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[TECHNISCHES GEBIET]
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
und System zum Überwachen einer Leistungsfähigkeit
von Fluidmaschinen, wie zum Beispiel verschiedenen Lüftern
bzw. Flügelrädern, Kompressoren und Pumpen zum
Ausführen eines pneumatischen Transports bei Fluiden (Gase,
Flüssigkeiten).
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[STAND DER TECHNIK]
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Herkömmlich
wurde für eine leichte Überwachung einer Pumpe
durch simultanes Sammeln von verschiedenen Daten, die notwendig
sind für eine Überwachung einer Leistungsfähigkeit
einer Pumpe, eine Vorrichtung vorgeschlagen, die bereitgestellt wird
mit Messgeräten (einem Drucksensor für Saugdruck,
einem Drucksensor für Entladungsdruck, einem Thermometer
für ein Welledichtungsteil, einem Thermometer bei einem
Pumphauptkörperträger, einem Thermometer bei einem
Motorträger, einem horizontalen Vibrationssensor bei einem
Pumpenhauptkörperträger, einem horizontalen Vibrationssensor bei
einem Motorträger, einem vertikalen Vibrationssensor bei
einem Motorträger, einem Vibrationssensor in einer Wellenrichtung,
einem Durchflussmesser und einer Überwachsungskamera) mit
Messendgeräten, die anzubringen sind an bestimmte Orte,
so dass verschiedene Daten gemessen werden können, die
notwendig sind für eine Überwachungsfähigkeit der
Pumpe, sowie einem Leistungsfähigkeits-Überwachungsaufzeichner
zum Sammeln der Messdaten und Speichern der gesammelten Daten für
eine willkürlich eingestellte Periode (beispielsweise Patentdokument
1).
- Patentdokument 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer
2003-166477 (Zusammenfassung und 1).
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[OFFENBARUNG DER ERFINDUNG]
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[DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES
PROBLEM]
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Die
herkömmlichen Vorrichtungen zeichnen nur gemessene Daten
auf, und zeigen diese an als Graphen. Deshalb wird eine weitere
Analyse benötigt, um Ingeneuren eine Überwachung
einer Leistungsfähigkeit der Geräte zu ermöglichen.
Die Vorrichtung ist vorgesehen zum Messen von Vibrationen bei jedem
der Orte; deshalb war es schwierig, eine Leistungsfähigkeits-Verschlechterung
zu erkennen, die von Korrosion, Verschlechterung oder ähnlichem eines
Laufrads bzw. Pumprads stammt.
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Die
vorliegende Erfindung wurde durchgeführt hinsichtlich der
oben beschriebenen Umstände. Eine Aufgabe der Erfindung
ist es, eine Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
bereitzustellen für Fluidmaschinen oder ein Leistungsfähigkeits-Überwachungssystem
für die Fluidmaschinen für eine leichte Überwachung
des Leistungsfähigkeits-Verschlechterungsniveaus von Fluidmaschinen.
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[MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS]
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Die
vorliegende Erfindung wurde durchgeführt hinsichtlich der
oben beschriebenen herkömmlichen Probleme. Jede der in
den Ansprüchen beschriebenen Erfindungen als Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
oder System für die Fluidmaschinen verwendet die folgenden
Mittel (1) bis (4).
- (1) Eine Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
für die Fluidmaschine gemäß einem ersten
Mittel enthält einen Vorausgesagte-Leistungsfähigkeits-Kurve-Berechner
zum Erhalten einer Kurve, die die Beziehung zeigt zwischen dem Druckkoeffizient
und dem Flusskoeffizient durch nicht-dimensionale Eigenschaften
pro Vielzahl von Fluidsteuerquantitäten unter Verwendung
des Kompressionsverhältnisses oder des Druckunterschieds
und einer Eingangsflussrate der Fluidmaschinen bzw. Fluidanlage;
und einen Leistungsfähigkeits-Überwachungsberechner
zum Berechnen einer Leistungsfähigkeitsverschlechterung von
einer Rate von einem vorausgesagten Leistungsfähigkeits-Head
bzw. -Druckhöhe und einem gemessenen aktuellen Leistungsfähigkeits-Head. Der
Leistungsfähigkeits-Überwachungsberechner erhält
den gemessenen aktuellen Leistungsfähigkeits-Head von Fluidsteuerquantitäten,
Saugdruck, Entladungsdruck, Saugtemperatur, dem Kompressionskoeffizienten,
dem durchschnittlichen Molekulargewicht des Gases und dem Spezifische-Wärme-Verhältnis
bei der Laufzeit der Fluidmaschine bzw. Fluidanlage. Der Leistungsfähigkeits-Überwachungsberechner
erhält die vorausgesagte Leistungsfähigkeitsspitze
von einer vorausgesagten Leistungsfähigkeitskurve, den Fluidsteuerquantitäten
und der Eingangsflussrate.
