-
GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Online-Maschinenschutzsysteme. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein Maschinenüberwachungssystem, das automatisch einen optimalen Auslösewinkel für die Überwachung industrieller Kolbenkompressoren ermittelt und einen entsprechenden Konfigurationswert einstellt.
-
HINTERGRUND
-
Gemäß der API-Norm 670 für Maschinenschutzsysteme sind die meisten horizontalen Kolbenkompressoren auf Kolbenreiterbänder angewiesen, um den Kolben zu stützen und einen Kontakt mit der Zylinderlaufbuchse zu verhindern. Wenn diese Bänder verschleißen, sinkt die Kolbenstange im Zylinder und bewegt sich in der Stangenpackung um einen entsprechenden Betrag. Die Überwachung des Absinkens der Kolbenstange ist eine Möglichkeit, den Grad der Abnutzung der Kolbenreiterbänder zu erkennen.
-
Überwachungssysteme für den Maschinenschutz überwachen den Kolbenstangenabfall in Kolbenkompressoren in der Regel in zwei Modi: im Durchschnittsmodus und im ausgelösten Modus. Der Durchschnittsmodus berechnet einen Messwert, der auf dem Durchschnittswert vieler Probenwerte während eines Kolbenhubs basiert. Der getriggerte Modus verwendet nur einen Wert an einer bestimmten Position der Kolbenstange. Diese Position wird durch zwei Winkelgradwerte bestimmt, die für das Überwachungssystem konfiguriert werden müssen: Kolbenwinkel und Auslösewinkel.
-
Wie in 1 dargestellt, ist der Kolbenwinkel die Anzahl der Grad zwischen der Auslösemarke am Schwungrad und dem Phasenreferenzgeber, wenn sich der Kolben im oberen Totpunkt (OT) befindet. Der Kolbenwinkel kann direkt am Kolbenkompressor gemessen werden, und in einigen Fällen kann er aus den technischen Daten des Kompressors in der Betriebsanleitung des Herstellers abgelesen werden.
-
Der Auslösewinkel - ebenfalls in 1 dargestellt - wird üblicherweise auf der Grundlage von Feldversuchen an der Maschine ermittelt und eingestellt. Laut API 670 gilt: "Um den getriggerten Modus richtig zu nutzen, muss ein Punkt auf dem Hub gefunden werden, an dem die Änderungen der Spaltspannung aufgrund aller Einflüsse außer dem Verschleiß des Reiterbandes minimal sind. Dies muss durch Feldversuche während der Inbetriebnahme des Kolbenstangenabfallmonitors geschehen. "In der Regel muss der Servicetechniker mehrere Auslösewinkelwerte testen, um den richtigen Auslösewinkel für den jeweiligen Kolbenkompressor zu finden. Diese Prüfung erfordert den Einsatz verschiedener manueller Messgeräte (Oszilloskop, Spannungsmesser, Drehzahlmesser usw.), um den Auslösewinkel aus dem Spannungsausgang des Kolbenstangensenkungsaufnehmers und der Drehzahl der Maschine zu berechnen. Diese Prüfung und Berechnung erfordert ein hohes Maß an Fachwissen und ist fehleranfällig.
-
DE 10 2017 217 438 A1 offenbart einen Maschinendatenerfassungssystem, das Drehzahlmesserzeitvorgabeinformationen verwendet, um eine Synchronisation nach der Erfassung von Messdaten, die unter Verwendung von mehreren Sensoren asynchron erfasst wurden, durchzuführen. In Maschinenvorhersageanalysesystemen werden Zeitvorgabeinformationen, die aus einem Drehzahlmessersignal abgeleitet werden, normalerweise verwendet, um Messberechnungen pro Drehung vorzunehmen. Ein Drehzahlmesserkeilsignal, das durch eine ereignisausgelöste digitale Eingabe detektiert wird, kann auch verwendet werden, um Messdaten nachzusynchronisieren. Obwohl ein Zeitstempel alleine für eine Synchronisation nach der Erfassung nicht genau genug ist, kann die Kombination eines Drehzahlmesserkeilsignals und eines Zeitstempels für die Synchronisation nach der Erfassung genau genug sein.
