KR20230104199A - 슬립링 씰 어셈블리의 모니터링 방법 및 슬립링 씰 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 메카니컬 씰 배열을 모니터링하는 방법에 관한 것으로서, 테스트 벤치에서 개별 메카니컬 씰 배열의 작동 데이터를 획득하고, 획득된 작동 데이터를 공칭 데이터로 정의하고, 개별 메카니컬 씰 배열을 씰링 시스템에 통합하고, 씰링 시스템에 통합된 상태에서 개별 메카니컬 씰 배열의 작동 데이터를 획득하고, 획득된 작동 데이터를 실제 데이터로 정의하고, 공칭 데이터와 실제 데이터를 비교하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 테스트 벤치 데이터 및 개별 메카니컬 씰 배열(mechanical seal arrangement)의 작동 데이터에 기초하여 메카니컬 씰 배열을 모니터링하는 방법과, 그 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 유닛 및 그러한 메카니컬 씰 배열을 갖는 기계, 특히 컴프레서(compressor)에 관한 것이다.
메카니컬 씰 배열은 다양한 설계의 선행 기술에서 알려져 있다. 메카니컬 씰 배열은 다양한 기계 및 장치에서 중요한 씰링(sealing) 기능을 수행하며, 특히 환경에 중요한 매체를 씰링하기 위한 것이다. 따라서 메카니컬 씰 배열의 서비스 수명 동안 신뢰할 수 있는 씰링이 필수적이다. 메카니컬 씰 배열을 모니터링하고, 특히 메카니컬 씰 배열의 고장을 조기에 감지하고, 필요한 경우 유지 보수 간격 단축 등 적절한 대응 조치를 취할 수 있어야 한다. 예를 들어, 메카니컬 씰 배열 구성 요소의 온도를 모니터링하기 위해 메카니컬 씰 배열의 슬라이딩 링에 가능한 한 가깝게 온도 센서를 설치하는 것이 알려져 있다. 임계 온도에 도달하면 메카니컬 씰 배열에 기술적 문제가 있을 수 있음을 나타낼 수 있다. 그러나 이와 관련하여 한 가지 문제는 메카니컬 씰 배열이 대량 생산되는 부품이 아니라 기하학적 구조(예: 슬라이딩 링의 직경)와 가장 다양한 사용 조건(예: 압력, 온도, 대부분의 다른 매체)과 관련하여 각 애플리케이션에 맞게 개별적으로 설계되는 경우가 많다는 사실과 관련된다. 따라서 메카니컬 씰 배열에 대한 일반적인 온도 모니터링만 수행한다고 해서 메카니컬 씰 배열의 상태를 의미 있게 평가할 수 있는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 목적은 메카니컬 씰 배열을 모니터링하는 방법과 메카니컬 씰 배열 및 기계로서, 메카니컬 씰 배열의 모니터링을 향상시키는 동시에 설계가 간단하고 제조 비용이 저렴하면서 메카니컬 씰 배열의 모니터링을 향상시킬 수 있는 메카니컬 씰 배열 및 기계를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 방법, 청구항 12의 특징을 갖는 메카니컬 씰 배열 및 청구항 15의 특징을 갖는 기계를 제공함으로써 달성될 것이다. 각 하위 청구항은 본 발명의 바람직한 추가 실시예를 보여준다.
본 발명에 따른 청구항 1의 특징을 갖는 메카니컬 씰 배열을 모니터링하는 방법은 개별 메카니컬 씰 배열에 대한 정확하고 개별적인 모니터링이 가능하다는 이점이 있다. 이는 각각의 메카니컬 씰 배열에 대해 개별적으로 기록된 데이터의 정보적 가치를 크게 향상시킨다. 따라서 본 발명에 따르면, 개별 데이터는 각각의 개별 메카니컬 씰 배열에 대한 모니터링에 사용된다. 본 발명에 따르면, 이는 씰링 시스템에서 실제 작동하기 전에 테스트 벤치에서 메카니컬 씰 배열을 개별적으로 작동시켜 공칭 데이터로 정의되는 테스트 벤치 데이터를 기록함으로써 달성할 수 있다. 따라서 개별 메카니컬 씰 배열의 개별 공칭 데이터를 테스트 벤치에서 생성할 수 있다. 이후, 이러한 방식으로 테스트된 메카니컬 씰 배열을 씰링 시스템에 설치하고, 이렇게 설치된 개별 메카니컬 씰 배열의 작동 데이터를 설치된 상태의 씰링 시스템에 기록하며, 기록된 데이터를 실제 데이터로 정의한다. 그런 다음 메카니컬 씰 배열을 모니터링하기 위해 공칭 데이터와 실제 데이터의 공칭-실제 비교가 수행된다. 따라서 모든 메카니컬 씰 배열에 대한 특정 개별 데이터를 얻을 수 있으므로 개별 임계값 및/또는 개별 메카니컬 씰 배열의 잠재적 고장 또는 문제를 나타내는 기타 데이터를 정의할 수 있다.
