pode ser à prova de explosão e/ou adequado para uso dentro de um ambiente da Zona 1 do Aparelho destinado a ser utilizado em Atmosferas Explosíveis (ATEX) (ou seja, um lugar em que uma atmosfera explosiva que consiste em uma mistura com o ar de substâncias perigosas em forma de gás, vapor ou neblina é suscetível a ocorrer ocasionalmente durante a operação normal). O invólucro à prova de explosão 402 pode conter explosões internas para evitar inflamar a atmosfera circundante em modalidades. O invólucro 402 também pode apresentar proteções ambientais, tais como impermeabilização ou proteção contra incêndio. Em uma modalidade, o invólucro 402 pode ser construído em alumínio. Em outras modalidades, outros materiais que fornecem proteção ambiental suficiente podem ser usados.

[0072] Em uma modalidade, o agregador de dados 302 pode compreender uma entrada de potência (não mostrada). Em uma modalidade, a entrada de potência pode receber 24V CC. Outras entradas de potência também são contempladas. Em uma modalidade, o agregador de dados 302 pode incluir um díodo de segurança (não mostrado), tal como um diodo Zener, que pode limitar a energia eléctrica que flui para o ambiente perigoso através do agregador de dados 302.

[0073] Em uma modalidade, a interface de entrada de sensor 404 pode ser uma interface com ou sem fio operacionalmente acoplada a um ou mais sensores 202. O mecanismo de aquisição de dados 406 pode incluir uma placa de aquisição de dados de alta velocidade e pode ser configurado para receber sinais brutos da interface de entrada de sensor 404. Em uma modalidade, o mecanismo de aquisição de dados 406 pode suportar quatorze canais de sensor para comunicação com catorze sensores 202. Por exemplo, em uma modalidade, os canais de sensor suportados podem incluir oito canais de 4 a 20 mA para sensores padrão conhecidos na técnica, tais como sensores de pressão ou sensores de temperatura, três canais para sensores de vibração, dois canais para sensores de emissões acústicas e um canal para um tacômetro ou sensor de velocidade de rotação.

[0074] O mecanismo de processamento de sinal 408 pode converter dados analógicos recebidos pelo mecanismo de aquisição de dados 406 em sinais digitais. Em uma modalidade, o mecanismo de processamento de sinal 408 conduz processamento de sinal adicional para reduzir o volume ou a quantidade de dados a serem transmitidos do agregador de dados 302.

[0075] Em uma modalidade, os sinais digitais do mecanismo de processamento de sinal 408 podem ser enfileirados na memória 410 para transmissão em batelada para o servidor 304 através da interface de saída 412. Em uma modalidade, a interface de saída 412 pode fornecer sinais digitais em horários programados regularmente, horários aleatórios ou a pedido do servidor 304. Em uma modalidade, a interface de saída 412 pode compreender conexões Ethernet com fios, conexões sem fios por meio de Wi-Fi ou outro rádio comercial de prateleira ou outras conexões diretas com fios, tais como barramento serial universal (USB), paralelo ou outras conexões de cabo diretas. Devido ao fato de que o agregador de dados 302 é fisicamente configurado para suportar ambientes inóspitos, outros componentes do sistema 300, tais como o servidor 304 e os clientes 306, podem estar localizados em áreas mais seguras dentro ou fora do ambiente de trabalho perigoso.

[0076] Com referência à Figura 5A, um diagrama de blocos que retrata os componentes de um servidor 304 é representado de acordo com uma modalidade da revelação. Em uma modalidade, o servidor 304 pode compreender um mecanismo de entrada de sinal 502, uma interface de usuário 504, uma interface de rastreio de modo de falha 506, uma memória 508 e um ou mais rastreadores de modo de falha 510.

[0077] O mecanismo de entrada de sinal 502 pode receber dados fornecidos por um ou mais agregadores de dados 302. Em uma modalidade, os dados de sensor de um ou mais agregadores de dados 302 são recebidos continuamente pelo mecanismo de entrada de sinal 502. Em outras modalidades, o mecanismo de entrada de sinal 502 consulta um ou mais agregadores de dados 302 em uma base periódica. Em outra modalidade, um ou mais agregadores 302 de dados empurram os dados do sensor para o mecanismo de entrada de sinal 502 no caso de uma condição predefinida.

[0078] A memória 508 pode ser configurada para armazenar temporária ou permanentemente dados recebidos pela entrada de sinal 502, assim como outros dados gerados no sistema de diagnóstico preditivo 300, por exemplo, dados gerados na interface de rastreio de modo de falha 506 ou na interface de usuário 504.

[0079] A interface de usuário 504 pode compreender dispositivos de entrada e de saída diretamente conectados ao servidor 304 e/ou uma ou mais interfaces de clientes remotas, tais como clientes da rede, aplicações móveis ou outras interfaces para a proporcionar interação do operador com o servidor 304. Em uma modalidade, a interface de usuário 504 pode compreender uma interface de programação de aplicativo que permite controle programático e/ou interação com o servidor 304. Em uma modalidade, a interface de usuário 504 pode enviar alertas, notificações de condições de integridade e/ou recomendações para a planta DCS 306 e/ou usuários/operadores locais ou remotos 308.

