NO328800B1 - Fremgangsmate for a detektere en fluidlekkasje tilknyttet en stempelmaskin - Google Patents
Fremgangsmate for a detektere en fluidlekkasje tilknyttet en stempelmaskin Download PDFInfo
- Publication number
- NO328800B1 NO328800B1 NO20072236A NO20072236A NO328800B1 NO 328800 B1 NO328800 B1 NO 328800B1 NO 20072236 A NO20072236 A NO 20072236A NO 20072236 A NO20072236 A NO 20072236A NO 328800 B1 NO328800 B1 NO 328800B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- amplitude
- harmonic
- sensor
- piston machine
- amplitudes
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 24
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 15
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 5
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 5
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 230000004222 uncontrolled growth Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/025—Details with respect to the testing of engines or engine parts
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/12—Testing internal-combustion engines by monitoring vibrations
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
En fremgangsmåte for å detektere en fluidlekkasje tilknyttet minst én stempelmaskin (1), hvor fremgangsmåten innbefatter: - å anbringe en vibrasjonsføler (38, 40) på minst én av en oppstrømsrørledning (8) eller en nedstrømsrørledning (14) til stempelmaskinen (1); - å måle vibrasjonen ved den minst ene vibrasjonsføler (38, 40); - å feste på den minst ene stempelmaskin (1) en føler (32) som gir et signal for beregning av rotasjonshastigheten og akselposisjon til den minst ene stempelmaskin (1); - å beregne rotasjonshastigheten og angulære akselposisjon til den minst ene stempelmaskin (1); - å beregne minst én kompleks harmonisk Fourieramplitude av det målte vibrasjonssignal; - å lavpassfiltrere nevnte amplitude; - å beregne avviksamplituden som størrelsen av en kompleks differanse mellom omtalte filtrerte amplitude og en basisamplitude; og - å overvåke omtalte avviksamplitude (46) for å oppdage en lekkasje.
Description
FREMGANGSMÅTE FOR Å DETEKTERE EN FLUIDLEKKASJE TILKNYTTET EN STEMPELMASKIN
Den foreliggende oppfinnelse angår detektering av en fluidlekkasje relatert til en stempelmaskin. Mer spesifikt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for detektere fluidlekkasje relatert til minst én stempelmaskin, hvor fremgangsmåten innbefatter : - å feste en vibrasjonsføler på minst ett av et oppstrømsrør eller et nedstrømsrør til stempelmaskinen; - å måle vibrasjonen ved den minst ene vibrasjonsføler; - å feste til den minst ene stempelmaskin en føler som gir et signal for beregning av rotasjonshastigheten og akselposisjonen til den minst ene stempelmaskin; - å beregne rotasjonshastigheten og akselposisjonen til den minst ene stempelmaskin; - å beregne minst én kompleks harmonisk Fourier-amplitude av det målte vibrasjonssignal; - å lavpassfiltrere nevnte amplitude; - å beregne den avvikende amplitude som størrelsen på en kompleks differanse mellom nevnte filtrerte amplitude og en basisamplitude; og - å overvåke nevnte awiksamplitude for å detektere en lekkasje.
Lekkasje i denne sammenheng dekker et bredt spekter av funksjonsfeil som har til felles at de fører til sykliske fall i strømningsraten gjennom maskinen, relativt til en normal si-tuasjon uten noen defekte komponenter. Eksempler på slike funksjonsfeil er: - feil i stempeltetning; - defekter i ventiltetning som medfører en omvendt strømning forbi tetningen i løpet av lukketiden til tetningen, og - en ødelagt ventilreturfjaer som forårsaker en forlenget for-sinkelse av ventillukkingen.
Påvisning og lokalisering av lekkasjer relatert til stempel-maskiner (heretter omtalt som pumper for enkelhets skyld) er viktig for å begrense kostnader og driftstans relatert til ventil- og pumpefeil. Dagens praksis tilveiebringer ingen sikker måte til å oppdage og lokalisere lekkasjer.
Det er velkjent at en lekkasje i én eller flere ventiler eller stempler vil føre til et fall i den totale strømning og at dette fall, i sin tur, vil føre til et fall i utgangstrykket. Imidlertid kan et slikt trykkfall også skyldes lekkasjer utenfor pumpen eller til og med reduksjoner i strømningsmot-standen som ikke er relatert til lekkasjer. Slike reduksjoner kan komme fra endringer i fluidtemperatur og viskositet, eller fra en "bypass" i én eller flere strømningsrestriktorer. Et trykkfall kan derfor ikke alene brukes til å lokalisere lekkasjen.