- (2) Eine Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
für die Fluidmaschine bzw. Fluidanlage gemäß einem
zweiten Mittel ist die, wobei in dem ersten Mittel der gemessene
aktuelle Leistungsfähigkeits-Head Hreal erhalten
wird durch die folgende Gleichung, wenn der Saugruck ausgedrückt wird
als Ps, der Entladungsdruck als Pd, die Saugtemperatur als Ts,
der Kompressionskoeffizient als Z, das durchschnittliche Molekulargewicht
des Gases als Mw, das Spezifische-Wärme-Verhältnis als
k und β = (k – 1)/k. Hreal = Z·1/β·Ts/Mw·{(Pd/Ps)β – 1}
- (3) Eine Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
für die Fluidmaschine bzw. Fluidanlage gemäß einem
dritten Mittel ist die, wobei in dem ersten oder dem zweiten Mittel
der Leistungsfähigkeits-Abfallratenberechner bereitgestellt
wird zum Berechnen der Rate der Änderung der Leistungsfähigkeits-Verschlechterung
durch Differenzieren der Leistungsfähigkeits-Verschlechterung.
- (4) Ein Leistungsfähigkeits-Überwachungssystem für
die Fluidmaschine gemäß einem vierten Mittel enthält
eine Überwachungsvorrichtung zum Messen oder Berechnen
des Saugdrucks, des Entladungsdrucks, der Saugtemperatur, des Kompressionskoeffizienten
des durchschnittlichen Molekulargewicht des Gases und des Spezifische-Wärme-Verhältnisses
bei der Laufzeit der Fluidmaschine; und einen zentralen Überwachungscomputer
zum Empfangen der Daten, die gespeichert sind in der Überwachungsvorrichtung über
ein Netzwerk, in dem der zentrale Überwachungscomputer
bereitgestellt wird mit einer Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
für die Fluidmaschine gemäß einem von
dem ersten bis dritten Mittel.
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[WIRKUNG DER ERFINDUNG]
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Da
die Erfindung, die in den Ansprüchen beschrieben ist, jedes
der Mittel verwendet, die in den ersten bis vierten Mitteln oben
beschrieben wurden, ist es möglich, die Leistungsfähigkeitsverschlechterung
der Geräte sehr leicht zu überwachen.
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[KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN]
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1 zeigt
ein schematisches Diagramm einer Fabrik, die eine Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
für die Fluidmaschine gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 zeigt
ein Datenflussdiagramm der Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
für die Fluidmaschine gemäß der Ausführungsform
der Erfindung.
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3 zeigt
ein Berechnungsblockdiagramm der Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung für
die Fluidmaschine gemäß der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
ein Beispiel eines Graphen, der angezeigt wird durch die Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
für die Fluidmaschine gemäß der Ausführungsform
der Erfindung.
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5A zeigt
ein Grundprinzip einer Überwachung durch die Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
für die Fluidmaschine gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5B zeigt
ein anderes Grundprinzip einer Überwachung durch die Leistungsfähigkeits- Überwachungsvorrichtung
für die Fluidmaschine gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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[BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER
ERFINDUNG]
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sollen mit Bezug auf 1 bis 5 beschrieben werden.
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1 zeigt
ein schematisches Diagramm einer Fabrik, die eine Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
für eine Fluidmaschine gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet. 2 zeigt
ein Datenflussdiagramm der Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
für die Fluidmaschine bzw. Fluidanlage gemäß der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 zeigt
ein Berechnungsblockdiagramm der Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
für die Fluidmaschine gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt
ein Beispiel eines Graphen, der angezeigt wird durch die Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
für die Fluidmaschine gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 5A und 5B zeigen
Grundprinzipien einer Überwachung durch die Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
für die Fluidmaschine gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Zuerst
soll ein Grundprinzip einer Überwachung durch die Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
für die Fluidmaschine gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erklärt werden.