-
DE 10 2015 009 678 A1 offenbart ein Maschinenfunktionszustands-Überwachungsmodul, das auf der Grundlage von Schwingungssignalen Maschinenschwingungsdaten verarbeitet und für ein verteiltes Steuersystem bereitstellt. Ein Betreibercomputer des verteilten Steuersystems führt eine Softwareanwenderschnittstelle aus, die auf der Grundlage eines ausgewählten Maschinenmessungstyps relevante Konfigurationsparameter in der Weise filtert, dass auf dem Anwenderschnittstellenbildschirm nur jene Parameter erscheinen, die auf den ausgewählten Messungstyp anwendbar sind. Ferner werden Konfigurationsparameter für einzelne Messwerte innerhalb des Messungstyps nur verfügbar gemacht, wenn ein bestimmter Messwert für die Erfassung ausgewählt ist. Dies vereinfacht stark die Informationen, die auf der Konfigurationsanwenderschnittstelle angezeigt werden.
-
DE 4134589 C2 offenbart ein Verfahren zur Diagnose des Verschleißes von Maschinenteilen.
AT 405981 B offenbart einen Verschleißmonitor zur Verschleißüberwachung von Tragringen an den Kolben horizontal arbeitender Kolbenkompressoren.
EP 2 012 013 B1 offenbart einen Kolbengaskompressor, umfassend:
- - einen Zylinder, welcher eine Zylinderwand, eine Längsachse und eine Zylinderabdeckung an einem Ende des Zylinders erfasst;
- - einen Kolben, welcher sich innerhalb des Zylinders hin- und herbewegt, wobei der Kolben einen Kolbenkörper und mindestens einen Reiterring, welcher sich um zumindest einen Teil des Umfangs des Kolbenkörpers erstreckt und gegen die Zylinderwand drückt, umfasst, wobei der Kolben eine Kompressionskammer in dem Zylinder abgrenzt, wobei die Zylinderwand mit zumindest einem Einlassanschluss zu der Kompressionskammer und mit zumindest einem Auslassanschluss von der Kompressionskammer versehen ist,
- - eine sich hin- und herbewegende Kolbenstange, welche an einem ersten Ende davon mit dem Kolben und einem zweiten Ende davon mit Antriebsmitteln des Kompressors, vorzugsweise mit einem Kreuzkopf, welcher in einem Rahmen des Kompressors geführt ist, verbunden ist,
- - ein Zustandsüberwachungssystem umfassend:
- - einen Reiterringverschleißsensor und eine zugehörige Steuereinheit zur Bestimmung eines Verschleißes des Reiterrings, in dem ein Abstand des Kolbens relativ zu dem Sensor gemessen wird, wobei der Reiterringverschleißsensor in dem Auslassanschluss oder in dem Einlassanschluss der Kompressionskammer angeordnet ist.
-
- einen Reaktor;
- eine Heizung;
- einen Hubkolbenkompressor mit einem Zylinder;
- einen oder mehrere Sensoren, die dem Hubkolbenkompressor zugeordnet und so konfiguriert sind, dass sie Sensordaten sammeln, die dem Hubkolbenkompressor zugeordnet sind;
- eine Datenerfassungsplattform, umfassend:
- einen oder mehrere Prozessoren der Datenerfassungsplattform;
- eine Kommunikationsschnittstelle der Datenerfassungsplattform; und
- einen Speicher, der ausführbare Anweisungen speichert, die, wenn sie ausgeführt werden, die Datenerfassungsplattform veranlassen,:
- von dem einen oder den mehreren Sensoren, die mit dem Kolbenkompressor verbunden sind, die Sensordaten zu sammeln, die mit dem Kolbenkompressor verbunden sind; und Senden der dem Hubkolbenkompressor zugeordneten Sensordaten; und
- eine Datenanalyseplattform, umfassend:
- einen oder mehrere Prozessoren der Datenanalyseplattform;
- eine Kommunikationsschnittstelle der Datenanalyseplattform; und
- einen Speicher, der ausführbare Anweisungen speichert, die, wenn sie ausgeführt werden, die Datenanalyseplattform veranlassen,:
- die mit dem Kolbenkompressor verbundenen Sensordaten zu empfangen; Analysieren der Sensordaten, die dem Hubkolbenkompressor zugeordnet sind, um Kondensation in dem Hubkolbenkompressor zu erfassen; und
- basierend auf dem Erkennen der Kondensation in dem Kolbenkompressor einen Befehl zu senden, der so konfiguriert ist, dass er eine Einstellung eines Betriebsparameters des Kolbenkompressors bewirkt.