[0080] A interface de rastreador de modo de falha 506 pode ser configurada para permitir o registro e a ativação de um ou mais rastreadores de modo de falha 510, assim como para se comunicar com os rastreadores de modo de falha ativados 510. Cada rastreador de modo de falha 510 pode ser configurado para detectar e analisar uma ou mais condições de operação com a finalidade de prever um ou mais tipos de falhas antecipadas, assim como fornecer geralmente uma avaliação de integridade em tempo real do sistema de selo mecânico 200. Os rastreadores de modo de falha específicos 510 que são registrados e ativados em cada sistema de diagnóstico preditivo 300 podem depender dos requisitos específicos do sistema e das condições ambientais do sistema de selo mecânico 200 que está sendo monitorado.

[0081] Conforme retratado na Figura 5A, em uma modalidade, o sistema de diagnóstico preditivo 300 pode incluir uma perda do rastreador de modo de falha de lubrificante 510A, um rastreador de modo de falha por fluxo baixo/ausente 510B, um rastreador de modo de falha por reversão de pressão 510C e/ou um rastreador de modo de falha por cavitação 510D. Outros rastreadores de modo de falha 510 também são contemplados. Consequentemente, o registro e a ativação de rastreadores de modo de falha selecionados 510 permitem que o sistema de diagnóstico preditivo 300 seja adaptado ou customizado a sistemas de selo mecânico 200 para se adequar unicamente às necessidades individuais do cliente, às condições ambientais particulares ou às aplicações específicas do sistema 200.

[0082] Com referência à Figura 5B, cada rastreador de modo de falha 510 pode ser configurado para receber dados de sensor por meio comunicação entre a interface de rastreador de modo de falha 506 e uma interface de servidor 518. Em alguns casos, os dados de sensor recebidos podem incluir um elemento temporal a fim de representar os dados recebidos do sensor ao longo de um período de tempo, os quais podem ser referidos como um sinal rastreado 512. Em uma modalidade, o rastreador de modo de falha 510 pode ser configurado para comparar os sinais rastreados 512 com um ou mais limites predefinidos 514 de acordo com um módulo de lógica de modo de falha 516. Alertas, notificações, recomendações e/ou outros dados podem ser gerados pelo módulo de lógica de modo de falha 516, os quais podem, então, ser transmitidos de volta ao servidor 304 através da interface de servidor 518. Em uma modalidade, os rastreadores de modo de falha podem ser dispostos em um ou mais locais separados, em que a interface de rastreador de modo de falha 506 e a interface de servidor 518 são configuradas para se comunicar por meio da rede ou de enlaces de comunicação direta.

[0083] Os rastreadores de modo de falha 510 encapsulam os critérios de lógica e limítrofes para modos de falha individuais, permitindo que o servidor 304 seja configurado apenas com os modos de falha apropriados para um dado sistema de selo mecânico 200. Em uma modalidade, os rastreadores de modo de falha 510 podem ser ativados no servidor 304 na instalação ou durante a inicialização do sistema de selo mecânico 200. Em uma modalidade, os rastreadores de modo de falha 510 podem ser ativados ou desativados a qualquer momento. Em uma modalidade, detalhes de configuração podem ser recebidos do servidor 304 ou por meio de arquivos de configuração armazenados localmente ou em um local de rede remota. Em uma modalidade, o servidor 304 pode fornecer elementos de interface de usuário, o que permite que um operador forneça, modifique ou exclua detalhes de configuração. Em uma modalidade, o servidor 304 pode solicitar um estado de ativação e/ou um estado de um ou mais rastreadores de modo de falha 510 a qualquer momento.

[0084] Sistemas complexos, tais como o sistema de bombeamento 200, podem sofrer falhas por diversos motivos inter-relacionados. As falhas potenciais de qualquer sistema de selo mecânico 200 podem ser específicas para o projeto e o ambiente operacional desse sistema de vedação. As modalidades da presente revelação podem utilizar resultados da FMEA ou outras análises de diagnóstico ou prognóstico para identificar falhas potenciais. Além disso, como falhas reais ou outros incidentes que envolvem sistemas de vedação com atributos semelhantes são analisados, melhores previsões a respeito de qualquer dado sistema de vedação podem ser feitas.

[0085] Com referência à Figura 6, um fluxograma que retrata um algoritmo executado pelo módulo de lógica de modo de falha 516 de uma perda do rastreador de modo de falha de lubrificação 510A é retratado de acordo com uma modalidade da revelação. A 6000, os dados do sensor de estado estável são transmitidos pela interface de rastreio do modo de falha 506 e recebidos pela interface do servidor 518. Detalhes adicionais em relação ao estabelecimento de dados de sensor de estado estacionário são discutidos em conexão com as Figuras 8 a 9.

[0086] Em uma modalidade da perda do rastreador de modo de falha de lubrificação 510A, os dados de estado estacionário recebidos podem incluir sinais de emissões acústicas (do sensor 202F) e sinais de temperatura de fluido de barreira (por exemplo, sensores 202D, 202E e/ou 202G). Os dados do sensor podem incluir adicionalmente um elemento temporal, a fim de representar os dados de sensor recebidos ao longo de um período de tempo, os quais podem ser compilados ou salvos como um sinal rastreado 512. O sinal rastreado 512 pode ser comunicado ao módulo de lógica de modo de falha 516.