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In
der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine
nicht-dimensionale Eigenschaft einer Entwurfsleistungsfähigkeit
(oder einer vorausgesagten Leistungsfähigkeit) und eine
gemessene aktuelle Leistungsfähigkeit, Vergleichen und Überwachen
von beiden der Eigenschaften einer Entwurfsleistungsfähigkeit
und eine gemessene aktuelle Leistungsfähigkeit ein Grundprinzip.
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Ferner
ist es möglich, leichter zu überwachen durch Berechnen
der Änderungsrate (Rate der Verschlechterung) der gemessenen
Leistungsfähigkeit.
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Das
heißt, dass ein Head bzw. Druckhöhe, welches die
Arbeitsmenge pro Gewichtseinheit ist, verwendet für einen
effektiven Druckanstieg eines Kompressors oder ähnlichem, ein
Parameter ist zum Überwachen der Leistungsfähigkeit.
Ein Head (das heißt, ein vorausgesagter Leistungsfähigkeits-Head Hpred) kann unter einer Bedingung der vorbestimmten Saugtemperatur,
Spezifische-Wärme-Verhältnis, Konstanten des Fluids
oder ähnlichem berechnet werden aus der folgenden Gleichung
(1).
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Gleichung (1) Der vorausgesagte Leistungsfähigkeits-Head:
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Hier
stellt N die Rotationsgeschwindigkeit des Kompressors oder ähnliches
dar als eine Fluidsteuerquantität, Qs stellt
einen Eingangsvolumenfluss dar.
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In
diesem Fall wird die Beziehung zwischen vorausgesagtem Leistungsfähigkeits-Head
Hpred und dem Eingangsvolumenfluss Qs, wie in 5A gezeigt,
durch eine Kurve repräsentiert, bei der der vorausgesagte
Leistungsfähigkeits-Head Hpred abnimmt,
sobald der Eingangsvolumenfluss Qs sich
erhöht mit einer Vielzahl von Fluidsteuerquantitäten, das
heißt, bei jeder der Rotationen. Hier erhöht sich, wenn
die Rotationsgeschwindigkeit N sich auf N01, N02 und N03 erhöht,
der vorausgesagte Leistungsfähigkeits-Head Hpred.
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Ein
Head (der gemessene aktuelle Leistungsfähigkeits-Head Hpred), der eine Arbeitslast pro Gewichtseinheit
ist unter einer Bedingung, wie zum Beispiel einer vorbestimmten
Saugtemperatur, einer Eigenschaft eines Gases oder ähnlichem,
kann aus der folgenden Gleichung (2) erhalten werden.
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Gleichung (2) Der gemessene aktuelle Leistungsfähigkeits-Head:
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Hier
stellt Ps einen Saugdruck dar, Pd stellt einen Entladungsdruck dar und Ts stellt eine Saugtemperatur dar.
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Basierend
auf dem vorausgesagten Leistungsfähigkeits-Head Hpred, der Rotationsgeschwindigkeit N und
dem Eingangsvolumenfluss Qs werden ein nicht-dimensionaler
Druckkoeffizient μ und Flusskoeffizient φ berechnet
durch die folgenden Gleichungen (3) und (4) und gespeichert in einer
Datenbank.
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Gleichung (3) Der Druckkoeffizient:
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μ = 2g·Hpred/u2 = K1·(Hpred/N2)
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Gleichung (4) Der Flusskoeffizient:
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φ = Qs/(60π·D·b·u)
= K2·(Q2/N)
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Hier
stellt u die Umlaufgeschwindigkeit eines Laufrads bzw. eines Pumprads
des Kompressors dar, D stellt den äußeren Durchmesser
des Laufrads bzw. Pumprads dar, b stellt die Breite eines Ausgangs
des Laufrads bzw. Pumprads dar und K1 und K2 stellen Konstanten dar.
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Bei
diesem Zeitpunkt wird die Beziehung zwischen dem Druckkoeffizienten μ und
dem Flusskoeffizienten φ, wie in 5B gezeigt,
dargestellt durch eine Kurve, bei der der Druckkoeffizient μ abnimmt
nach einem Zunehmen, sobald der Flusskoeffizient φ sich
erhöht. Kurven, die die Beziehung zwischen dem Druckkoeffizienten μ und
dem Flusskoeffizienten φ bei einer Vielzahl von Fluidsteuerquantitäten
darstellen, das heißt, bei der Rotationsgeschwindigkeit
N01, N02 und N03, werden in der Datenbank gespeichert.