En lekkasje i en ventil eller et stempel kan manifestere seg på flere måter som kan fanges opp av forskjellige følere. De mest påfallende endringene på grunn av en økende lekkasje er: - utgangstrykket begynner å falle, forutsatt at trykkfallet ikke kompenseres ved en økning av den totale pumperate. - utgangstrykket til en pumpe begynner å variere syklisk med en periode som er lik pumperotasjonsperioden. - sugetrykket til en pumpe begynner også å variere syklisk med den samme periode. - lavfrekvente og sykliske vibrasjoner øker, spesielt på fleksible slanger, både høytrykksslangen og lavtrykksslangen.
Alle de nevnte lekkasjeindikatorer kan brukes, enten som frittstående indikatorer eller i kombinasjon med de andre.
Det er velkjent at trykkets lavere, harmoniske svingninger, spesielt de første og andre harmoniske svingninger, øker i størrelse etter hvert som lekkasjen utvikler seg og den mot-satte strømning gjennom ett av stemplene eller ventilene øker, se US-patent 570597.
Erfaring har vist at det er vanskelig å normalisere trykkom-ponenten til den første harmoniske svingning slik at den er nesten uavhengig av hastighet og gjennomsnittstrykk. Dette skyldes det faktum at et dynamisk trykk er en komplisert funksjon av frekvensen til lekkasjestrømningsvariasjonene og rørledningsgeometrien, oppstrømsrørledningsgeometri for sugetrykket og nedstrømsrørledningsgeometri for utgangstrykket.
WO-dokument 03/087754 beskriver en metode som anvender en kombinasjon av aktive hastighetsvariasjonstester og analyse av harmoniske svingninger for både å kvantifisere og lokalisere lekkasje. Imidlertid har erfaring vist at denne metode ikke fungerer tilfredsstillende i feltomgivelser.
WO 200109576 beskriver en fremgangsmåte for fjernstyrt å overvåke en maskin. Under drift måles vibrasjoner ved hjelp av minst ett akselerometer som er montert på maskinen. Signalet fra akselerometeret kan behandles ved hjelp av Forierana-lyse. Det dreier seg her om en vibrasjonsbasert tilstands-overvåkning, og ikke en lekkasjedeteksjon.
WO 2006112721 beskriver lekkasjedeteksjon ved hjelp av strøm-ningsvariasjoner som blir estimert fra trykkmålinger og aktive tester. Dokumentet omhandler ikke vibrasjoner.
Hensikten med oppfinnelsen er å øke kosteffektiviteten ved utvinning av petroleum i en reservoarbergartsformasjon.
Hensikten oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de egenskaper som fremlegges i beskrivelsen nedenfor og de etterfølgende patentkrav.
En fremgangsmetode i henhold til oppfinnelsen for å detektere en fluidlekkasje tilknyttet minst én stempelmaskin innbefatter : - å anbringe en vibrasjonsføler på minst ett av et oppstrøms-rør eller et nedstrømsrør til stempelmaskinen; - å anbringe på den minst ene stempelmaskin en føler som gir et signal for beregning av rotasjonshastigheten og akselposisjonen til den minst ene stempelmaskin; - å beregne rotasjonshastigheten og akselposisjonen til den minst ene stempelmaskin; - å beregne minst én kompleks harmonisk Fourier-amplitude til det målte vibrasjonssignal; - å lavpassfiltrere nevnte amplitude; - å beregne den avvikende amplitude som størrelsen på en kompleks differanse mellom nevnte filtrerte amplitude og en basisamplitude; og - å overvåke nevnte awiksamplitude for å detektere en lekkasje.
Det er svært fordelaktig å overvåke avvikene til de dynamiske variasjonene i stedet for bare amplitudene. Årsaken er at de observerte variasjoner kan bestå av flere komponenter med forskjellige faser. Hver komponent kan ses på som en vektor, karakterisert ved at de har både en lengde og retning, og den totale dynamiske komponent er vektorsummen. Det kan ofte fo-rekomme at lengden av vektorsummen er mindre enn lengden til den største komponent.
Som et eksempel vil utilstrekkelig avbalansering av stempelmaskinen forårsake en syklisk, første harmonisk bevegelse. Når en lekkasjebevirket bevegelse blir lagt ovenpå denne uba-lansebevegelse, er det ikke usannsynlig at retningene eller fasene avviker med mer enn 90°, noe som gjør at resultantamplituden faller når en lekkasje oppstår. Ved å overvåke avviksamplituden i stedet for resultantamplituden, kan en voksende lekkasje oppdages selv om resultantamplituden minker.
Overvåking av avvik innbefatter at referanse- eller basisverdier må etableres før et avvik kan bli oppdaget. Prosedyren for å finne basislinjeverdiene blir fremlagt nedenfor.