-
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur automatischen Bestimmung des optimalen Auslösewinkels einer rotierenden Maschine, wie z. B. eines Kolbenkompressors, ohne den Einsatz von manuell zu bedienenden Messgeräten. Die Aufgabe wird vom Gegenstand der Patentansprüche 1 und 8 gelöst.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Diese und andere Anforderungen werden durch ein Maschinenüberwachungssystem erfüllt, das bei Bedarf automatisch den optimalen Abzugswinkel ermittelt und den entsprechenden Konfigurationswert einstellt. Damit entfällt für den Servicetechniker die Notwendigkeit, mehrere Auslösewinkel mit manuell zu bedienenden Prüfgeräten zu testen, um den richtigen Auslösewinkel zu ermitteln. Der Servicetechniker kann einfach die ermittelte Konfigurationseinstellung überprüfen und das Maschinenüberwachungssystem mit dem neuen Auslösewinkel neu konfigurieren oder einen automatischen Eintrag für den Auslösewinkel in die Konfigurationseinstellungen übernehmen.
-
In bevorzugten Ausführungsformen bestimmt das Maschinenüberwachungssystem den Auslösewinkel auf Anforderung nur, wenn der Kolbenkompressor in einem stationären Arbeitsmodus läuft. Ein Tastimpuls wird von einem Drehzahl-/Tastenwächter des Maschinenüberwachungssystems auf der Grundlage eines Tastphasensensors des Hubkolbenverdichters berechnet. In Abhängigkeit vom Tastimpuls und der Maschinendrehzahl wird die Amplitude der Stangenabfall-Wandlerspannung über der Zeit (bzw. dem Drehwinkel) untersucht und eine auf die Tastmarke bezogene zeitliche Position der minimalen Änderung der Steigung des Stangenabfall-Wandlerspannungssignals bestimmt. Ausgehend von dieser zeitlichen Position wird der optimale Auslösewinkel auf der Grundlage der aktuellen Geschwindigkeit und des konfigurierten Kolbenwinkels bestimmt. Dieser optimale Auslösewinkel wird dem Maschinenüberwachungssystem zur Konfiguration zur Verfügung gestellt.
-
Einige bevorzugte Ausführungsformen betreffen ein Maschinenüberwachungssystem zur Erfassung von Informationen über den Betrieb einer Maschine mit einer Kolben18stange und einer rotierenden Komponente, mit der die Kolbenstange verbunden ist. Das System umfasst einen Stangenpositionssensor, der neben der Kolbenstange angebracht ist, und eine Stangenpositionsüberwachungsschaltung, die mit dem Stangenpositionssensor in Verbindung steht. Der Stangenpositionssensor erzeugt ein Stangenpositionsspannungssignal, das die Nähe der Kolbenstange relativ zum Stangenpositionssensor während des Betriebs der Maschine anzeigt. Die Stangenpositionsüberwachungsschaltung umfasst einen oder mehrere Analog-Digital-Wandler zum Abtasten des Stangenpositionsspannungssignals und zum Umwandeln des Stangenpositionsspannungssignals in digitale Stangenpositionsdaten. Die Stangenpositionsüberwachungsschaltung umfasst auch einen Prozessor, der Betriebsanweisungen zur Verarbeitung der digitalen Stangenpositionsdaten ausführen kann. Die Betriebsanweisungen umfassen Anweisungen, die:
- - eine Drehzahl des rotierenden Bauteils der Maschine bestimmen;
- - eine volle Umdrehung des rotierenden Teils der Maschine erkennen;
- - eine Vielzahl von Steigungswerten des Stangenpositionsspannungssignals auf der Grundlage der digitalen Stangenpositionsdaten bestimmen, wobei die Steigungswerte auf einer Abtastwertbasis während der vollen Drehung der rotierenden Komponente berechnet werden, wobei jeder Steigungswert eine Steigung des Stangenpositionsspannungssignals zwischen benachbarten Datenabtastwerten angibt;
- - innerhalb der Vielzahl von Steigungswerten mehrere Bereiche von aufeinanderfolgenden Steigungswerten finden, in denen jeder Steigungswert innerhalb eines vorbestimmten Amplitudenbereichs um die Nullsteigung liegt;
- - einen breitesten Bereich von aufeinanderfolgenden Neigungswerten innerhalb der mehreren Bereiche bestimmen, wobei der breiteste Bereich eine größte Anzahl von aufeinanderfolgenden Neigungswerten aufweist;
- - einen Drehwinkel der rotierenden Komponente bestimmen, der dem größten Bereich entspricht; und
- - einen Auslösewinkels auf der Grundlage des Drehwinkels berechnen gemäß:
- Auslösewinkel = Drehwinkel + Kolbenwinkel,
wobei der Kolbenwinkel ein vorbestimmter gespeicherter Wert ist.