[0087] Em uma modalidade, a interface de rastreio de modo de falha 506 comunica adicionalmente o estado de ativação dos rastreadores de modo de falha 510A a D dentro do sistema de diagnóstico preditivo 300 para cada rastreador de modo de falha ativado 510. Por exemplo, em uma modalidade do rastreador de modo de falha por perda de lubrificação 510A, a interface de rastreio de modo de falha 506 comunica à interface de servidor 518 se ou não um rastreador de modo de falha por fluxo baixo/ausente 510B, um rastreador de modo de falha por reversão de pressão 510C e um rastreador de modo de falha por cavitação 510D foram ativados.

[0088] A 6002, uma determinação é feita sobre se o rastreador de modo de falha de fluxo baixo/ausente 510B foi ativado. Se o rastreador de modo de falha de fluxo baixo/ausente 510B foi ativado, a 6004, uma amplitude do sinal de emissão acústica de vedação recebido é comparada com uma amplitude de um sinal de emissão acústica de vedação de linha de base estabelecido. Se a amplitude do sinal de emissão acústica da vedação recebido for menor ou igual à amplitude do sinal de emissão acústica de vedação da linha de base estabelecido, a 6006 uma determinação é feita de que uma perda do modo de falha de lubrificação da interface não é detectada e 6000 é repetido.

[0089] Se a amplitude do sinal de emissão acústica da vedação recebido for maior do que a amplitude do sinal de emissão acústica da vedação da linha de base estabelecido, a 6008 uma determinação é feita se o rastreador de modo de falha por cavitação 510D foi ativado. Se o rastreador de modo de falha por cavitação 510D tiver sido ativado, a 6010, uma determinação é feita de que um modo de falha por perda de lubrificação de interface não é detectado e 6000 é repetido. Se o rastreador de modo de falha por cavitação 510D não tiver sido ativado, a 6018, uma determinação é feita de que um modo de falha por perda de lubrificação de interface é detectado.

[0090] Voltando para 6002, se o rastreador de modo de falha de fluxo baixo/ausente 510B não tiver sido ativado, a 6012 uma amplitude do sinal de emissão acústica de vedação recebido é comparada com uma amplitude estabelecida do sinal de emissão acústica de vedação de linha de base. Se a amplitude do sinal de emissão acústica da vedação recebido for menor ou igual à amplitude do sinal de emissão acústica de vedação da linha de base estabelecido, a 6010 uma determinação é feita de que uma perda do modo de falha de lubrificação da interface não é detectada e 6000 é repetido.

[0091] Se a amplitude do sinal de emissão acústica da vedação recebido for maior que a amplitude do sinal de emissão de vedação da linha de base estabelecido, a 6014 uma temperatura de fluido de barreira recebida é comparada com uma linha de base de temperatura de fluido de barreira estabelecida e a 6016 uma determinação é feita sobre se o rastreador de pressão reversa 510C foi ativado. Em uma modalidade, essas ações são realizadas simultaneamente. Se a temperatura do fluido de barreira recebida for menor ou igual à linha de base da temperatura do fluido de barreira estabelecida ou o rastreador de pressão reversa 510C não tiver sido ativado, então, a 6010 uma determinação é feita de que uma perda do modo de falha de lubrificação da interface não é detectada e 6000 é repetido.

[0092] Se a temperatura de fluido de barreira recebida for superior à linha de base de temperatura de fluido de barreira estabelecida e o rastreador de pressão reversa 510C não tiver sido ativado, o algoritmo prossegue para 6008 para determinar se o rastreador de modo de falha por cavitação 510D foi ativado. Se o rastreador de modo de falha por cavitação 510D tiver sido ativado, a 6010, uma determinação é feita de que um modo de falha por perda de lubrificação de interface não é detectado e 6000 é repetido. Se o rastreador de modo de falha por cavitação 510D não tiver sido ativado, a 6018, uma determinação é feita de que um modo de falha por perda de lubrificação de interface é detectado.

[0093] Se for feita uma determinação de que é detectada uma perda do modo de falha de lubrificação da interface, a 6020 uma mensagem de notificação e/ou recomendação é enviada para um usuário. A 6022, um cronômetro é iniciado para determinar o tempo decorrido desde o envio da mensagem de notificação e/ou recomendação do 6020. Se o tempo decorrido exceder um limite de tempo predefinido e as ações apropriadas não tiverem sido tomadas e/ou a condição persistir, a 6024, uma mensagem de alarme é enviada ao usuário. Em uma modalidade, o limite de tempo predefinido pode ser de 30 minutos, embora outros limites de tempo predefinidos também sejam contemplados. Em uma modalidade, a mensagem de alarme pode indicar a vida útil restante da face de vedação. Se as ações apropriadas forem tomadas dentro do limite de tempo predefinido e/ou as condições para a detecção da perda do modo de falha de lubrificação da interface diminuírem, 6000 é repetido.