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Die
folgenden Berechnungen werden ausgeführt, basierend auf
der aktuellen Rotationsgeschwindigkeit Nx,
dem Entladungsdruck Pd, dem Saugdruck Ps, der Saugtemperatur Ts, dem
Eingangsvolumenfluss Qx, dem Kompressionskoeffizienten
Z, dem durchschnittlichen Molekulargewicht des Gases Mw und
dem Spezifische-Wärme-Verhältnis k, die aktuell
gemessen werden.
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Eine
Kurve, die die Beziehung zwischen dem Druckkoeffizienten μ und
dem Flusskoeffizienten φ bei der aktuellen Rotationsgeschwindigkeit
Nx darstellt, wird, wie durch die gepunktete
Linie in 5B gezeigt, geschätzt
durch lineares Interpolieren unter Verwendung der folgenden Gleichungen
(5) und (6).
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Gleichung
(5) Der Druckkoeffizient:
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Gleichung
(6) Der Flusskoeffizient:
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Durch
Substituieren des oben beschriebenen Druckkoeffizienten μ und
des Flusskoeffizienten φ bei der aktuellen Rotationsgeschwindigkeit
Nx in den Gleichungen (3) und (4), wird
eine Kurve, die durch die gepunktete Linie in 5A gezeigt
ist, repräsentierend die Beziehung zwischen dem vorausgesagten
Leistungsfähigkeits-Head Hpred und
dem Eingangsvolumenfluss Qs bei der aktuellen
Rotationsgeschwindigkeit Nx, erhalten aus
den folgenden Gleichungen (7) und (8).
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Gleichung (7) Der vorausgesagte Leistungsfähigkeits-Head:
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Gleichung (8) Der Eingangsvolumenfluss:
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Der
gemessene Eingangsvolumenfluss Qx wird modifiziert
zu dem Eingangsvolumenfluss Qx unter einer
vorbestimmten Bedingung, basierend auf dem gemessenen Entladungsdruck
Pd, dem Saugdruck Ps und
der Saugtemperatur Ts, die aktuell gemessen
werden. Aus der Kurve, die in 5A gezeigt
ist, repräsentierend die Beziehung zwischen dem vorausgesagten
Leistungsfähigkeits-Head Hpred und
dem Eingangsvolumenfluss Qs, wird ein vorausgesagter
Leistungsfähigkeits-Head Hpredx bei
der aktuellen Rotationsgeschwindigkeit Nx erhalten.
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Andererseits
kann der gemessene aktuelle Leistungsfähigkeits-Head Hreal erhalten werden aus der folgenden Gleichung
(9).
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Gleichung (9)
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Hreal = Z·1/β·Ts/Mw·{(Pd/Ps)β – 1}
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Hier
ist der Kompressionskoeffizient Z, das durchschnittliche Molekulargewicht
des Gases ist Mw und das Spezifische-Wärme-Verhältnis
ist k, und β repräsentiert (k – 1)/k.
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Aus
dem erhaltenen vorausgesagten Leistungsfähigkeits-Head
Hpredx und dem gemessen aktuellen Leistungsfähigkeits-Head
Hreal, wird ein Head-Verhältnis
(eine Leistungsfähigkeits-Verschlechterung) dargestellt
durch α, was gleich zu dem gemessenen Leistungsfähigkeits-Head
Hreal geteilt durch den vorausgesagten Leistungsfähigkeits-Head
Hpredx ist, berechnet, wodurch die Leistungsfähigkeit
des Geräts überwacht wird als Leistungsfähigkeits-Verschlechterung.
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Als
Nächstes soll eine Übersicht beschrieben werden
einer Fabrik, die die Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung
für die Fluidmaschine bzw. Fluidanlage verwendet gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der oben beschriebenen
Prinzipien mit Bezug auf 1.
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In
einer Wärmeenergiefabrik und anderen verschiedenen Fabriken
werden eine Vielzahl von Fluidmaschinen 1a, 1b und 1c,
wie zum Beispiel verschiedene Lüfter bzw. Flügelräder,
Kompressoren, Pumpen oder ähnliches bereitgestellt. In
einem Fall, in dem die Fluidmaschine 1a ein Kompressor
ist, wird ein Kompressor 3 angetrieben durch eine geschwindigkeitsvariable
Turbine 2.
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Die
Rotationsgeschwindigkeit der Turbine 2 wird gesteuert durch
eine Steuerung (nicht gezeigt). Ein Geschwindigkeitssensor 4 ist
verbunden mit der Turbine 2 zum Detektieren der aktuellen
Rotationsgeschwindigkeit Nx der Turbine 2.