개별 메카니컬 씰 배열에 대한 테스트 벤치 데이터 및/또는 작동 데이터에는 예를 들어 온도, 압력, 누설, 속도, 이격 높이, 진동 및/또는 구조에 의한 소음이 포함될 수 있다. 또한 밀봉할 매체의 온도, 주변 온도, 밀봉할 매체의 압력, 밀봉할 매체의 유형 등과 같은 환경 데이터도 모니터링에 포함될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법을 이용하면, 메카니컬 씰 배열의 모니터링 절차에 대한 구체적인 평가를 매우 짧은 시간 내에 높은 정확도로 수행할 수 있다. 특히, 모니터링 절차가 계산적으로 매우 정교하지 않으므로 긴 계산 시간 없이 실시간 모니터링이 가능하다. 특히, 공칭 데이터와 실제 데이터의 비교는 현재 메카니컬 씰 배열의 모든 작동 지점에서 수행할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 방법은 공칭 데이터와 실제 데이터 사이에 소정의 임계값을 초과하는 편차가 감지되는 경우 대책을 취하거나 경고를 발령하도록 되어 있다. 예를 들어, 대응 조치로서, 메카니컬 씰 배열의 회전 속도를 감소시키거나 차단 유체의 유량을 증가시키는 등의 냉각을 증가시킬 수 있다. 또한, 매체의 압력 및/또는 공급 매체의 압력도 변경될 수 있다.
또한, 설치된 개별 메카니컬 씰 배열의 디지털 트윈에 있는 실제 데이터는 디지털 트윈에서 개별 메카니컬 씰 배열의 시뮬레이션을 수행하는 데 사용되는 것이 바람직하다. 디지털 트윈은 모니터링할 실제 메카니컬 씰 배열의 디지털 이미지를 형성한다. 디지털 트윈은 수학적 계산 방법과 메카니컬 씰 배열의 개별 기하학적 및 물리적 변수를 기반으로 하며, 획득한 개별 작동 데이터 및/또는 획득한 개별 환경 데이터 및/또는 과거의 작동 데이터 및/또는 환경 데이터에 기반하여 시뮬레이션을 수행한다.
디지털 트윈에서 생성된 시뮬레이션 데이터는 테스트 벤치의 공칭 데이터와 비교하는 것이 바람직하다.
또한 모니터링할 메카니컬 씰 배열과 동일한 계열의 메카니컬 씰 배열에 대한 추가적인 개별 공칭 데이터 및/또는 실제 데이터가 디지털 트윈의 시뮬레이션에 사용되는 것이 바람직하다. 이를 통해 모니터링용 데이터 풀을 크게 확대할 수 있으므로 모니터링과 관련하여 더 나은 결과를 얻을 수 있다.
개별 메카니컬 씰 배열의 작동 데이터가 테스트 벤치에 기록될 때, 공칭 데이터는 메카니컬 씰 배열의 서로 다른 작동 상태에 대해서만 선택적으로 기록되는 것이 바람직하다. 그런 다음 선택적으로 수집된 작동 상태 사이의 범위에 있는 중간 데이터는 보간(interpolation)을 사용하여 결정된다. 따라서 짧은 측정 시간 내에 공칭 데이터의 완전한 공칭 데이터 세트를 테스트 벤치에서 얻을 수 있다. 개별 메카니컬 씰 배열이 설치된 상태에서 메카니컬 씰 배열의 원하는 작동 지점에서 모니터링이 허용된다.
가장 바람직하게는, 디지털 트윈에서 개별 메카니컬 씰 배열의 시뮬레이션 중에, 메카니컬 씰 배열의 누설값이 결정되어 씰링 시스템의 메카니컬 씰 배열을 제어하기 위한 제어 변수로 사용된다. 예를 들어 메카니컬 씰 배열의 개별 누설이 미리 결정된 누설 임계값 이상으로 상승하면 이는 잠재적인 문제를 나타낸다. 개별 누설 임계값은 각 메카니컬 씰 배열에 대해 개별적으로 결정된다.