Vibrasjonenes lavere, harmoniske svingninger kan beregnes på flere måter. Én fremgangsmåte er å anvende standard Fourier-transformasjon av en tidsopptegnelse og velge de komponenter som korresponderer med pumpens harmoniske svingninger. En mer nøyaktig fremgangsmåte som er foretrukket dersom pumpehastig-heten og/eller samplingstidsintervallene varierer, er å bruke en Fourier-analyse basert på den målte, angulære akselposisjon 6 som vist nedenfor.
Nedenfor anvendes kompleks notasjon hvor /' = er den imaginære enhet. De komplekse Fourier-koeffesientene til en dynamisk, tidsavhengig variabel / er gitt av
hvor k er et positivt heltall som representerer ordenstallet til den harmoniske svingning, det vil si det harmoniske tal-let. I prinsippet kan hvilken som helst av vibrasjonssigna-lets harmoniske svingninger brukes som lekkasjeindikator, men den første harmoniske svingning er normalt den mest følsomme og den mest passende å bruke. Med mindre annet er oppgitt an-tas det at k=l, og at den harmoniske indeks av bekvemmelighet
vil være utelatt. Integralene må implementeres ved summasjo-ner i en datamaskin, i henhold til velkjente teknikker for numeriske integrasjoner. Amplitudene blir oppdatert ved hver av pumpens avsluttede omdreining.
Den komplekse amplitude definert ovenfor kan anses som en vektor i det komplekse plan. Lengden av denne vektor, som er lik størrelsen til den komplekse amplitude, er ikke egnet til tidlig påvisning av lekkasje siden amplituden er disponert for fluktuasjoner dersom det er mye støy eller ikke-harmoniske variasjoner til stede i signalet, og signalet kan også innbefatte ekte harmoniske variasjoner som ikke kommer fra en lekkasje.
Å anvende et glattefilter på den komplekse amplitude vil ef-fektivt redusere forstyrrelsene fra støy og ikke-harmoniske variasjoner. Glatting, som er et annet ord for lavpassfiltre-ring, vil dempe alle komponenter unntatt de sanne, harmoniske komponenter. Et bredt spekter av lavpassfiltertyper kan anvendes. Generelt vil dempningen være mer effektiv jo lavere grensefrekvensen og jo brattere "roll-off"-raten til filteret er. Imidlertid er ulempen med en svært lav grensefrekvens en dårlig responstid, noe som betyr at påvisningen av raskt voksende lekkasjer blir forsinket.
Å overvåke awiksamplituden i stedet for variasjonsamplituden løser problemet med forstyrrende, harmoniske basisvariasjoner som ikke stammer fra en voksende lekkasje. Awiksamplituden er definert av
som derved representerer størrelsen eller lengden til den komplekse differanse mellom den glattede amplitude Fs og basisamplituden Fb. En alarm burde utløses når dette awiksamp-
lituden overstiger en viss alarmgrense. De normale forhold som ikke avviker for mye fra basisforholdene er fremstilt som et skravert sirkelformet område i figur 2. Fremgangsmåter for å finne basisamplituden Fb og den maksimale awiksamplitude åF blir beskrevet nedenfor.
Dersom den laveste, harmoniske svingning fra kun én sensor anvendes, er det en risiko for at awiksamplituden vil reage-re dårlig på en lekkasje, fordi føleren er plassert nær en node til en stående bølge, eller den lekkasjebevirkede bevegelse er polarisert i en retning med lav følersensitivitet. For å gjøre denne risiko så liten som mulig, kan fremgangsmåten beskrevet ovenfor generaliseres til å anvende multiple harmoniske svingninger og/eller multiple følere. Tilleggsfø-lerne kan enten være ved det samme sted, men har forskjellig retning, eller de kan være plassert på forskjellige steder. Fra hver kombinasjon av harmoniske svingninger k og steder/retninger dFki beregnes en partiell awiksamplitude ved bruk av prosedyren skissert ovenfor. Disse partielle amplituder kan enkelt kombineres til en global awiksamplitude definert som kvadratroten av en veid sum av kvadratet av de partielle awiksamplitudene:
hvor w/ d er valgte vektfaktorer. Dersom alle partielle awiksamplituder er forventet å være av samme størrelsesorden, kan vektfaktorene simpelthen være en konstant lik enhet dividert med antall kombinasjoner. Da er den globale variasjonsamplituden kvadratisk middelverdi av alle partielle vibrasjonsamp-lituder.