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Ein
Entladungsdrucksensor 5 zum Detektieren des Entladungsdrucks
Pd wird bereitgestellt in dem Entladungsrohr
des Kompressors 3.
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Ferner
werden ein Saugdrucksensor 6 zum Detektieren des Saugdrucks
Ps, ein Saugthermometer 7 zum Detektieren
der Saugtemperatur Ts eines Fluids, das
in das Saugrohr 10 fließt, und ein Flussmesser 8 zum
Detektieren des Eingangsvolumenflusses Qx eines
Fluids bereitgestellt in dem Saugrohr 10 des Kompressors 3.
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Die
tatsächliche bzw. aktuelle Rotationsgeschwindigkeit Nx, detektiert durch den Geschwindigkeitssensor 4,
der Entladungsdruck Pd, detektiert durch
den Entladungsdrucksensor, der Saugdruck Ps,
detektiert durch den Saugdrucksensor 6, die Saugtemperatur
Ts, detektiert durch das Saugthermometer 7 und
der Eingangsvolumenfluss Qx, detektiert
durch den Durchflussmesser 8, werden übertragen
an eine Überwachungsvorrichtung 11.
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Fluideigenschaftswerte,
die in dem Saugrohr 10 vorliegen, werden eingegeben und
gespeichert in der Überwachungsvorrichtung 11 oder
dem zentralen Überwachungscomputer 13 und ähnliche
durch andere Mittel. Jeder der gemessenen Werte, eingegeben in jede
der Überwachungsvorrichtungen 11 für eine
vorbestimmte Periode, wie zum Beispiel die aktuelle Rotationsgeschwindigkeit
Nx, der Entladungsdruck Pd,
der Saugdruck Ps, die Saugtemperatur Ts, der Eingangsvolumenfluss Qs,
Eigenschaftswerten des Gases (Kompressionskoeffizient Z, durchschnittliches
Molekulargewicht des Gases Mw und Spezifische-Wärme-Verhältnis
k), werden gespeichert in einem Speichergerät in jeder
der Überwachungsvorrichtungen 11 zusammen mit
Identifizierungscodes für jede der Fluidmaschinen 1a, 1b und 1c,
und Information hinsichtlich der gemessenen Zeit, Tag, Monat und
Jahr.
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Jeder
der Identifizierungscodes, gespeichert in dem Speichergerät,
gibt Information hinsichtlich der Zeit, Tag und Monat und Jahr,
wenn gemessen wird, und gemessene Werte werden übertragen
an den zentralen Überwachungscomputer 13 über
ein Netzwerk 12 periodisch oder gemäß einer
Anforderung von dem zentralen Überwachungscomputer 13.
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Als
Verfahren zum Eingeben, Berechnen, Extrapolieren und Speichern von
Eigenschaftswerten, können die folgenden Verfahren verwendet
werden.
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Beispiel
1 misst periodisch die Zusammensetzung von Gas unter Verwendung
eines Gasanalysators (nicht gezeigt), gibt die Zusammensetzung des
Gases in die zentrale Überwachungsvorrichtung 11 oder
den zentralen Überwachungscomputer 13 (beispielsweise
Stickstoff; 79%, Sauerstoff 21% für den Fall für
Luft) ein, schätzt und speichert die Gaseigenschaftswerte
(den Kompressionskoeffizient Z, das Spezifische-Wärme-Verhältnis
k und das durchschnittliche Molekulargewicht des Gases Mw) aus einem Referenzdruck oder einer Referenztemperatur in
die Überwachungsvorrichtung 11, den zentralen Überwachungscomputer 13,
oder ähnliche.
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Beispiel
2 misst nur das Molekulargewicht des Gases Mw aus
den Gaseigenschaftswerten periodisch unter Verwendung eines Gasdichtemessers, nicht
gezeigt (Dichte des Gases relativ zu Luft), und verwendet nur das
Molekulargewicht des Gases als variable Daten, wenn der Kompressionskoeffizient
Z und das Spezifische-Wärme-Verhältnis k im Wesentlichen
konstant sind relativ zu der Fluktuation der Zusammensetzung des
Gases.