-
Das System enthält einen Speicher zum Speichern eines Auslösewinkel-Konfigurationswertes, der dem vom Prozessor berechneten Auslösewinkel entspricht.
-
In einigen Ausführungsformen bestimmt der Prozessor einen Mittelpunkt innerhalb des breitesten Bereichs und ermittelt den dem Mittelpunkt entsprechenden Drehwinkel.
-
In einigen Ausführungsformen hat der größte Bereich aufeinanderfolgender Neigungswerte einen Startneigungswert und einen Endneigungswert, wobei der Startneigungswert einem Startwinkel oder einer Startzeit entspricht, wobei der Endneigungswert einem Endwinkel oder einer Endzeit entspricht, und wobei der vom Prozessor bestimmte Drehwinkel einem Mittelpunktswinkel zwischen dem Startwinkel und dem Endwinkel entspricht oder einer Mittelpunktszeit zwischen der Startzeit und der Endzeit entspricht.
-
In einigen Ausführungsformen überwacht der Prozessor nach der Berechnung des Auslösewinkels kontinuierlich den Stangenabfall der Kolbenstange in einem ausgelösten Modus auf der Grundlage einer Stangenpositionsspannung, die bei dem berechneten Auslösewinkel ermittelt wird.
-
In einigen Ausführungsformen umfasst das Maschinenüberwachungssystem eine Anzeigevorrichtung und eine Eingabevorrichtung. Die Anzeigevorrichtung zeigt den berechneten Auslösewinkel zur Ansicht durch einen Benutzer an. Die Eingabevorrichtung empfängt Eingaben des Benutzers, um den Auslösewinkel-Konfigurationswert auszuwählen, der dem vom Prozessor berechneten Auslösewinkel entspricht, oder um einen vorbestimmten, im Speicher gespeicherten Auslösewinkel-Konfigurationswert auszuwählen.
-
In einigen Ausführungsformen umfasst der Stangenpositionssensor einen Näherungsgeber, der in der Nähe der Kolbenstange angebracht ist.
-
In einigen Ausführungsformen umfasst das Maschinenüberwachungssystem einen Tastphasensensor, der in der Nähe des rotierenden Bauteils angebracht ist, um ein Tastphasenspannungssignal mit Impulsen zu erzeugen, die den Umdrehungen des rotierenden Bauteils entsprechen.