또한 테스트 벤치에 기록된 공칭 데이터는 과거의 실제 데이터를 사용하여 시간이 지남에 따라 조정되는 것이 바람직하다. 이를 통해 공칭 데이터와 실제 데이터를 비교할 때 시간이 지남에 따라 메카니컬 씰 배열의 마모도 일정 부분 고려할 수 있다.
개별 메카니컬 씰의 기록된 작동 데이터는 온도, 압력, 속도, 메카니컬 씰의 누설, 메카니컬 씰의 간격 높이, 메카니컬 씰의 슬라이딩 링에서의 진동, 구조에 의한 소음, 표면 소음, 슬라이딩 링의 응력 및/또는 변형, 슬라이딩 링의 슬라이딩 표면에서의 접촉 발생 및/또는 마모에 대한 데이터 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
바람직하게, 디지털 트윈은 학습 시스템으로 구성되어, 개별 메카니컬 씰 배열의 작동 경험 및/또는 동일한 설계의 다른 메카니컬 씰 배열의 작동 경험에 기초하여 디지털 트윈이 지속적으로 적응 및 업데이트된다.
더 바람직하게는, 컴퓨터 유닛은 공칭 데이터와 실제 데이터를 비교한 비교 결과를 기계 제어 시스템으로 공급한다. 기계 제어 장치는 기계, 특히 컴프레서를 제어하도록 구성된다. 기계 제어 장치는 목표/실제 비교 결과에 따라 제어 명령을 기계에 전송한다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 기계의 회전 속도가 조정될 수 있으며, 회전 슬라이딩 링을 갖는 메카니컬 씰 배열이 기계의 축에 배치되기 때문에 메카니컬 씰 배열의 회전 속도가 자동으로 조정된다. 그 결과, 예를 들어, 메카니컬 씰 배열이 밀봉되는 제품 영역의 압력이 변경되어 메카니컬 씰 배열의 밀봉 매개 변수가 그에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 기계 속도가 감소하면 메카니컬 씰 배열의 속도를 동시에 감소시킴으로써 메카니컬 씰 배열로 유입되는 열을 줄일 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 메카니컬 씰 배열은 메카니컬 씰에 차단 유체를 공급하는 공급 시스템을 포함한다. 이러한 맥락에서, 기계 제어 시스템은 테스트 벤치로부터의 공칭 데이터와 메카니컬 씰 배열의 실제 데이터의 비교 결과에 기초하여 공급 시스템에 제어 명령을 내릴 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 공급 시스템에 대한 제어 명령은 차단 유체의 온도, 차단 유체의 압력 및/또는 차단 유체의 체적 흐름이 변경되도록 제공될 수 있다. 공급 시스템은 바람직하게는 가열 장치 및/또는 냉각 장치뿐만 아니라 자체 순환 장치(예: 자체 컴프레서)를 포함하여 차단 유체의 압력 및/또는 질량 흐름을 변경하는 것이 바람직하다.
가장 바람직하게는, 공급 시스템에서 얻은 측정 데이터는 기계 제어 시스템으로 전송되고, 기계 제어 시스템은 공급 시스템 및/또는 기계에 기반하여 제어 명령을 내릴 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 메카니컬 씰에 공급되는 차단 유체의 상태 및/또는 메카니컬 씰로부터 반환되는 차단 유체의 상태에 관한 측정 데이터는 기록되어 기계 제어 시스템으로 전송될 수 있다. 측정된 데이터는 예를 들어, 차단 유체의 온도, 차단 유체의 압력, 차단 유체의 질량 유량 및 재순환된 차단 유체의 오염을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 슬라이딩 표면 사이의 씰링 갭을 정의하는 회전 슬라이딩 링과 고정 슬라이딩 링을 갖는 메카니컬 씰을 포함하는 메카니컬 씰 배열에 관한 것이다. 이와 관련하여, 메카니컬 씰 배열은 메카니컬 씰의 다양한 작동 데이터 및/또는 환경 데이터를 감지하기 위한 복수의 센서를 포함한다. 또한, 메카니컬 씰 배열은 개별 공칭 데이터와 컴퓨터 유닛으로 전송된 개별 실제 데이터를 비교하도록 구성된 컴퓨터 유닛을 더 포함한다.