Fremgangsmåten med å anvende multiple vibrasjonsfølersignaler kan ytterligere generaliseres til å innbefatte harmoniske trykkvariasjoner, målt enten på høytrykkssiden og/eller lav-trykkssiden. Awiksamplituden for trykkene kan finnes på samme måte som vibrasjonsawiksamplitudene, men de må reskaleres og omformes til ekvivalente forskyvningsamplituder ved å velge en riktig skaleringsfaktor. Som et eksempel, dersom en lekkasje typisk genererer en awiksforskyvningsamplitude på 1 mm og en første harmoniske utgangstrykkvariasjon på 1 bar, kan skaleringsfaktoren for dette trykket være 1 mm/bar.
Hovedfordelene med å kombinere flere harmoniske svingninger og/eller målesignaler til én global awiksamplitude er: - risikoen for å treffe en tilstand eller frekvens med svært lav lekkasjerespons er minimert; og - logikken for å utløse lekkasjealarmen basert på multiple signaler er svært forenklet.
Som nevnt i beskrivelsen av kjent teknikk, er de lavere harmoniske svingningene til pumpevibrasjonen nært tilnyttet den sykliske lekkasjestrømningen og til de korresponderende variasjoner til sugetrykket og utløpstrykket.
I henhold til oppfinnelsen blir en lekkasje detektert, van-ligvis på et tidlig stadium, ved å overvåke de laveste vibrasjonsharmoniske svingningene til rørledningen eller fleksible slanger. De vibrasjonsharmoniske svingninger blir beregnet med henvisning til hver pumpes angulære posisjon.
I en foretrukket utførelse blir en vibrasjonsføler anbrakt på den mest bevegelsessensitive del av rørledningen, for eksempel på utsiden av midtpartiet til den fleksible høytrykks-slange, og overvåker de lavfrekvente vibrasjoner. Vibrasjons-føleren er typisk et akselerometer, men hastighets- eller forskyvningsfølere kan brukes som alternativ. Fordi akselera-sjonsamplituder, i motsetning til forskyvningsamplituder, har en tendens til å øke raskt med pumpens rotasjonshastighet, anbefales det å overvåke vibrasjonsamplituden i form av for-skyvningsamplitude. Forskyvningsamplituden kan utledes selv fra et akselerometersignal ved å tidsintegrere råsignalet to ganger før den harmoniske analyse anvendes. Denne metode har imidlertid den ulempe at hvert integrasjonssteg må kombineres med et såkalt AC-filter for å unngå ukontrollert vekst av DC-komponenter eller langsomt varierende støykomponenter. For å unngå dette problemet anbefales det å bruke en forskjellig prosedyre som kort skisseres nedenfor.
Det er velkjent for en fagperson at Fourier-transformeringen av en tidsintegrert variable er lik Fourier-transformeringen av den variable selv delt med den imaginære faktor ico hvor co betegner vinkelfrekvensen. Når frekvensene begrenses til kun pumpens harmoniske svingninger, kan vi sette co=kQ, hvor k er det harmoniske svingningstall og Q er pumpens angulære rotasjonshastighet. Fordi forskyvningen er tidsintegralet av hastighet, kan forskyvningsamplituden til harmonisk svingning nummer k finnes fra den korresponderende hastighetsamplitude ved å dele med ikQ. På samme måte kan forskyvningsamplituden finnes fra akselerasjonsamplituden ved å dele den siste to ganger med samme faktor, eller bare -( kQ) 2 siden /<2>=-l.
Hver av lekkasjeindikatorene beskrevet ovenfor vil ha en ba-sislinje som kan endre seg mye med varierende forhold, slik som pumpehastighet og utgangstrykk. Dersom disse indikatorer skal brukes til å utløse lekkasjealarmer, kan ikke deres nor-malbånd eller alarmgrenser være faste.
I en foretrukket utførelse blir basisverdiene og alarmgrensene satt automatisk etter følgende prosedyre: Når en vesentlig endring i strømningstilstandene oppda
ges, for eksempel rotasjonshastigheten til minst én av pumpene, startes en karantenetidsmåler. Varigheten til karantenetiden må være tilstrekkelig lang til at transi-ente forandringer i de dynamiske amplituder dør ut, typisk noen få tiendedels sekunder. • I denne karantenetiden er de lavpassfUtrerte amplituder frosset, transientendringene ignorert og alarmlogikken koplet ut. • Mot slutten av karantenetiden startes en tidsmåler for basisberegning. Varigheten av denne basisbergningsperio-den er typisk 2-10 ganger lenger enn karantenetiden. • Mot slutten av beregningsperioden blir basisverdiene for de komplekse variasjonsamplitudene satt lik gjennom-snittsverdiene målt i løpet av beregningsperioden, og alarmgrensene for awiksamplituden blir fastsatt. Gren-sene kan være relative, som blir satt til en brøkdel av basisverdistørrelsen, eller absolutte. I ytterligere ut-førelse kan alarmgrensene fastsettes fra mer avanserte
funksjoner ved også å ta i betraktning de målte variasjoner og ekstreme verdier.