[0094] Deve ser entendido que as etapas individuais usadas nos métodos dos presentes ensinamentos podem ser realizadas em qualquer ordem e/ou simultaneamente, desde que o ensinamento permaneça operável. Em uma modalidade, outras comparações podem ser usadas. Por exemplo, quando os valores a serem comparados são iguais, dentro de valores de tolerância razoáveis, os valores podem ser tratados como se o primeiro valor fosse menor que o segundo (conforme descrito acima) ou maior que o segundo.

[0095] Em uma modalidade, as notificações podem compreender notificações informais, notificações de alerta, notificações de alarme, notificações de percurso e/ou mensagens de recomendação que podem fornecer uma orientação ao usuário ou operador para solucionar e/ou tomar ações apropriadas a condições existentes. As notificações podem indicar ainda a gravidade da condição e/ou falha relatada. Em uma modalidade, as notificações podem ser fornecidas através de DCS 306 de instalação e/ou a operadores 308 locais ou remotos por uma variedade de sistemas, tais como telefones móveis, dispositivos elétricos portáteis, e-mail ou outros métodos. Em uma modalidade, o método de entrega de notificações pode variar com base na gravidade da notificação.

[0096] Em uma modalidade, a interface de usuário 504 pode permitir que um ou mais usuários configurem locais e estilos de notificação preferidos. A interface de usuário 504 pode compreender uma ou mais telas, em que cada uma compreende um ou mais elementos visuais, incluindo texto, gráficos, menus, janelas, campos de entrada do usuário e/ou outros elementos de interface de usuário.

[0097] Com referência às Figuras 7A a B, notificações e recomendações de painel 702 são representadas de acordo com uma modalidade da revelação. Em uma modalidade, o painel 702 pode ser personalizado pelo usuário. A região de seleção de usuário 704 pode exibir o usuário atualmente conectado e permitir que diferentes usuários sejam selecionados. O painel 702 pode incluir adicionalmente o menu 706, o que permite a navegação entre uma ou mais telas 702.

[0098] Retratada na Figura 7A é uma tela de painel que fornece uma vista geral das informações de monitoramento de condições para diversos sistemas de vedação. O painel de navegação 708 inclui uma vista em árvore que exibe múltiplos sistemas de vedação agrupados por local e dispositivo associado. Em uma modalidade, outros esquemas de organização podem ser usados e podem ser selecionáveis pelo usuário. Em uma modalidade, apenas os sistemas de vedação que relatam alertas ativos são exibidos no painel de navegação 708. Conforme retratado na Figura 7A, a seleção de um dispositivo pode apresentar a tela de resumo 710, que pode fornecer uma vista geral das condições de cada sistema de vedação associado ao dispositivo selecionado. A região de resumo 712 pode exibir informações resumidas em relação aos sistemas de vedação (ou outros bens) monitorados. A região de relatório 714 pode permitir que o usuário baixe relatórios em um formato selecionado pelo usuário, como o Microsoft Word ou o Portable Document Format (PDF). Outros formatos também são contemplados. A região de filtro 716 pode permitir que o usuário filtre os bens exibidos para simplificar a exibição.

[0099] A região de detalhes 718 pode exibir detalhes de vedação 720 para os bens exibidos pela tela de resumo 710. Os detalhes da vedação 720 podem incluir métricas de vedação, tais como tempo de atividade e local. Os detalhes de vedação 720 também podem incluir notificações 722, se houver, para cada vedação. A região de detalhes 718 pode incluir adicionalmente um indicador de estado 724 para cada vedação. Conforme retratado na Figura 7A, o indicador de estado 724 pode apresentar um elemento de luz de paragem, em que verde indica que não existem problemas e amarelo e/ou vermelho indicam a presença de notificações de gravidade variável. O indicador de estado 724 também pode incluir ícones para diferenciação de níveis de estado, tais como uma marca de seleção para verde e um "X" indicando um nível de gravidade vermelho.

[0100] A Figura 7B retrata uma vista de avaliação de integridade 726 de um sistema de vedação selecionado de acordo com uma modalidade da revelação. Em uma modalidade, a vista de avaliação de integridade 726 pode ser acessada através da seleção de um sistema de vedação na tela de resumo 710 ou no painel de navegação 708. A vista de avaliação de integridade 726 pode incluir o indicador de estado 724. A vista de avaliação de integridade 726 também pode incluir uma vista geral de avaliação de integridade 728, que pode incluir um breve resumo de qualquer notificação atual. A vista de avaliação de integridade 726 pode incluir um prognóstico 730, se informações de prognóstico estiverem disponíveis, e ações recomendadas 732 com base em notificações ativas. A vista de avaliação de integridade 726 pode incluir adicionalmente um ou mais indicadores de estado 734, apresentando indicadores de estado fornecidos por um ou mais rastreadores de modo de falha 510. Em uma modalidade, os rastreadores de modo de falha inativos podem ser apresentados em cinza, tais como 734c. Em uma modalidade, uma tendência de integridade 736 pode ser fornecida, a qual pode incluir indicações de integridade e notificações durante um período de tempo.