바람직하게는, 컴퓨터 유닛은 개별 메카니컬 씰 배열의 디지털 트윈을 포함하며, 여기서 컴퓨터 유닛은 획득된 작동 데이터 및/또는 환경 데이터 및 이미 존재하는 메카니컬 씰 배열의 개별 데이터 및/또는 동일한 설계의 메카니컬 씰 배열 데이터를 기반으로 디지털 트윈 상에서 실제 메카니컬 씰 배열의 작동을 시뮬레이션하도록 구성된다. 이를 통해 메카니컬 씰 배열을 실시간으로 정확하게 모니터링할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 컴퓨터 유닛은 복수의 개별 제어 포인트에서 테스트 벤치에서 공칭 데이터를 획득하고 인접한 제어 포인트 사이에서 데이터의 보간을 수행하여 공칭 데이터의 연속 데이터 세트를 결정하도록 구성된다. 이를 통해 테스트 벤치에서 공칭 데이터를 최단 시간 내에 수집할 수 있으며 컴퓨터 장치에 필요한 컴퓨팅 파워를 줄일 수 있다.
더 바람직하게는, 컴퓨터 유닛은 시뮬레이션을 위해 모니터링할 메카니컬 씰 배열과 동일한 생산 시리즈에서 유래한 메카니컬 씰 배열의 추가적인 개별 공칭 데이터 및/또는 실제 데이터를 사용하도록 구성된다. 이를 통해 모니터링의 정확성을 향상시킬 수 있으며, 특히 개별 메카니컬 씰의 누설값을 모니터링하는 것을 기반으로 메카니컬 씰 배열의 향후 고장 가능성에 대해 진술할 수 있다.
본 발명에 따른 메카니컬 씰 배열은 가스 윤활식(gas-lubricated) 메카니컬 씰 배열인 것이 바람직하며, 컴프레서에 더욱 바람직하게 사용된다.
또한, 본 발명은 기계, 특히 본 발명에 따른 메카니컬 씰 배열 및 기계 및/또는 메카니컬 씰의 공급 시스템을 제어하도록 구성된 기계 제어 장치를 포함하는 컴프레서(compressor)에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 본 발명에 따른 메카니컬 씰 배열 및/또는 메카니컬 씰 배열의 공급시스템을 제어하도록 구성된 기계 제어 장치를 포함하는 기계, 특히 컴프레서(compressor)에 관한 것이다. 가장 바람직하게는, 본 문맥에서, 기계 제어 시스템은 공급 시스템의 측정 데이터, 특히 공급 시스템의 차단 유체의 압력, 온도, 질량 유량 및/또는 재순환된 차단 유체의 오염에 기초하여 공급 시스템을 처리하고 적절한 제어 명령을 내릴 수 있도록 구성된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다:
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공정 수행 방법 및 메카니컬 씰 배열을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 방법, 메카니컬 씰 배열과 기계를 도시한 개략도이다.
이제 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 메카니컬 씰 배열(1)의 모니터링 방법 및 본 발명에 따른 방법을 사용하여 모니터링할 수 있는 메카니컬 씰 배열(1)을 일 실시예에 따라 이하에서 상세히 설명한다. 도 1은 메카니컬 씰 배열(1)을 모니터링하는 방법이 수행되는 방법과 메카니컬 씰 배열(1)의 세부 사항을 개략적으로 나타낸 도면이다.
메카니컬 씰 배열(1)은 고정 슬라이딩 링(4)에 회전 슬라이딩 링(3)이 배치된 메카니컬 씰(2)로 구성된다. 씰링 갭(5)은 회전 및 고정 슬라이딩 링(3, 4)의 두 씰링 표면 사이에 정의된다.
메카니컬 씰(2)은 샤프트(6)의 대기 영역(9)으로부터 제품 영역(8)을 밀봉한다. 참조 번호 7은 고정 슬라이딩 링(4)이 배치된 메카니컬 씰 배열(1)의 하우징을 지정한다.
또한 메카니컬 씰 배열(1)에는 여러 센서(10)가 통합되어 있으며, 이는 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 센서(10)는 하우징 내부 또는 하우징 위에 배치될 수 있으며, 고정 및/또는 회전 슬라이딩 링(3, 4)에도 배치될 수 있다. 또한 센서는 샤프트(6)에 배치될 수 있다.
센서(10)는, 예를 들어, 온도, 압력, 속도, 메카니컬 씰의 누설, 씰링 갭(5)의 갭 높이, 슬라이딩 링(3, 4)의 진동, 구조에 의한 소음, 표면 소음, 슬라이딩 링(3, 4)의 응력 및/또는 변형, 슬라이딩 링(3, 4)의 슬라이딩 표면에서의 접촉 및/또는 마모와 같은 다양한 작동 파라미터를 감지하고 이를 작동 데이터로 정의하도록 구성된다.