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Beispiel
3 misst die Zusammensetzung des Gases offline durch einen Gasanalysator
(nicht gezeigt), schätzt die Gaseigenschaftswerte (den
Kompressionskoeffizienten Z, das Spezifische-Wärme-Verhältnis
k und das durchschnittliche Molekulargewicht des Gases Mw) des gemessenen Gases ab durch ein Gaseigenschafts-Abschätzungsprogramm, gibt
diese Werte in die Überwachungsvorrichtung 11, den
zentralen Überwachungscomputer 13 oder ähnliche
ein, und verwendet diese.
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Der
zentrale Überwachungscomputer 13 ist, wie in 2 gezeigt,
bereitgestellt mit einem Betriebsdatensammler 20, einem
gemeinsamen Speicher 21, einem Leistungsfähigkeits-Überwachungsberechner 22,
einem Datensammlungsgerät 23, einem Vorausgesagte-Leistungsfähigkeits-Kurve-Berechner 24,
einer Leistungsfähigkeits-Überwachungsdatenbank 25,
einem Leistungsfähigkeits-Abfallratenberechner 26,
einer Verlaufsdatenbank 27 und einem Anzeigegerät 28.
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Hier
werden diese Berechner gewöhnlich Computerprogramme oder
Ablaufblocks sein, aber sind nicht darauf begrenzt, aber werden
auch gebildet aus jeder der elektrischen Berechnungsschaltungseinheiten
oder ähnlichem.
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Als
Nächstes wird eine Verarbeitung durch jeden der Berechner
oder ähnliche beschrieben unter Bezugnahme auf 3.
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Zuerst
wird eine Initialisierung der Kommunikation ausgeführt
in dem Betriebsdatensammler 20 (Schritt S01).
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Zeit
wird gezählt durch einen Zeitgeber, und ein Anforderungssignal
wird periodisch übertragen relativ zu jeder der Überwachungsvorrichtungen 11 (Schritt
S02).
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Wenn
die Identifizierungscodes für jede der Fluidmaschinen 1a, 1b und 1c Information
hinsichtlich gemessener Zeit, Tag, Monat und Jahr für eine vorbestimmte
Periode und gemessene Werte eingegeben werden von jeder der Überwachungsvorrichtungen 11 (Schritt
S03) werden die Daten in den gemeinsamen Speicher 21 kopiert
(Schritt S04). Danach wird der Zeitgeber zurückgesetzt
und geht zurück zu der Zeit, die gezählt wird
durch den Zeitgeber (Schritt S02).
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Andererseits
werden aus dem Datensammlungsgerät 23 Kapazitäten,
Leistungsfähigkeiten oder ähnliches von jeder
der Fluidmaschinen 1a, 1b und 1c eingegeben
pro Identifizierungscode.
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Die
Eingabekapazitäten, Leistungsfähigkeiten oder ähnliche
sind nicht dimensionalisiert durch die Gleichungen (3) und (4),
wie in 5B beispielsweise gezeigt, werden
Kurven erhalten, die die Beziehung zwischen dem Druckkoeffizienten
u und dem Flusskoeffizienten φ zeigen bei der vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit,
wie zum Beispiel bei 3 Rotationsgeschwindigkeiten N01,
N02 und N03 durch
den Vorausgesagte-Leistungsfähigkeits-Kurve-Berechner 24.
Die erhaltenen Kurven, die die Beziehung zwischen Druckkoeffizienten μ und
dem Flusskoeffizienten φ zeigen, werden in der Leistungsfähigkeits-Überwachungsdatenbank 25 mit
den Identifizierungscodes von jeder der Fluidmaschinen 1a, 1b und 1c und
Namen der Vorrichtungen gespeichert.
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In
dem Leistungsfähigkeits-Überwachungsberechner 22 wird
zuerst eine Initialisierung des Leistungsfähigkeits-Überwachungsprogramms
ausgeführt (Schritt S11).
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Zeit
wird gezählt durch den Zeitgeber bzw. Timer (Schritt S12),
die gemessenen Daten der Fluidmaschine (der Identifizierungscode,
die gemessene Zeit, Tag, Monat und Jahr, die aktuelle Rotationsgeschwindigkeit
Nx, der Entladungsdruck Pd,
der Saugdruck Ps, die Saugtemperatur Ts, der Eingangsvolumenfluss Qs,
der Kompressionskoeffizient Z, das durchschnittliche Molekulargewicht
Mw, das Spezifische-Wärme-Verhältnis
k oder Ähnliche) werden periodisch erhalten von dem gemeinsamen
Speicher 21 (Schritt S13).