Etter denne beregningsperiode, og mens stempelmaskinene går under stabile forhold, blir alarmgrensene holdt konstante, noe som betyr at en alarm blir utløst dersom awiksamplituden, eller den globale awiksamplitude, overskrider alarmgrensen.
Den automatiske oppdatering av basisverdier og alarmverdier for awiksamplitudene bør fortrinnsvis bli utført for alle pumper selv om hastigheten til bare én pumpe blir vesentlig endret. Dette er viktig siden det totale strømnings- og ut-løpstrykk kan påvirke baseamplitudene for alle pumper som er i drift.
Ikke bare lærer oppfinnelsen en relativt enkel fremgangsmåte for å detektere en lekkasje, den gjør det også mulig å vise til hvilken pumpe som lekker.
I det følgende blir det beskrevet et eksempel på bruk av fremgangsmåten illustrert ved de medfølgende tegninger, i hvilke: Figur 1 viser skjematisk en pumpe med oppstrøms- og ned-strøms rørledningstilkoplinger; og Figur 2 viser en glattet verdi og basisverdi for den harmoniske svingningsamplitude som vektorer i det komplekse plan, og alarmgrensen for awiksamplituden som omkretsen til en sirkel med sitt senter ved en-den av basisamplitudevektoren.
På tegningene betegner henvisningstallet 1 en såkalt triplekspumpe, nedenfor betegnet pumpe, utstyrt med tre indi-viduelt virkende stempler 2, som beveger seg gjennom sine respektive sylindre 4. Bare det første stempel 2 og korresponderende sylinder 4 er vist. Sylindrene 4 kommuniserer med en inngangsmanifold 6 og en oppstrømsrørledning 8 gjennom sine respektive inngangsventiler 10, og en utgangsmanifold 12 og en nedstrømsrørledning 14 gjennom sine respektive inngangsventiler 16.
En første fleksibel forbindelse 18 er innbefattet i opp-strømsrørledningen 8 mens en andre fleksibel forbindelse 20 er innbefattet i nedstrømsrørledningen 14.
En inngangstrykkføler 22 er koplet til inngangsmanifolden 6 og kommuniserer med en datamaskin 24 via en kabel 26, og en utgangstrykkføler 28 er koplet til utgangsmanifolden 12 og kommuniserer med en datamaskin 24 via en kabel 30. En rota-sjonsvinkelsender 32 er anbrakt til å måle rotasjonsvinkelen til en pumpeaksel 34 på pumpen 1, og er kommuniserende for-
bundet til datamaskinen 24 ved hjelp av kabel 36.
En første vibrasjonsføler 38 i form av et akselerometer er koplet til den første, fleksible forbindelse 18, og en andre vibrasjonsføler 40, også i form av et akselerometer er koplet til den andre, fleksible forbindelse 20. Vibrasjonsfølerne 38 og 40 er koplet til datamaskinen respektivt med kabler 42, 44. Den første vibrasjonsføler 38 og den andre vibrasjonsfø-ler 40 kan innbefatte mer enn én føler som skissert i den generelle del av beskrivelsen.
Følerne 22, 28, 38 og 40, senderen 32 og datamaskinen 24 er av i og for seg kjente typer, og datamaskinen 18 er program-mert til å utføre de aktuelle beregninger.
I tilfelle av en lekkasje i en ventil 10 eller 16, eller i en ikke vist pakning til stempelet 2, vil uttømmingen gjennom utgangsventilen 16 i løpet av pumpefasen bli redusert med et kvantum lik lekkasjestrømningen forbi stempelet 2.
Lekkasjen forbi stempelet 2 bevirker en asymmetri i strøm-ningen gjennom pumpen 1. Asymmetrien igangsetter en økt vibrasjon i nedstrømsrørledningen 14 innbefattet den andre fleksible forbindelse 20. Den andre vibrasjonsføler 40 føler den økede vibrasjon.
Ved vesentlig kontinuerlig å utføre en vinkelposisjonsbasert Fourier-analyse av vibrasjonen fra følerne 38, 40 som skissert i den generelle del av beskrivelsen, vil en kommende økning i awiksamplituden 5F til pumpen 1 bli oppdaget.