[0101] Com referência à Figura 8, um modo de operação do servidor de diagnóstico preditivo 304 é retratado de acordo com uma modalidade da divulgação. A 8002, a configuração do sistema de diagnóstico preditivo 300 é recebida, por exemplo, a partir da interface de usuário 504 ou da memória 508. As informações de configuração do sistema de diagnóstico preditivo 300 podem incluir, por exemplo, condições ambientais e outros atributos do sistema de selo mecânico 200 a serem monitorados e rastreados, incluindo o tipo e o local dos selos mecânicos 100 e os tipos e locais dos diversos sensores 202. As informações de configuração do sistema de diagnóstico preditivo 300 podem incluir adicionalmente atribuição e/ou registro de um ou mais rastreadores de modo de falha 510 para cada sistema de selo mecânico 200, assim como um mapeamento e/ou atribuição dos sensores individuais 202 a serem monitorados ou rastreados por cada rastreador de modo de falha 510.

[0102] A 8004, um ou mais sensores 202 são monitorados para condições de estado estacionário, em que as condições medidas por cada sensor respectivo 202 permanecem dentro de uma janela de tolerância de operação normal predefinida. Mais detalhes sobre o monitoramento das condições estacionárias a 8004 são descritos na Figura 9 e o texto que o acompanha. A 8008, as condições de estado estacionário estabelecidas a 8004 podem ser usadas para estabelecer um conjunto de limiares. Em uma modalidade, as linhas de base e os limiares estabelecidos podem ser armazenados em um rastreador de modo de falha 510 na memória 514.

[0103] A 8010, os dados de um ou mais sensores 202 podem ser comunicados a um ou mais rastreadores de modo de falha atribuídos e/ou registrados 510. Um ou mais rastreadores de modo de falha 510 podem comparar os dados do sensor com o conjunto estabelecido de limiares e, a 8012, quando aplicável, um ou mais rastreadores de modo de falha 510 podem emitir um alerta ou uma notificação de que um limiar específico foi excedido.

[0104] O rastreador de modo de falha 510 pode enviar a notificação para a interface de rastreamento de modo de falha 506. A 8014, a notificação pode ser comunicada a um usuário e/ou a 8016 recomendações para ajustar o sistema de selo mecânico 200 podem ser comunicadas a um usuário. Em uma modalidade, a notificação e/ou as recomendações para ajustar o sistema de selo mecânico 200 podem ser comunicadas ao usuário através da interface de usuário 504. Por exemplo, em uma modalidade, o alerta, a notificação e/ou as recomendações podem ser comunicados pelos painéis 702 (conforme representado nas Figuras 7A a B).

[0105] Com base nas condições indicadas a 8012, 8014 e/ou 8016, um ou mais rastreadores de modo de falha atribuídos e/ou registrados 510 podem comparar os dados do sensor para estabelecer condições de linha de base para determinar se houve uma interrupção nas condições de sensor monitoradas de estado estacionário a 8018. Se as condições do sensor monitorado permanecerem em um estado estacionário, 8010 pode ser repetido. Enquanto o estado estacionário continua, os dados podem ser transmitidos para os rastreadores de modo de falha 510, a 8010 indefinidamente. Alternativamente, se as condições do sensor monitorado não estiverem mais em um estado estacionário, 8004 pode ser repetido com a finalidade de estabelecer um conjunto de novas linhas de base e/ou um novo conjunto de limiares.

[0106] Com referência à Figura 9, a etapa de monitorar os dados de sensor para um estado estacionário 8004 é retratada de acordo com uma modalidade da revelação. A 9002, os dados do sinal são monitorados por um período de monitoramento predefinido. Em uma modalidade, o período de monitoramento é de 30 minutos. Em outras modalidades, o período de monitoramento pode ser maior ou menor que 30 minutos. A 9004, 9006, 9008, 9010 e 9012, diversas condições monitoradas, conforme captadas por um ou mais sensores 202, são avaliadas para determinar se as mesmas se desviaram durante o período de monitoramento. Em uma modalidade, os sinais monitorados podem ser a velocidade de rotação do eixo rotativo (medida pelo sensor 202B), pressão da câmara (isto é, uma pressão do fluido de lubrificação em ambos os lados da interface de vedação deslizante) (medida através dos sensores 202D e 202E), pressão de barreira (isto é, pressão do fluido de lubrificação dentro ou proximal à interface de vedação deslizante) (medida pelo sensor 202G) e temperatura de descarga (ou seja, temperatura do fluido de lubrificação que sai do selo mecânico) 202D), emissões acústicas (medidas através do sensor 202F). Sinais alternativos podem ser monitorados conforme apropriado.

[0107] Em uma modalidade, o estado estacionário para cada um dos sinais 9004, 9006, 9008, 9010 e 9012 pode ser determinado verificando-se a possibilidade de as condições monitoradas permanecerem dentro de 10 por cento de uma média móvel calculada das condições monitoradas durante o período de monitoramento. Em outras modalidades, podem ser utilizados outros métodos para determinar se as condições monitoradas permanecem dentro de uma janela de tolerância normal de funcionamento predefinida.

[0108] Se qualquer um dentre os sinais 9004, 9006, 9008, 9010 e 9012 não é estável, a 9016, um estado estacionário é considerado como não atingido durante o período de monitoramento e 9002 pode ser reiniciado. Alternativamente, se todos os sinais 9004, 9006, 9008, 9010 e 9012 são estáveis, a 9014, o sistema de selo mecânico 200 pode ser considerado em estado estacionário.