-
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Erfassung von Informationen über den Betrieb einer Maschine mit einer Kolbenstange und einem rotierenden Bauteil, mit dem die Kolbenstange verbunden ist. Das Verfahren umfasst:
- (a) Erzeugen eines Stangenpositionsspannungssignals unter Verwendung eines Stangenpositionssensors, der neben der Kolbenstange angebracht ist, wobei das Stangenpositionsspannungssignal die Nähe der Kolbenstange relativ zum Stangenpositionssensor während des Betriebs der Maschine anzeigt;
- (b) Abtasten des Stangenpositionsspannungssignals und Umwandlung des Stangenpositionsspannungssignals in digitale Stangenpositionsdaten;
- (c) Bestimmen der Drehgeschwindigkeit der rotierenden Komponente der Maschine;
- (d) Erkennen einer vollen Umdrehung der rotierenden Komponente der Maschine;
- (e) Bestimmen einer Vielzahl von Steigungswerten des Stangenpositionsspannungssignals auf der Grundlage der digitalen Stangenpositionsdaten, wobei die Steigungswerte auf einer Abtastwertbasis während der vollen Drehung der rotierenden Komponente berechnet werden, wobei jeder Steigungswert eine Steigung des Stangenpositionsspannungssignals zwischen benachbarten Datenabtastwerten angibt;
- (f) Finden mehrerer Bereiche von aufeinanderfolgenden Steigungswerten innerhalb der Vielzahl von Steigungswerten, in denen jeder Steigungswert innerhalb eines vorbestimmten Amplitudenbereichs um die Nullsteigung liegt;
- (g) Bestimmen eines breitesten Bereichs von aufeinanderfolgenden Neigungswerten innerhalb der mehreren Bereiche, wobei der breiteste Bereich eine größte Anzahl von aufeinanderfolgenden Neigungswerten aufweist;
- (h) Bestimmen eines Drehwinkels des rotierenden Bauteils, der dem in Schritt (g) ermittelten größten Bereich entspricht;
- (i) Berechnen eines Auslösewinkels auf der Grundlage des Drehwinkels gemäß: wobei der Kolbenwinkel ein vorbestimmter gespeicherter Wert ist; und
- (j) Speichern eines Auslösewinkel-Konfigurationswertes in einer Speichervorrichtung, wobei der Auslösewinkel-Konfigurationswert dem in Schritt (i) berechneten Auslösewinkel entspricht.
-
In einigen Ausführungsformen umfasst Schritt (h) die Bestimmung eines Mittelpunkts innerhalb des in Schritt (g) ermittelten weitesten Bereichs und die Bestimmung des dem Mittelpunkt entsprechenden Drehwinkels.
-
In einigen Ausführungsformen hat der in Schritt (g) ermittelte weiteste Bereich einen Startneigungswert und einen Endneigungswert, wobei der Startneigungswert einem Startwinkel oder einer Startzeit entspricht, wobei der Endneigungswert einem Endwinkel oder einer Endzeit entspricht, und wobei der Drehwinkel einem Mittelpunktswinkel zwischen dem Startwinkel und dem Endwinkel entspricht oder einer Mittelpunktszeit zwischen der Startzeit und der Endzeit entspricht.
-
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren die kontinuierliche Überwachung des Stangenabfalls der Kolbenstange in einem getriggerten Modus auf der Grundlage einer Stangenpositionsspannung, die bei dem in Schritt (i) berechneten Triggerwinkel bestimmt wird.
-
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren die Anzeige des in Schritt (i) berechneten Auslösewinkels zur Ansicht durch einen Benutzer und das Empfangen von Eingaben des Benutzers zur Auswahl:
- - den Konfigurationswert des Auslösewinkels, der dem in Schritt (i) berechneten Auslösewinkel entspricht; oder
- - einen vorbestimmten Auslösewinkel-Konfigurationswert, der in der Speichervorrichtung gespeichert ist.
-
Figurenliste
-
Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den Abbildungen ersichtlich, wobei Elemente nicht maßstabsgetreu sind, um die Details deutlicher zu zeigen, wobei gleiche Bezugsnummern gleiche Elemente in den verschiedenen Ansichten bezeichnen und wobei:
- 1 zeigt beispielhafte Positionen eines Phasenreferenzgebers und eines Stangensenkungs-Positionsgebers in Bezug auf ein Schwungrad, eine Kolbenstange und eine Kurbelwelle einer Maschine, z. B. eines Kolbenkompressors, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 stellt ein Maschinenüberwachungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar;
- 3 zeigt einen ersten Teil eines Verfahrens, das von einem Maschinenüberwachungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird;
- 4 zeigt einen zweiten Teil eines Verfahrens, das von einem Maschinenüberwachungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird; und
- 5 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Stangenabfall-Spannungssignals in Abhängigkeit vom Schwungraddrehwinkel gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
2 zeigt ein beispielhaftes Maschinenüberwachungssystem 10 zur automatischen Bestimmung eines optimalen Auslösewinkels einer rotierenden Maschine, z. B. eines Kolbenkompressors, und zur Einstellung des entsprechenden Konfigurationswertes für den Auslösewinkel. In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist ein Stangenpositionssensor 12, z. B. ein Näherungsgeber, vertikal (90-Grad-Winkel) unter oder über der Kolbenstange so nahe wie möglich am Kompressorzylinder angebracht. Der Sensor 12 erzeugt ein Spannungssignal, das den vertikalen Bewegungsbereich der Kolbenstange relativ zum Sensor 12 während des Dauerbetriebs des Verdichters anzeigt.