En alarmgrense 46 blir automatisk satt som skissert i den generelle del av beskrivelsen. Når awiksamplitude 5F, se figur 2, når alarmgrensen 46 nås, vil datamaskinen utløse en alarm, og i det tilfelle at mer enn én pumpe 1 mater nedstrømsrør-ledningen 14, også identifisere hvilken pumpe 1 som lekker. Identifiseringen av den pumpe som lekker er mest sikker når pumpene går med forskjellig hastighet, fordi de lavere, harmoniske svingninger da har forskjellige og unike frekvenser. Imidlertid er identifisering av pumper som lekker også mulig når to eller flere pumper går synkront på grunn av det faktum at endringsvibrasjonsnivået vil være høyest nær den pumpe som lekker.
Alarmen som blir utløst av datamaskinen 24 kan utløse en ytterligere undersøkelse for å lokalisere lekkasjen enten i en av pumpene 1 dersom en frekvensalarm er utløst, eller annet-steds dersom bare den normaliserte trykkalarm er utløst.
Claims (12)
1. Fremgangsmåte for å detektere en fluidlekkasje tilknyttet minst én stempelmaskin (1), karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter: - å anbringe en vibrasjonsføler (38, 40) på minst én av en oppstrømsrørledning (8) eller en nedstrømsrørledning (14) til stempelmaskinen (1); - å måle vibrasjonen ved den minst ene vibrasjonsføler (38, 40); - å feste på den minst ene stempelmaskin (1) en føler (32) som gir et signal for beregning av rotasjonshastigheten og akselposisjon til den minst ene stempelmaskin (1) ; - å beregne rotasjonshastigheten og angulære akselposisjon til den minst ene stempelmaskin (1); - å beregne minst én kompleks harmonisk Fourier-amplitude av det målte vibrasjonssignal; - å lavpassfiltrere nevnte amplitude; - å beregne en awiksamplitude (5F)som størrelsen av en kompleks differanse mellom den filtrerte amplitude og en basisamplitude; og - å overvåke nevnte awiksamplitude (6F) for å oppdage en lekkasje.
2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåten ytterligere innbefatter: - å aktivere en alarm når størrelsen på awiksamplituden (5F) overstiger en alarmgrense (46).
3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåten ytterligere innbefatter: - å sette basisverdien automatisk for de harmoniske amplituder med følgende prosedyre: - å starte en karantenetid i løpet av hvilken de transi-ente endringer i de harmoniske amplituder ignoreres og alarmlogikken er koplet ut når en vesentlig endring i strømningsforholdene påtreffes; - å fastsette nye basisverdier som gjennomsnitt av de respektive harmoniske amplituder målt i løpet av en ba-sisberegningstid som følger etter karantenetiden.
4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåten ytterligere innbefatter: - å beregne alarmgrensen (48) automatisk for awiksamplitudene som funksjoner av de målte basisamplituder.
5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåten ytterligere innbefatter: - å feste en føler (38, 40) som innbefatter et akselerometer.
6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåten ytterligere innbefatter: - å feste en føler (38, 40) som innbefatter en hastig-hetsføler.
7. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåten ytterligere innbefatter: - å feste en føler (38, 40) som innbefatter en forskyv-ningsføler.
8. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at amplituden for avvik blir beregnet fra den harmoniske akselerasjonsamplituden ved å dividere med faktoren -(kQ)<2>, hvor k er et positivt heltall som representerer ordenstallet til den harmoniske svingning, det vil si det harmoniske tall, og Q er den angulaere rotasjonshastigheten til pumpeakslingen (34) .
9. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at den harmoniske awiksamplitude for forskyvningen blir beregnet fra den harmoniske hastighetsamplitude ved å dividere med faktor ikQ, hvor i = er den imaginære enhet, k er et positivt heltall som re-présenterer ordenstallet til den harmoniske svingning, det vil si det harmoniske tall, og Q er den angulære rotasjonshastigheten til pumpeakslingen (34).
10. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåten ytterligere innbefatter: - å derivere partielle awiksamplituder for minst to harmoniske tall basert på det samme vibrasjonsfølersig-nal ; - å beregne en global awiksamplitude som kvadratroten av en veid sum av kvadratet av nevnte partielle awiksamplituder; - å overvåke nevnte globale awiksamplitude for å oppdage en lekkasje i nevnte stempelmaskin.
11. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåten ytterligere innbefatter: - å feste minst én vibrasjonsføler (38, 40) på minst én av oppstrømsrørledningen (8) eller nedstrømsrørledningen (14) på stempelmaskinen (1), hvor vibrasjonsføleren (38, 40) innbefatter mer enn én føler, slik at følerne måler vibrasjoner på forskjellige steder og/eller retninger; - å beregne en global awiksamplitude som kvadratroten av en veid sum av kvadratet av nevnte partielle awiksamplituder; og - å overvåke nevnte globale awiksamplitude for å oppdage en lekkasje i nevnte stempelmaskin.
12. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at fremgangsmåten ytterligere innbefatter: - å feste minst én trykkføler (22, 28) på minst én av inngangsmanifolden (6) eller utgangsmanifolden (12) til stempelmaskinen (1) hvor føleren måler trykkvariasjonen på minst ett sted; - å utlede partielle trykkawiksamplituder fra hver valgt kombinasjon av harmoniske svingningsnummer og trykkfølersignaler; - å omforme de partielle trykkawiksamplituder til ekvivalente vibrasjonsawiksamplituder ved å multiplisere med passende omformingsfaktorer; - å beregne en global awiksamplitude som kvadratroten av en veid sum av kvadratene av de ekvivalente partielle awiksamplituder og vibrasjonsfølerbaserte awiksamplitude r, og - å overvåke den globale awiksamplitude for å oppdage en lekkasje i stempelmaskinen.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20072236A NO328800B1 (no) | 2007-04-30 | 2007-04-30 | Fremgangsmate for a detektere en fluidlekkasje tilknyttet en stempelmaskin |
PCT/NO2008/000139 WO2008133524A1 (en) | 2007-04-30 | 2008-04-18 | Method for detection of a fluid leak related to a piston machine |
CA2678659A CA2678659C (en) | 2007-04-30 | 2008-04-18 | Method for detection of a fluid leak related to a piston machine |
BRPI0810788-2A2A BRPI0810788A2 (pt) | 2007-04-30 | 2008-04-18 | Método para detecção de um vazamento de fluido relacionado a uma máquina de pistão. |
CN200880010013A CN101663572A (zh) | 2007-04-30 | 2008-04-18 | 用于检测活塞机的流体泄露的方法 |
EP08741729.1A EP2142900B1 (en) | 2007-04-30 | 2008-04-18 | Method for detection of a fluid leak related to a piston machine |
US12/598,382 US8416093B2 (en) | 2007-04-30 | 2008-04-18 | Method for detection of a fluid leak related to a piston machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20072236A NO328800B1 (no) | 2007-04-30 | 2007-04-30 | Fremgangsmate for a detektere en fluidlekkasje tilknyttet en stempelmaskin |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20072236L NO20072236L (no) | 2008-10-31 |
NO328800B1 true NO328800B1 (no) | 2010-05-18 |
Family
ID=39734161
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20072236A NO328800B1 (no) | 2007-04-30 | 2007-04-30 | Fremgangsmate for a detektere en fluidlekkasje tilknyttet en stempelmaskin |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8416093B2 (no) |
EP (1) | EP2142900B1 (no) |
CN (1) | CN101663572A (no) |
BR (1) | BRPI0810788A2 (no) |
CA (1) | CA2678659C (no) |
NO (1) | NO328800B1 (no) |
WO (1) | WO2008133524A1 (no) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9618037B2 (en) | 2008-08-01 | 2017-04-11 | Honeywell International Inc. | Apparatus and method for identifying health indicators for rolling element bearings |
US8958995B2 (en) | 2009-04-02 | 2015-02-17 | Honeywell International Inc. | System and method for monitoring rotating and reciprocating machinery |
US8963733B2 (en) | 2012-02-13 | 2015-02-24 | Honeywell International Inc. | System and method for blind fault detection for rotating machinery |
CN103089602B (zh) * | 2013-01-09 | 2015-06-03 | 昆山佳铭自动化科技有限公司 | 一种活塞式电子真空泵的组装检测装置 |
CN103573633B (zh) * | 2013-11-19 | 2015-07-22 | 广西大学 | 旋转压缩机内部工质动态泄漏等效观测实验台 |
US20160208794A1 (en) * | 2015-01-19 | 2016-07-21 | Baker Hughes Incorporated | Pump assembly and method for assessing valve conditions in pump |
CN104791232B (zh) * | 2015-03-25 | 2017-02-01 | 北京化工大学 | 一种监测旋转泵轴封泄漏的方法 |
US11773856B1 (en) | 2021-02-12 | 2023-10-03 | State Farm Mutual Automobile Insurance Company | Detecting and utilizing a rise rate for sump pump system control |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06323945A (ja) * | 1993-05-11 | 1994-11-25 | Tohoku Electric Power Co Inc | 弁漏洩探知装置 |
WO2001009576A1 (en) * | 1999-07-30 | 2001-02-08 | Eric Atherton | Plant condition measurement |
GB2413850A (en) * | 2004-05-08 | 2005-11-09 | Ford Global Tech Llc | Monitoring valve events in an internal combustion engine using a vibration sensor |