[0109] Consequentemente, em um estado estacionário, o sistema de selo mecânico 200 espera até que as condições detectadas sejam “definidas” para adquirir dados de linha de base exclusivos para as condições de funcionamento nas quais os selos mecânicos estão operando. Os dados da linha de base são, então, usados para estabelecer ou ajustar os valores limítrofes necessários para fazer avaliações de integridade do sistema de selo mecânico 200.

[0110] Em modalidades, os valores limítrofes podem ser determinados com base, pelo menos em parte, em algoritmos de simulação de desempenho de vedação de intercalação (ou integrados), tais como aqueles conhecidos na técnica. Os algoritmos de simulação de desempenho de vedação podem gerar um ou mais conjuntos de parâmetros esperados. Em modalidades, módulos de modo de falha podem comparar os parâmetros esperados com dados de linha de base, se disponíveis, para determinar valores limítrofes. Essa integração permite a determinação de valores limítrofes que consideram desvios detectados de um sistema ideal teórico, conforme modelado por algoritmos de simulação de desempenho de vedação, e as condições reais de execução do sistema.

[0111] Com referência à Figura 10, um método para permitir ao sistema 200 monitorar e alertar os operadores de uma condição crítica em um modo transitório, antes de atingir condições de estado estacionário ou durante alterações no ciclo de trabalho antes que uma nova condição de estado estacionário possa ser estabelecida, de acordo com uma modalidade da revelação. Embora alguns módulos de lógica do modo de falha trabalhem independentemente da existência de valores limítrofes, outros módulos de lógica do modo de falha dependem dos limiares estabelecidos para alertar os operadores da operação fora dos limiares de operação seguros. No modo transitório, os dados da linha de base não estão disponíveis para ajustar os valores limítrofes; em vez disso, o sistema de selo mecânico 200 utiliza valores limítrofes predefinidos para fornecer uma estimativa da integridade do selo mecânico.

[0112] A 9050, os dados do sinal são monitorados por um período de monitoramento predefinido. A 9052, é feita uma determinação sobre a possibilidade de o selo mecânico e a bomba estarem em um estado estacionário. Se o selo mecânico e a bomba estiverem em um estado estacionário, a 9054, o sistema de selo mecânico 200 entra em um modo de diagnóstico em estado estacionário. A 9056, as avaliações de integridade podem ser feitas com base nos dados adquiridos e nos limiares ajustados em serviço, em que os limiares podem ser estabelecidos, por exemplo, através do processo representado na Figura 9. Posteriormente, a 9058, as saídas de avaliação do sistema podem ser entregues a um usuário.

[0113] Alternativamente, se o selo mecânico e a bomba não estão em estado estacionário, a 9060, o sistema de selo mecânico 200 entra em um modo de diagnóstico transiente. A 9062, as avaliações de integridade podem ser feitas com base em valores limítrofes predefinidos. Posteriormente, a 9058, as saídas de avaliação do sistema podem ser entregues a um usuário.

[0114] Deve ser entendido que as etapas individuais usadas nos métodos dos presentes ensinamentos podem ser realizadas em qualquer ordem e/ou simultaneamente, desde que o ensinamento permaneça operável. Além disso, deve ser entendido que o aparelho e os métodos dos presentes ensinamentos podem incluir qualquer número, ou todos, das modalidades descritas, desde que o ensinamento permaneça operável.

[0115] Em uma modalidade, o sistema de diagnóstico preditivo 300 e/ou seus componentes ou subsistemas podem incluir dispositivos de computação, microprocessadores, módulos e outros dispositivos de computador ou computação, que podem ser qualquer dispositivo programável que aceita dados digitais como entrada, é configurado para processar a entrada de acordo com instruções ou algoritmos e fornece resultados como saídas. Em uma modalidade, a computação e outros tais dispositivos discutidos no presente documento podem ser, compreender, conter ou estar acoplados a uma unidade de processamento central (CPU) configurada para executar as instruções de um programa de computador. A computação e outros tais dispositivos discutidos no presente documento são, portanto, configurados para executar operações básicas aritméticas, lógicas e operações de entrada/saída.

[0116] A computação e outros dispositivos discutidos no presente documento podem incluir memória. A memória pode incluir memória volátil ou não volátil, conforme exigido pelo dispositivo de computação ou processador acoplado, não apenas para fornecer espaço para executar as instruções ou algoritmos, mas para fornecer o espaço para armazenar as instruções em si. Em uma modalidade, a memória volátil pode incluir memória de acesso aleatório (RAM), memória de acesso aleatório dinâmica (DRAM) ou memória de acesso aleatório estática (SRAM), por exemplo. Em uma modalidade, a memória não volátil pode incluir memória apenas de leitura, memória flash, RAM ferroelétrica, disco rígido, disquete, fita magnética ou armazenamento de disco óptico, por exemplo. As listas anteriores não limitam de modo algum o tipo de memória que pode ser utilizada, uma vez que essas modalidades são dadas apenas a título de exemplo e não são destinadas a limitar o escopo da revelação.