-
Ein Tastphasensensor 14, bei dem es sich um einen Wirbelstrom-Näherungsgeber, einen Hall-Effekt-Sensor, einen optischen Aufnehmer oder einen magnetischen Aufnehmer handeln kann, ist in unmittelbarer Nähe des Schwungrads angebracht. Der Sensor 14 ist so positioniert, dass er bei jeder Umdrehung des Schwungrads einmal eine auf dem Schwungrad angebrachte Keilnutmarkierung, z. B. eine längliche Kerbe, erfasst. Der Sensor 14 erzeugt ein Keilphasenspannungssignal mit Impulsen, die jeder Erfassung der Keilnut bei der Drehung des Schwungrads entsprechen. Es sei darauf hingewiesen, dass das Schlüsselphasenspannungssignal auch durch eine zusätzliche/separate Überwachungsschaltung erzeugt werden kann und als analoges oder digitales Signal bereitgestellt werden kann. Daher sind die Ausführungsformen der Erfindung nicht auf eine bestimmte Quelle oder ein bestimmtes Format des Keilphasenspannungssignals beschränkt.
-
Das Stababfallspannungssignal und das Schlüsselphasenspannungssignal werden einer Stababfallüberwachungskarte 16 zugeführt, die vorzugsweise Analog-Digital-Wandler (ADW) 18 und 20 zum Abtasten der Stababfall- und Schlüsselphasenspannungssignale, einen Computerprozessor 22 zum Verarbeiten der Stababfall- und Schlüsselphasenspannungsdaten, einen Speicher 24 zum Puffern der Stababfall- und Schlüsselphasenspannungsdaten und zum Speichern eines Auslösewinkelkonfigurationswerts, eine Anzeigevorrichtung 26 zum Anzeigen von Informationen in Bezug auf den Auslösewinkelmess- und -konfigurationsprozess und eine Eingabevorrichtung 28 zum Empfangen von Konfigurationsinformationen von einem Benutzer umfasst. In einigen Ausführungsformen können die Schlüsselphasenspannungsdaten über einen separaten digitalen Dateneingang bereitgestellt werden.
-
In einigen Ausführungsformen kann das Maschinenüberwachungssystem 10 zusätzlich zur Kolbenstangenabwurf-Überwachungskarte 16 weitere Karten enthalten, die jeweils über Schaltkreise zur Überwachung anderer Aspekte einer Maschine verfügen. In anderen Ausführungsformen kann das Maschinenüberwachungssystem 10 ein eigenständiges Gerät zur Überwachung des Kolbenstangenfalls sein, wie z. B. ein tragbarer, tragbarer Datensammler oder ein dauerhaft oder vorübergehend montiertes Überwachungsgerät.
-
3 und 4 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens 100 zur Bestimmung eines optimalen Auslösewinkelkonfigurationswerts auf der Grundlage von Stababfallspannungsdaten und Schlüsselphasenspannungsdaten, wie z.B. Daten, die unter Verwendung des in 2 dargestellten Beispielsystems 10 gesammelt wurden. 2. Mit Bezug auf 3 beginnt das System 10, nachdem bestätigt wurde, dass der Kompressor mit einer konstanten Betriebsdrehzahl läuft (Schritt 102), einen Prozess zur Konfiguration der Überwachungskarte 16 mit vorbestimmten Werten, die bei der Überwachung des Stangenabfalls verwendet werden sollen (Schritt 104). Wie bereits erwähnt, ist einer dieser vorgegebenen Werte der Auslösewinkel. In einer bevorzugten Ausführungsform klickt der Benutzer auf eine Schaltfläche auf der Anzeige 26, um die Auslösewinkelmessroutine zu starten (Schritt 106), woraufhin der Prozessor 22 der Überwachungskarte 16 eine Analyse der Spannungsdaten des Stabfalls beginnt, um den Auslösewinkel automatisch zu berechnen (Schritt 108). Diese Analyse wird in 4 detailliert beschrieben.