WO2006112721A1 (en) * | 2005-04-20 | 2006-10-26 | National Oilwell Norway As | A method for determination of a leakage on a piston machine |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2217012B (en) * | 1988-04-05 | 1992-03-25 | Forex Neptune Sa | Method of determining drill bit wear |
US5206816A (en) * | 1991-01-30 | 1993-04-27 | Westinghouse Electric Corp. | System and method for monitoring synchronous blade vibration |
US5146433A (en) * | 1991-10-02 | 1992-09-08 | Anadrill, Inc. | Mud pump noise cancellation system and method |
GB2271909B (en) * | 1992-10-21 | 1996-05-22 | Lotus Car | Adaptive control system |
EP1249689A3 (en) * | 1994-09-13 | 2003-02-12 | Fuji Electric Co., Ltd. | Phase difference measuring apparatus and mass flowmeter thereof |
NO20021726L (no) * | 2002-04-12 | 2003-10-13 | Nat Oilwell Norway As | Fremgangsmåte og anordning for å oppdage en lekkasje i en stempelmaskin |
WO2004063675A2 (en) * | 2003-01-13 | 2004-07-29 | Cidra Corporation | Apparatus and method using an array of ultrasonic sensors for determining the velocity of a fluid within a pipe |
-
2007
- 2007-04-30 NO NO20072236A patent/NO328800B1/no unknown
-
2008
- 2008-04-18 WO PCT/NO2008/000139 patent/WO2008133524A1/en active Application Filing
- 2008-04-18 CA CA2678659A patent/CA2678659C/en active Active
- 2008-04-18 EP EP08741729.1A patent/EP2142900B1/en not_active Not-in-force
- 2008-04-18 BR BRPI0810788-2A2A patent/BRPI0810788A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2008-04-18 US US12/598,382 patent/US8416093B2/en active Active
- 2008-04-18 CN CN200880010013A patent/CN101663572A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06323945A (ja) * | 1993-05-11 | 1994-11-25 | Tohoku Electric Power Co Inc | 弁漏洩探知装置 |
WO2001009576A1 (en) * | 1999-07-30 | 2001-02-08 | Eric Atherton | Plant condition measurement |
GB2413850A (en) * | 2004-05-08 | 2005-11-09 | Ford Global Tech Llc | Monitoring valve events in an internal combustion engine using a vibration sensor |
WO2006112721A1 (en) * | 2005-04-20 | 2006-10-26 | National Oilwell Norway As | A method for determination of a leakage on a piston machine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8416093B2 (en) | 2013-04-09 |
BRPI0810788A2 (pt) | 2014-10-29 |
NO20072236L (no) | 2008-10-31 |
EP2142900A1 (en) | 2010-01-13 |
EP2142900B1 (en) | 2017-12-13 |
US20110156921A1 (en) | 2011-06-30 |
CA2678659C (en) | 2013-06-11 |
CN101663572A (zh) | 2010-03-03 |
WO2008133524A1 (en) | 2008-11-06 |
CA2678659A1 (en) | 2008-11-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO328800B1 (no) | Fremgangsmate for a detektere en fluidlekkasje tilknyttet en stempelmaskin | |
EP2643673B1 (en) | Method for detection and localization of a fluid leak related to a piston machine | |
CA2697016C (en) | Method for detection of a fluid leak related to a piston machine | |
JP6422707B2 (ja) | 液圧ポンプの故障診断装置 | |
NO323418B1 (no) | Fremgangsmate for a bestemme lekkasje i en stempelmaskin | |
EP2205825A1 (en) | Intelligent underwater leak detection system | |
WO2006001704A1 (en) | A method of filtering pump noise | |
CN201100852Y (zh) | 一种便携式液压故障诊断仪 | |
CA3046499A1 (en) | System, method and apparatus for pulsating pressure measurement | |
CN109374064A (zh) | 一种金属软管流量特性测试设备与方法 | |
US11583881B2 (en) | Automated irrigation malfunction diagnostic system | |
CA3082469C (en) | Valve failure determination in a pump monitoring system | |
CN106885698B (zh) | 发动机润滑系统故障的检测方法 | |
KR100804205B1 (ko) | 유압펌프의 상태 원격감지 시스템 및 고장 진단방법 | |
CA3081681C (en) | Sensor failure diagnosis in a pump monitoring system | |
CN206530570U (zh) | 风力发电机液压辅助弹性支撑在线监测系统 | |
GB2591119A (en) | Control method and system | |
NO20121023A1 (no) | System for kontinuerlig evaluering av borevæskeegenskaper |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: GRANT PRIDECO, US |