[0117] Em uma modalidade, o sistema ou os componentes do mesmo podem compreender ou incluir diversos módulos ou mecanismos, cada um dos quais é construído, programado, configurado ou de outro modo adaptado para desempenhar autonomamente uma função ou um conjunto de funções. O termo “mecanismo”, conforme usado no presente documento, é definido como um dispositivo de mundo real, componente ou disposição de componentes implantados com o uso de hardware, tais como, por exemplo, um circuito integrado específico de aplicativo (ASIC) ou uma FPGA (Matriz de Porta Programável em Campo) ou como uma combinação de hardware e software, tal como por um sistema de microprocessador e um conjunto de instruções de programa que adapta o mecanismo para implantar a funcionalidade particular, que (enquanto sendo executado) transforma o sistema de microprocessador em um dispositivo de propósito especial. Um mecanismo também pode ser implantado como uma combinação dos dois, com determinadas funções facilitadas apenas pelo hardware e outras funções facilitadas por uma combinação de hardware e software. Em determinadas implantações, pelo menos uma parte e, em alguns casos, tudo, de um mecanismo pode ser executado no processador (ou processadores) de uma ou mais plataformas de computação que são compostas por hardware (por exemplo, um ou mais processadores, dispositivos de armazenamento de dados, tais como armazenamento de memória ou unidade, recursos de entrada/saída, tais como dispositivos de interface de rede, dispositivos de vídeo, teclado, mouse ou dispositivos de tela sensível a toque, etc.) que executam um sistema operacional, programas do sistema e programas de aplicativo e também implantam o mecanismo com o uso de processamento de multitarefa, multithreading, distribuído (por exemplo, agrupamento, ponto a ponto, nuvem, etc.) quando apropriado, ou outras tais técnicas. Consequentemente, cada mecanismo pode ser realizado em uma variedade de configurações fisicamente realizáveis e, geralmente, não deve ser limitado a qualquer implantação particular exemplificada no presente documento, a menos que tais limitações sejam expressamente mencionadas. Além disso, um mecanismo pode ser composto por mais de um submecanismo, cada um dos quais pode ser considerado como um mecanismo por si só. Além disso, nas modalidades descritas no presente documento, cada um dentre os diversos mecanismos corresponde a uma funcionalidade autônoma definida; entretanto, deve ser entendido que, em outras modalidades contempladas, cada funcionalidade pode ser distribuída para mais do que um mecanismo. Da mesma forma, em outras modalidades contempladas, múltiplas funcionalidades definidas podem ser implantadas por um único mecanismo que executa essas múltiplas funções, possivelmente ao lado de outras funções ou distribuídas diferentemente entre um conjunto de mecanismos do que especificamente ilustrado nos exemplos no presente documento.

[0118] Diversas modalidades de sistemas, dispositivos e métodos foram descritas no presente documento. Essas modalidades são dadas a título de exemplo apenas e não são destinadas a limitar o escopo das invenções reivindicadas. Deve ser observado, além disso, que as diversas características das modalidades que foram descritas podem ser combinadas de diversas maneiras para produzir múltiplas modalidades adicionais. Além disso, embora diversos materiais, dimensões, formas, configurações e locais, etc. tenham sido descritos para uso com as modalidades reveladas, outros além daqueles revelados podem ser utilizados sem exceder o escopo das invenções reivindicadas.

[0119] As pessoas de habilidade comum na técnica relevante reconhecerão que as modalidades podem compreender menos características do que as ilustradas em qualquer modalidade individual descrita acima. As modalidades descritas no presente documento não são destinadas a serem uma apresentação exaustiva das maneiras nas quais as diversas características podem ser combinadas. Consequentemente, as modalidades não são combinações mutuamente exclusivas de características; em vez disso, as modalidades podem compreender uma combinação de diferentes características individuais selecionadas a partir de diferentes modalidades individuais, conforme entendido por pessoas de habilidade comum na técnica. Além disso, os elementos descritos em relação a uma modalidade podem ser implantados em outras modalidades mesmo quando não descritos em tais modalidades, a menos que indicado de outro modo. Embora uma reivindicação dependente possa se referir nas reivindicações a uma combinação específica com uma ou mais outras reivindicações, outras modalidades também podem incluir uma combinação da reivindicação dependente com a matéria de cada outra reivindicação dependente ou uma combinação de uma ou mais características com outras reivindicações dependentes ou independentes. Tais combinações são propostas no presente documento, a menos que seja declarado que uma combinação específica não é pretendida. Além disso, pretende-se também incluir características de uma reivindicação em qualquer outra reivindicação independente, mesmo que essa reivindicação não seja diretamente dependente da reivindicação independente.

[0120] Além disso, a referência no relatório descritivo a “uma (1) modalidade”, “uma modalidade” ou “algumas modalidades” significa que um recurso, uma estrutura ou uma característica particular, descrita em conexão com a modalidade, é incluída em pelo menos uma modalidade do ensinamento. As aparições da frase “em uma modalidade” em diversos lugares no relatório descritivo não são necessariamente todas referentes à mesma modalidade.