참조 번호 11은 시험 벤치를 가리키며, 일반적으로 메카니컬 씰 배열의 제조업체(manufacturer)에 위치한다. 따라서 개별 메카니컬 씰 배열(1)은 제조 후 테스트 벤치에서 테스트되며, 작동 데이터는 센서(10)와 필요한 경우 시험 벤치에 배치된 추가 센서를 통해 여러 다른 작동 지점에서 기록된다. 테스트 벤치(11)에서 얻은 이 작동 데이터는 이 개별 메카니컬 씰 배열(1)의 공칭 데이터로 정의된다.
공칭 데이터는 컴퓨터 유닛(13)의 메모리(14)에 저장된다. 또한, 컴퓨터 유닛(13)은 측정된 두 개의 작동 지점 사이에서 작동 데이터의 보간이 실현될 수 있도록 복수의 작동 포인트에서 취득된 작동 데이터를 처리하도록 구성된다. 이는 획득된 모든 작동 파라미터에 대해 수행되므로, 서로 다른 작동 파라미터에 대한 복수의 공칭 데이터 세트가 공칭 값으로 사용할 수 있다.
컴퓨터 유닛(13)은 또한 비교기(15)와 디지털 트윈(16)을 더 포함한다. 디지털 트윈(16)은 씰링 시스템(12) 내의 개별 메카니컬 씰 배열(1)의 디지털 이미지이며, 개별 메카니컬 씰(1)은 나중에 애플리케이션에 설치된다.
작동 데이터가 테스트 벤치(11)에 기록된 후, 개별 메카니컬 씰 배열(1)이 씰링 시스템(12), 특히 컴프레서에 설치된다.
씰링 시스템(12)에서 작동하는 동안, 실제 데이터(18)는 메카니컬 씰 (1)의 다른 작동 지점에서 기록되어 컴퓨터 유닛(13)으로 전송된다. 따라서, 작동 중 고객 현장(costomer's site)의 씰링 시스템(12)에서 결정된 작동 데이터가 실제 데이터(18)를 형성한다.
그런 다음, 공칭 데이터(17)와 실제 데이터(18)는 컴퓨터 유닛(13)의 비교기(15)에서 서로 비교된다. 또한, 공칭 데이터(17)와 실제 데이터(18)는 디지털 트윈(16)으로 전송되고, 여기서 메카니컬 씰 배열(1)의 작동이 시뮬레이션된다.
컴퓨터 유닛(13)은 또한, 필요한 경우, 메카니컬 씰(2)의 자본적 손상을 방지하기 위해 냉각수 펌프 등의 속도를 증가시켜 냉각을 증가시키거나 샤프트(6)의 속도를 감소시킴으로써 적절한 대응 조치를 개시하기 위해, 씰링 시스템(12)에 작동 명령(19)을 내릴 수 있도록 구성된다.
이러한 맥락에서, 디지털 트윈(16)은 바람직하게는 학습 시스템으로 설계되고, 따라서 메카니컬 씰 배열(1)의 작동 시간이 증가함에 따라 증가하는 실제 데이터의 양을 처리할 수 있으며, 이는 또한 예를 들어 시간에 따른 씰링 시스템(12) 내의 메카니컬 씰 배열(1)의 다른 작동 데이터의 추세 분석이 가능하다. 이를 통해, 예를 들어, 문제가 발생하는 시점을 조기에 감지하고 적절한 대응 조치를 취할 수 있다.
컴퓨터 유닛(13)은, 예를 들어, 직경이 상이하거나 상이한 작동 조건 및 환경 조건, 예를 들어 상이한 압력 및/또는 온도 및/또는 상이한 매체 하에서 사용되는 동일한 설계의 다른 메카니컬 씰 배열로부터 외부 데이터를 추가로 사용하는 것도 가능하다는 점에 유의해야 한다.