-
Mit Bezug auf 4 überwacht der Prozessor 22 der Überwachungskarte 16 kontinuierlich die Stangenabfallspannung und die Keilphasenspannung (Schritt 120). Auf der Grundlage der Keilphasenspannung wird eine volle Umdrehung des Schwungrads durch zwei aufeinanderfolgende Erfassungen der Keilnut angezeigt (Schritte 122-128). Eine beispielhafte Darstellung der Amplitude der Stangenabfallspannung in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Schwungrads über 2½ Umdrehungen ist in 5 dargestellt. Das große und im Allgemeinen sinusförmige Signal mit einer Periode von etwa 360 Grad ist die normierte Stangenabfallspannung. Das andere Signal in 5 ist die Steigung (mathematische Ableitung) des Stangenabfallspannungssignals, wie sie vom Prozessor 22 berechnet wird (Schritt 130 in 4). Der Prozessor 22 analysiert das Steigungssignal, um einen Zeitbereich innerhalb einer Umdrehung zu finden, in dem die meisten aufeinanderfolgenden Werte des Steigungssignals innerhalb eines vorgegebenen Amplitudenbereichs um Null liegen (Schritt 132). Die Start- und Endzeiten des in Schritt 132 gefundenen Zeitbereichs werden gespeichert (Schritt 134), und eine Mittelpunktszeit innerhalb dieses Zeitbereichs wird berechnet (Schritt 136). Auf der Grundlage der Zeitpunkte der beiden aufeinanderfolgenden Erfassungen der Keilnuten (Schritte 124-128) und der bekannten Drehzahl des Schwungrads berechnet der Prozessor 22 einen Drehwinkel, der mit dem Mittelpunktszeitpunkt verbunden ist (Schritt 138). Der bekannte Kolbenwinkelwert wird dann zu dem in Schritt 138 berechneten Drehwinkelwert addiert, um den Auslösewinkel zu bestimmen (Schritt 140). Dieser Auslösewinkelwert wird in Schritt 110 in 3 zurückgegeben bzw. ausgegeben.
-
Der berechnete Auslösewinkelwert wird auf der Anzeigevorrichtung 26 angezeigt, und der Benutzer hat die Möglichkeit, den berechneten Wert für Konfigurationszwecke zu akzeptieren oder einen zuvor gespeicherten Konfigurationswert für den Auslösewinkel zu verwenden (Schritt 112). Wählt der Benutzer die Verwendung des berechneten Wertes, wird der Konfigurationswert für den Auslösewinkel auf den berechneten Wert gesetzt (Schritt 114) und der Konfigurationswert an den Speicher 24 der Überwachungskarte 16 gesendet (Schritt 116). Die Überwachungskarte 16 überwacht und analysiert dann das Stangenabwurfsignal unter Verwendung des berechneten Auslösewinkelkonfigurationswerts (Schritt 118). Wählt der Benutzer aus, den berechneten Wert nicht zu verwenden, überwacht und analysiert die Überwachungskarte 16 das Stangensignal unter Verwendung des zuvor gespeicherten Auslösewinkel-Konfigurationswerts.
-
In einigen Ausführungsformen kann der in den und dargestellte und hierin beschriebene Prozess automatisch in regelmäßigen Abständen oder nach einem bestimmten Zeitplan von der Überwachungskarte 16 ausgeführt werden, um den Auslösewinkel neu zu berechnen und den Konfigurationswert des Auslösewinkels zu aktualisieren. Damit entfällt die Notwendigkeit für periodische manuelle Neukonfigurationen.