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Gemäß der
Eingangsdaten wird der gemessene aktuelle Leistungsfähigkeits-Head
Hreal berechnet aus Gleichung (9).
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Andererseits
wird, basierend auf der gemessenen aktuellen Rotationsgeschwindigkeit
Nx, dem Entladungsdruck Pd,
dem Saugdruck Ps, der Saugtemperatur Ts, Eingangsvolumenfluss Qx,
dem Kompressionskoeffizienten Z, dem durchschnittlichen Molekulargewicht
des Gases Mw und dem Spezifische-Wärme-Verhältnis
k, der Vorausgesagte-Leistungsfähigkeits-Head Hpredx bei der aktuellen Rotationsgeschwindigkeit
Nx der Fluidmaschine bei der Zeit der Messung
berechnet aus den Gleichungen (5) bis (8), sowie Kurven, die die
Beziehung zeigen zwischen vorausgesagtem Leistungsfähigkeits-Head Hpred und dem Eingangsvolumenfluss Qs, gezeigt in 5A.
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Das
Head-Verhältnis (die Leistungsfähigkeits-Verschlechterung),
repräsentiert durch α, das gleich ist zu dem gemessenen
aktuellen Leistungsfähigkeits-Head Hreal,
dividiert durch den vorausgesagten Leistungsfähigkeits-Head
Hpredx, wird berechnet (Schritt S14) und
wird ausgegeben in die Verlaufsdatenbank 27 (Schritt S15).
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Danach
wird der Zeitgeber zurückgesetzt und geht zurück
zu der Zeit, die gezählt wird durch den Zeitgeber (Schritt
S12).
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In
dem Leistungsfähigkeits-Abfallratenberechner 26 wird
das Head-Verhältnis α eingegeben von der Verlaufsdatenbank 27,
differenziert und die Änderungsrate wird erhalten. Die
erhaltene Änderungsrate wird gespeichert in der Verlaufsdatenbank 27.
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In
dem Anzeigegerät 28 wird zuerst eine Initialisierung
eines Schirmanzeigeprogramms ausgeführt (Schritt S21).
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Aus
der Verlaufsdatenbank 27 werden das Head-Verhältnis α und
die Änderungsrate des Head-Verhältnisses α erhalten,
Bildschirmdaten werden gebildet (Schritt S22), der in Fig. gezeigte
Graph wird angezeigt auf dem Bildschirm (Schritt S23).
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Der
auf dem Bildschirm angezeigte Graph, wie in 4 dargestellt,
zeigt eine Fluktuation des Head-Verhältnisses (die Leistungsfähigkeits-Verschlechterung) α (oder
den gemessenen aktuellen Leistungsfähigkeits-Head Hreal) und die Änderungsrate des
Head-Verhältnisses α, wobei eine horizontale Achse
die Zeit repräsentiert. Gemäß diesem
ist es möglich, die Leistungsfähigkeit des Kompressors 3 leicht
zu überwachen. Auch ist es möglich, eine Leistungsfähigkeitsverschlechterung
der Geräte sehr leicht zu überwachen, ein Aufrechterhaltungs-Timing vorherzusagen,
und weitere Probleme am Auftreten zu hindern.
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In
dem oben beschriebenen Fall wird die Fluidmaschine angetrieben durch
eine Erzeugungsmaschine (Gasturbine, eine Dampfturbine und Motoren, wie
zum Beispiel Elektromotoren), dessen Rotationsgeschwindigkeit variabel
ist, und die Rotationsgeschwindigkeit derselben wird gesteuert.
Die Rotationsgeschwindigkeit stellt die Fluidsteuerquantitäten dar.
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Jedoch
sind die Fluidsteuerquantitäten nicht darauf begrenzt.
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Beispielsweise
wird die Rotationsgeschwindigkeit der Fluidmaschine konstant gemacht,
ein Einlassführungs-Flügelrad (IGV, Inlet Guide
Vane) oder ein Flusssteuerventil wird bereitgestellt bei dem Eingang
der Fluidmaschine, und das Einlassführungs-Flügelrad
oder das Flusssteuerventil kann gesteuert werden als Fluidsteuerquantität.