따라서, 본 발명은 공칭/실제 비교를 사용하여 실시간 씰 모니터링을 수행함으로써 메카니컬 씰 배열(1)의 적절한 작동을 보장할 수 있다. 이러한 맥락에서 테스트 벤치 데이터, 시뮬레이션 데이터 및 기계적 씰의 실제 데이터를 비교할 수 있으며 필요한 경우 적절한 조치를 취할 수 있다. 대부분의 응용 분야에서 제품 영역(8)의 매체가 대기 영역(9)에서 대기로 빠져나가는 것을 방지해야 하므로, 씰링 갭(5) 위의 메카니컬 씰(2)의 누설이 제어 변수로 사용되는 것이 바람직하다. 씰링 시스템(12)의 적용 영역에서 개별 메카니컬 씰 배열(1)의 테스트 벤치 데이터와 이 메카니컬 씰 배열(1)의 실제 데이터를 비교할 수 있고, 예를 들어 메카니컬 씰 배열(1)의 설계 중에 결정된 이론 데이터와 실제 데이터를 비교할 수 없기 때문에, 메카니컬 씰 배열(1)의 훨씬 더 정확하고 빠른 모니터링이 실현될 수 있다. 또한, 디지털 트윈(16)의 시뮬레이션 데이터를 사용하여 추가적인 모니터링을 수행할 수 있다. 이 경우, 적은 계산 노력으로 매우 짧은 시간 내에 모니터링을 수행할 수 있으므로 필요한 경우 신속하게 대응 조치를 시작할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 방법, 메카니컬 씰 배열(1) 및 씰링 시스템(12)을 갖는 기계(121)를 도시한다. 동일하거나 기능적으로 동일한 부품은 제1 실시예에서와 동일한 참조 번호로 지정된다. 명확성을 위해, 테스트 벤치 데이터(17)가 컴퓨터 유닛(13)으로 전송되는 테스트 벤치(11)는 도 2에 도시되어 있지 않지만, 당연히 존재한다.
상기 실시예에서, 메카니컬 씰 배열(1)은 메카니컬 씰(2)을 위한 공급 시스템(20)을 추가로 포함하며, 이는 메카니컬 씰(2)에 차단 유체(21)를 공급한다. 차단 유체의 역류(22)는 메카니컬 씰(2)로부터 공급 시스템(20)으로 다시 향하게 된다. 공급 시스템은 일반적으로 차단 유체(21)의 세척, 차단 유체의 가열 또는 냉각을 위한 복수의 장치 및 차단 유체를 메카니컬 씰 배열(1)로 이송하기 위한 이송 유닛을 포함한다.
또한, 제2 실시예에서, 기계 제어 장치(23)가 제공되며, 이는 제어 데이터(252)를 생성하고 기계(121, 예를 들어, 컴프레서)를 제어하도록 구성된다. 기계 제어 장치(23)는 또한 제어 데이터(251)를 공급 시스템(20)에 공급하여 공급 시스템을 제어하도록 구성된다. 이는 예를 들어, 차단 유체의 온도, 차단 유체의 압력 및/또는 차단 유체의 질량 유량을 조정하는 데 사용될 수 있다.
도 2에서 더 볼 수 있듯이, 컴퓨터 유닛(13)은 작동 명령 및/또는 재전송된 데이터를 기계(121), 특히 메카니컬 씰 배열(1)로 전송하는 것 외에도, 비교 데이터를 기계 제어 장치(23)에 직접 공급하도록 구성된다. 이는 도 2에 화살표(192)로 표시되어 있다.
따라서, 컴퓨터 유닛(13)에서 수행되는 공칭 데이터(17)와 실제 데이터(18)의 비교 결과는 기계 제어 장치(23)로 전송되어야 한다. 이와 관련하여, 기계 제어 장치(23)는 비교 결과에 기초하여 제어 명령(252)을 기계(121)로 전송하도록 구성된다. 여기서는, 특히 기계(121)의 회전 속도가 제어될 수 있다. 메카니컬 씰 배열(1)은 기계(121)와 동일한 샤프트(6)에 구성되므로, 속도 제어는 메카니컬 씰(2)에도 직접 영향을 미친다. 또한, 기계 제어 장치(23)는 비교 결과에 기초하여 제어 명령(251)을 공급 시스템(20)으로 전송하도록 구성된다. 따라서, 예를 들어, 차단 유체(21)의 온도, 압력 및/또는 질량 유량은 공급 시스템(20)에서 조정될 수 있다.
도 2에서 더 볼 수 있는 바와 같이, 공급 시스템(20)의 공급 회로로부터 취득된 측정 데이터(24)도 기계 제어 장치(23)에 공급된다. 이러한 측정 데이터는 예를 들어, 차단 유체의 압력, 차단 유체의 온도, 차단 유체의 질량 유량, 및/또는 차단 유체의 오염 정도일 수 있다. 따라서, 기계 제어 장치(23)는 메카니컬 씰(2)의 고장을 방지하기 위해 제어 데이터(251)를 공급 시스템(20)으로 직접 전송할 수 있다. 바람직하게는, 기계 제어 시스템(23)은 또한 측정 데이터(24)에 기초하여, 특히 기계의 속도 제어를 위한 제어 데이터(252)를 기계(121)로 전송하고, 이에 따라 기계(121)를 제어하는 것도 가능하다.