[0121] Qualquer incorporação a título de referência dos documentos acima é limitada de forma que nenhum assunto seja incorporado que seja contrário à revelação explícita no presente documento. Qualquer incorporação a título de referência dos documentos acima é adicionalmente limitada de modo que nenhuma reivindicação incluída nos documentos seja incorporada a título de referência no presente documento. Qualquer incorporação a título de referência dos documentos acima é ainda adicionalmente limitada de modo que quaisquer definições fornecidas nos documentos não sejam incorporadas no presente documento a título de referência, a menos que expressamente incluídas no presente documento.

[0122] Para fins de interpretação das reivindicações, pretende-se expressamente que as disposições da Seção 112, sexto parágrafo da 35 USC, não sejam invocadas, a menos que os termos específicos “significa” ou “etapa para” sejam recitados em uma reivindicação.

Claims (13)

1. Método para monitorar um sistema de vedação mecânica para o propósito de diagnosticar autonomamente uma perda de lubrificação dentro de uma interface de vedação deslizante de uma vedação mecânica, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende: captar dados de emissão acústica em proximidade à vedação mecânica; estabelecer uma condição de linha de base para os dados de emissão acústica captados; captar uma temperatura de fluido de lubrificação proximal à interface de vedação deslizante; estabelecer uma condição de linha de base para a temperatura captada do fluido de lubrificação proximal à interface de vedação deslizante; determinar se o sistema de vedação mecânica é configurado para diagnosticar um fluxo baixo de fluido lubrificante fornecido à interface de vedação deslizante; determinar se os dados de emissão acústica captados excedem a condição de linha de base estabelecida para os dados de emissão acústica captados; determinar se a temperatura captada do fluido de lubrificação proximal à interface de vedação deslizante excede a condição de linha de base estabelecida para a temperatura captada do fluido de lubrificação proximal à interface de vedação deslizante; determinar se o sistema de vedação mecânica é configurado para diagnosticar uma reversão de pressão do fluido lubrificante; determinar se o sistema de vedação mecânica é configurado para diagnosticar cavitação em proximidade à interface de vedação deslizante; e enviar uma notificação a um usuário de que uma perda de lubrificação dentro da interface de vedação deslizante é detectada.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente avaliar o sistema de vedação mecânica para determinar a probabilidade de uma falha do sistema de vedação mecânica para pelo menos um dentre uma perda de lubrificação dentro da interface de vedação deslizante, um fluxo baixo de fluido lubrificante fornecido à interface de vedação deslizante, uma reversão de pressão do fluido lubrificante proximal à interface de vedação deslizante, e cavitação ocorrendo em proximidade à interface de vedação deslizante do sistema de vedação mecânica.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente adaptar o sistema de vedação mecânica para diagnosticar condições de operação relacionadas a falhas de sistema de vedação mecânica com uma alta probabilidade de ocorrência determinada para o propósito de se adequar às necessidades individuais do consumidor, condições ambientais particulares e/ou aplicações específicas do sistema de vedação mecânica.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente ativar um módulo de lógica de modo de falha de perda de lubrificação dentro do sistema de vedação mecânica, em que o módulo de lógica de modo de falha de perda de lubrificação é configurado para diagnosticar condições relacionadas a uma perda de lubrificação dentro da interface de vedação deslizante.

5. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente ativar pelo menos um dentre um módulo de lógica de modo de falha de fluxo baixo de fluido lubrificante, um módulo de lógica de modo de falha de reversão de pressão de fluido lubrificante, e um módulo de lógica de modo de falha de cavitação em proximidade à interface de vedação deslizante.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a notificação enviada ao usuário indica uma gravidade da perda de lubrificação dentro da interface de vedação deslizante.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a notificação inclui uma mensagem de recomendação configurada para fornecer ao usuário orientação a fim de solucionar e/ou tomar uma ação apropriada para reparar a perda de lubrificação dentro da interface de vedação deslizante.

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente iniciar um temporizador para determinar um tempo decorrido após notificação do usuário.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente enviar uma mensagem de alarme se o tempo decorrido exceder um período de tempo predefinido.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o período de tempo predefinido é 30 minutos ou menos.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a mensagem de alarme inclui uma vida útil restante estimada da vedação mecânica.

12. Método para monitorar a condição de integridade de uma ou mais vedações em um sistema de vedação mecânica em relação aos parâmetros esperados com base em algoritmos de simulação de desempenho de vedação integrados, para o propósito de diagnosticar autonomamente uma anomalia operacional dentro do sistema de vedação mecânica, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende: captar dados de parâmetro de operação em proximidade ao sistema de vedação mecânica; estabelecer parâmetros de condição de linha de base com base nos dados de parâmetro de operação captados quando os dados de parâmetro de operação captados indicam que o sistema de vedação mecânica está em um estado estacionário; estabelecer parâmetros de condição de linha de base com base nos parâmetros esperados quando os dados de parâmetro de operação captados indicam que o sistema de vedação mecânica não está em um estado estacionário; e comparar os parâmetros de condição de linha de base aos dados de parâmetro de operação.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de captar dados de parâmetro de operação em proximidade ao sistema mecânico compreende captar dados de parâmetro de operação dentro do sistema de vedação mecânica.