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Obwohl
die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem Fall
eines Kompressors oben beschrieben wird, ist die Ausführungsform
anwendbar auf andere Lüfter bzw. Flügelräder,
Pumpen oder ähnliche. Die vorliegende Erfindung ist nicht
begrenzt auf die oben beschriebene Ausführungsform, aber verschiedene Änderungen
und Modifizierungen sind möglich, basierend auf Entwurfsbedingungen
und ähnlichem, vorausgesetzt, dass sie nicht vom Geist der
vorliegenden Erfindung abweichen.
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[GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT]
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Gemäß der
Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung für
die Fluidmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
ist es möglich, das Leistungsfähigkeits-Verschlechterungsniveau
der Fluidmaschine leicht zu überwachen durch einen Vorausgesagte-Leistungsfähigkeits-Kurve-Berechner durch:
nicht-dimensionale Eigenschaften pro Vielzahl von Fluidsteuerquantitäten
aus einem Kompressionsverhältnis oder einer Druckdifferenz
und einer Eingangsflussrate der Fluidmaschine; Erhalten der Kurve,
die die Beziehung repräsentiert zwischen dem Druckkoeffizient
und dem Flusskoeffizient; Erhalten des gemessenen aktuellen Leistungsfähigkeits-Heads
aus den Flusssteuerquantitäten, dem Saugdruck, dem Entladungsdruck,
der Saugtemperatur, dem Kompressionskoeffizienten, dem durchschnittlichen
Molekulargewicht des Gases und dem Spezifische-Wärme-Verhältnis
bei der Laufzeit der Fluidmaschine; Erhalten des vorausgesagten
Leistungsfähigkeits-Heads aus einer vorausgesagten Leistungsfähigkeitskurve,
Fluidsteuerquantitäten zu der Laufzeit der Fluidmaschine,
und einer Eingangsflussrate; und Versehenwerden mit einem Leistungsfähigkeits-Überwachungsberechner
zum Berechnen der Leistungsfähigkeits-Verschlechterung
aus dem Verhältnis des erhaltenen vorausgesagten Leistungsfähigkeits-Heads
und dem gemessenen aktuellen Leistungsfähigkeits-Head.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine
Leistungsfähigkeits-Überwachungsvorrichtung für
eine Fluidmaschine, die einen Vorausgesagte-Leistungsfähigkeits-Kurve-Berechner
enthält zum Erhalten einer Kurve, die die Beziehung repräsentiert
zwischen einem Druckkoeffizienten und einem Flusskoeffizienten durch
nicht-dimensionale Eigenschaften pro Vielzahl der Fluidsteuerquantitäten aus
einem Kompressionsverhältnis oder einer Druckdifferenz,
und einer Eingangsflussrate der Fluidmaschine, sowie einen Leistungsfähigkeits-Überwachungsberechner
zum Erhalten von einem aktuellen Leistungsfähigkeits-Head
von Fluidsteuerquantitäten, einem Saugdruck, einem Entladungsdruck,
einer Saugtemperatur, einem Kompressionskoeffizienten, einem durchschnittlichen
Molekulargewicht des Gases und einem Spezifische-Wärme-Verhältnis
zur Zeit der arbeitenden Fluidmaschine, und Erhalten eines vorausgesagten
Leistungsfähigkeits-Heads von einer vorausgesagten Leistungsfähigkeitskurve,
Fluidsteuerquantitäten und einer Eingangsflussrate; und Berechnen
einer Leistungsfähigkeits-Verschlechterung aus dem Verhältnis
des vorausgesagten Leistungsfähigkeits-Heads zu dem aktuellen
Leistungsfähigkeits-Head.
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- 1a,
1b, 1c
- Fluidmaschine
bzw. Fluidanlage
- 2
- Turbine
- 3
- Kompressor
- 4
- Geschwindigkeitssensor
- 5
- Entladungsdrucksensor
- 6
- Saugdrucksensor
- 7
- Saugthermometer
- 8
- Durchflussmesser
- 9
- Entladungsrohr
- 10
- Saugrohr
- 11
- Überwachungsvorrichtung
- 12
- Netzwerk
- 13
- zentraler Überwachungscomputer
- 20
- Betriebsdatensammler
- 21
- gemeinsamer
Speicher
- 22
- Leistungsfähigkeits-Überwachungsberechner
- 23
- Datensammlungsgerät
- 24
- Vorausgesagte-Leistungsfähigkeits-Kurve-Berechner
- 25
- Leistungsfähigkeits-Überwachungsdatenbank
- 26
- Leistungsfähigkeits-Abfallratenberechner
- 27
- Verlaufsdatenbank
- 28
- Anzeigegerät
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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