전형적으로, 기계 제어 장치(23) 및 공급 시스템(20)은 메카니컬 씰 배열(1)의 사용자에 배치된다. 그러나, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 비교 결과가 클라우드(27), 즉 메카니컬 씰 배열의 사용자의 작동 영역 외부의 영역으로 전송될 수 있는 것도 상정될 수 있다(화살표 193). 그런 다음, 데이터는 클라우드(27)에 의해, 예를 들어, 컴퓨터(261)를 사용하여 수동으로 기계 제어 장치에 대한 제어 명령(195)을 생성할 수 있는 기계 작업자(26)에게 사용될 수 있다. 또는 클라우드(27)의 비교 결과가 기계 제어 장치(23)로 직접 전송되어(화살표 194) 기계 제어 장치(23)에서 처리될 수도 있다.
다른 측면에서, 본 실시예는 전술한 실시예와 상응하므로, 이에 주어진 설명을 참조할 수 있다.
전술한 본 발명의 서면 설명에 더하여, 본 발명의 보충적 공개를 위해 도 1 및 도 2의 본 발명의 그래픽 표현을 명시적으로 참조한다.
1 메카니컬 씰 배열
2 메카니컬 씰
3 회전 슬라이딩 링
4 고정 슬라이딩 링
5 씰링 갭
6 샤프트
7 하우징
8 제품 영역
9 대기 영역
10 센서
11 테스트 벤치
12 씰링 시스템
13 컴퓨터 유닛
14 메모리
15 비교기
16 디지털 트윈
17 공칭 데이터
18 실제 데이터
19 작동 명령 / 재전송된 데이터
20 공급 시스템
21 차단 유체(공급)
22 차단 유체의 역류
23 기계 제어 장치
24 측정 데이터
26 기계 작업자
27 클라우드
212 기계 / 컴프레서
192 컴퓨터 유닛(13)에서 기계 제어 장치(23)로 비교 결과 전송
193 컴퓨터 유닛(13)에서 클라우드(27)로 비교 결과 전송
194 클라우드(27)에서 기계 제어 장치(23)로 비교 결과 전송
195 기계 작업자가 기계 제어(23)를 위해 입력한 제어 명령
251 공급 시스템에 대한 제어 데이터
252 기계에 대한 제어 데이터
261 기계 작업자의 컴퓨터
2 메카니컬 씰
3 회전 슬라이딩 링
4 고정 슬라이딩 링
5 씰링 갭
6 샤프트
7 하우징
8 제품 영역
9 대기 영역
10 센서
11 테스트 벤치
12 씰링 시스템
13 컴퓨터 유닛
14 메모리
15 비교기
16 디지털 트윈
17 공칭 데이터
18 실제 데이터
19 작동 명령 / 재전송된 데이터
20 공급 시스템
21 차단 유체(공급)
22 차단 유체의 역류
23 기계 제어 장치
24 측정 데이터
26 기계 작업자
27 클라우드
212 기계 / 컴프레서
192 컴퓨터 유닛(13)에서 기계 제어 장치(23)로 비교 결과 전송
193 컴퓨터 유닛(13)에서 클라우드(27)로 비교 결과 전송
194 클라우드(27)에서 기계 제어 장치(23)로 비교 결과 전송
195 기계 작업자가 기계 제어(23)를 위해 입력한 제어 명령
251 공급 시스템에 대한 제어 데이터
252 기계에 대한 제어 데이터
261 기계 작업자의 컴퓨터
Claims (15)
- 테스트 벤치에서 개별 메카니컬 씰 배열의 작동 데이터를 획득하고, 획득한 작동 데이터를 공칭 데이터로 정의하는 단계;
개별 메카니컬 씰 배열을 씰링 시스템에 장착하는 단계;
씰링 시스템에 설치된 상태에서 개별 메카니컬 씰 배열의 작동 데이터를 획득하고, 획득된 작동 데이터를 실제 데이터로 정의하는 단계;및
공칭 데이터와 실제 데이터를 비교하는 단계;를 포함하는 메카니컬 씰 배열의 모니터링 방법. - 제1항에 있어서,
상기 공칭 데이터와 상기 실제 데이터 사이에 소정의 임계값을 초과하는 편차가 감지되면 경고가 발행되고/또는 대책 개시가 수행되는, 방법. - 선행하는 청구항 중 하나에 있어서,
상기 실제 데이터는 상기 씰링 시스템에 포함된 상기 메카니컬 씰 배열의 디지털 이미지인 디지털 트윈에서 사용되어 상기 디지털 트윈에 대한 상기 메카니컬 씰 배열의 시뮬레이션을 수행하는, 방법. - 제3항에 있어서,
상기 디지털 트윈에서 생성된 시뮬레이션 데이터는 공칭 데이터와 비교되는, 방법. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 디지털 트윈에서의 시뮬레이션을 위해, 상기 개별적으로 모니터링되는 메카니컬 씰 배열과 동일한 생산 계열에 속하는 다른 메카니컬 씰 배열들의 추가적인 공칭 데이터 및/또는 실제 데이터를 사용하는, 방법. - 선행하는 청구항 중 하나에 있어서,
상기 테스트 벤치 상의 개별 메카니컬 씰 배열의 작동 데이터를 획득하는 단계에서, 공칭 데이터는 테스트 벤치의 서로 다른 작동 상태에 대해서만 선택적으로 획득되며, 개별 선택적으로 획득된 작동 데이터 사이의 범위에 있는 중간 데이터는 보간(interpolation)을 사용하여 전체 공칭 데이터 세트를 생성하는, 방법. - 제3항 내지 제6항 중 어느 하나에 있어서,
상기 메카니컬 씰 배열의 누설값은 상기 디지털 트윈에서의 시뮬레이션 중에 결정되고, 상기 씰링 시스템에서 상기 개별 메카니컬 씰 배열을 제어하기 위한 제어변수로 사용되는, 방법. - 선행하는 청구항 중 하나에 있어서,
상기 메카니컬 씰 배열을 실시간으로 모니터링하고/또는 시간 경과에 따라 획득된 모든 데이터를 이용하여 추세를 분석하는, 방법. - 선행하는 청구항 중 하나에 있어서,
공칭 데이터와 실제 데이터의 비교 결과가 기계 제어 장치에 공급되고, 기계 제어 장치는 비교 결과에 기초하여 제어 명령을 결정하여 기계에 전송하도록 구성되는, 방법. - 제9항에 있어서,
상기 기계 제어 장치는 상기 비교 결과에 기초하여 상기 메카니컬 씰에 차단 유체를 공급하는 공급 시스템에 제어 명령을 결정하여 전송하도록 더 구성되는, 방법. - 제10항에 있어서,
상기 공급 시스템의 측정 데이터는 기계 제어 장치로 전송되고, 상기 기계 제어 장치는 상기 측정 데이터에 기초하여 기계 및/또는 공급 시스템에 제어 명령을 발행하도록 구성되는, 방법. - 슬라이딩 표면 사이의 씰링 갭을 정의하는 회전 슬라이딩 링과 고정 슬라이딩 링을 가지며, 복수의 센서를 갖는 메카니컬 씰, 씰링 시스템에서 메카니컬 씰 배열의 다양한 작동 데이터 및/또는 환경 데이터를 실제 데이터로 감지하도록 구성되는 센서; 및
테스트 벤치에서 기록된 메카니컬 씰 배열의 개별 작동 데이터가 공칭 데이터로 저장되는 메모리를 포함하는 컴퓨터 유닛;을 포함하고,
상기 컴퓨터 유닛은 공칭 데이터와 실제 데이터의 비교를 수행하도록 구성되는 것인, 메카니컬 씰 배열. - 제12항에 있어서,
상기 컴퓨터 유닛은 상기 메카니컬 씰 배열의 디지털 트윈을 더 포함하고, 상기 디지털 트윈은 상기 메카니컬 씰 배열의 실제 데이터에 기초하여 상기 메카니컬 씰 배열의 동작을 시뮬레이션하도록 구성되는 것인, 메카니컬 씰 배열. - 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 테스트 벤치에 기록된 메카니컬 씰 배열의 공칭 데이터는 복수의 개별 제어 포인트이고, 컴퓨터 유닛은 인접한 제어 포인트들 사이에서 보간을 수행하여 테스트 벤치에 기록된 작동 데이터의 각각의 공칭 데이터 세트를 생성하도록 구성되고/또는;
상기 컴퓨터 유닛은 디지털 트윈의 시뮬레이션 데이터를 공칭 데이터 및/또는 실제 데이터와 비교하고/또는 씰링 시스템의 메카니컬 씰 배열에 작동 명령을 발행하도록 구성되는, 메카니컬 씰 배열. - 제12항 내지 제14항 중 어느 하나에 따른 메카니컬 씰 배열; 및
기계 및/또는 메카니컬 씰에 차단 유체를 공급하기 위한 공급 시스템에 제어 명령을 내릴 수 있도록 구성된 기계 제어 장치;을 포함하는 기계, 특히 컴프레서.
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