专利名称：监控往复式压缩机的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于监控往复式压缩机的方法和系统。
本发明尤其涉及允许对压缩机的故障和失效进行实时和预测诊断的，用于监控往复式压缩机的方法和系统。
背景技术：
气体的压缩需要各种类型的机器，包括往复式压缩机和它们相应的配件、附件以及操作系统。往复式机器具有高效率和操作灵活的优点。
众所周知，往复式压缩机是一种处理机器，它的输出是可压缩流体(气体)，其压力大于该流体被接收时的压力。
往复式压缩机至少利用一个汽缸进行操作，该汽缸在适当时刻与出口环境或者进口环境连通；流体从入口环境吸入，然后进行压缩，并且最终被排出到外部。
特别地，往复式压缩机利用通过刚体沿着圆柱形空腔母线的直线运动获得的工作室的体积变化进行操作，如在这个具体情况中所需要的那样，该体积变化可以借助于曲柄机构进行操作，其中该曲柄机构用于把诸如通常由电和热马达提供的连续的圆周运动转换为往复运动。
在本申请人提出的专利申请EP1,184,570中描述了一个往复式压缩机的示例。
众所周知，由于先进材料、设计和模拟方法、以及工厂自动化和控制系统的使用，现在往复式压缩机被非常广泛地使用。
近来的自动系统在安全性、容易操作以及监控机器效率方面，对新的设备和现有系统的现代化做出了重要的贡献，并且在化工、石化和普通工业部门创造了竞争力。
2002年9月，杂志“Manutenzione tecnica e management”中发表的标题为“Controllo e diagnostica dei compressori alternativi”[“往复式压缩机的监控和诊断”]的文章中，描述了诊断系统如何对提高操作效率和可用性做出真正的贡献。
申请人已经注意到，在已知的监控系统中，通过测量压缩机的处理变量来获取数据，并且简单地将这些数据和固定参考值进行比较。
申请人已经解决了下述问题，即为了监控往复式压缩机的正确操作，增加从在所述压缩机操作期间获取的数据中获得的信息的意义。
申请人已经提供了这样的用于监控往复式压缩机的系统和方法，其中对测量的数据进行处理，然后和先前存储的数据进行比较，这些先前存储的数据与在包含与该压缩机操作状态有关的参数临界值的矩阵中的预定异常有关。因此，进行的比较使得能够用更大的概率识别任何异常，这是因为它是通过对所遇到的参数变化的分析而发现的；为了这个目的，依据本发明的系统以适当的方式显示失效的任何原因。
发明内容
本发明的第一方面涉及一种用于监控往复式压缩机的方法，其包含以下步骤接收多个对应于与压缩机的操作状态有关的参数的信号，把这些参数的测量值和包含在数据库中的临界值进行比较，依据在测量值和临界值之间的匹配发送信号，该信号表示压缩机操作状态的异常。
本发明的另一个方面涉及一种用于监控往复式压缩机的系统，包含用于测量与压缩机的操作状态有关的参数的单元；处理单元，用于把该参数的测量值与包含在与所述处理单元有关的数据库中的临界值进行比较，以及用于依据在测量值和临界值之间的匹配发送信号，这个信号表示压缩机操作状态的异常。
通过以下参考附图、对一个作为示例提供而没有限制意图的实施例的描述，依据本发明的监控方法和系统的特征和优点将变得更加清楚，在附图中图1是应用于往复式压缩机的、依据本发明的监控系统的框图；以及图2为在依据本发明的系统的处理单元中执行的操作的框图。
具体实施例方式
参考上述附图，依据本发明的系统包含测量单元3，其从与往复式压缩机2相关联的多个传感器接收信号。
来自传感器的信号和人工输入的数据表示与压缩机的操作状态有关的参数。
该系统还包含处理单元4，其和所述测量单元以及与所述处理单元相关联的显示单元5进行通信。
所述处理单元包含微处理器和至少一个存储设备。
这个处理单元还在其中包含设计数据库，该数据库包含压缩机的设计参数。例如，通过利用用于设计往复式压缩机的程序执行处理，获得这些设计参数。
依据本发明的系统包含至少一个程序，用于监控这些与压缩机的操作状态有关的参数；以及至少一个诊断程序，其基于获取的数据，检测压缩机操作的异常条件。
所述监控程序以这样的方式控制测量单元，以便确定借助于传感器从压缩机测量的参数、由操作员人工输入的参数、以及包含在所述数据库中的设计参数。
所述处理单元包含至少一个数据库，其优选以先前存储数据的矩阵形式布置。
这个矩阵涉及多个可以被识别的异常，这些异常中的每一个都与矩阵的行相关联，同时矩阵的列表示与压缩机的操作状态有关的参数。
特别地，矩阵的每一行都涉及由这些参数的预定临界值所识别的具体异常。
该诊断程序以下述方式进行工作。当已经借助于所述监控程序接收了由传感器测量的参数和由操作员人工输入的那些参数时，在测量的参数和包含在异常矩阵每一行中的临界参数的对应值之间进行比较。
图2为在依据本发明的系统的处理单元中执行的操作的框图。
特别地，所述操作包含读取所有必要的数据，其包括第一步骤31，由所述测量单元3执行、从与往复式压缩机相关联的传感器中读取数据；第二步骤32，读取人工输入的数据；以及第三步骤33，读取存储在所述处理单元中的参考参数。
另外，从压缩机的设计规范34中获得要被比较的其它数据，并且在初步比较步骤35中，将其和由传感器测量的数据31进行比较。
基于测量的数据和设计规范，设计程序在这个步骤中确定是否与设计条件一致，并且如果结果是肯定的，则继续进行诊断程序；如果结果是否定的，则发送与该故障有关的第一显示消息39以符合设计规范。这个初步比较的结果被用作往复式压缩机的设计程序36的输入。这个设计程序的输出形成进一步的比较参数。
在读取所有数据的步骤之后，执行比较步骤，其包含在由传感器测量的数据31、人工输入的数据32、由设计程序36处理的数据以及参考参数33之间进行的第一比较37，以及在人工输入的数据32和绝对值33之间进行的第二比较。
所述第一比较37相对于由设计程序处理的数据和由传感器测量的数据分析参考参数，以及相对于所述参考参数分析那些人工输入的数据。
所述第二比较38相对于由传感器测量的数据和那些人工输入的数据分析参考参数。
优选是，如果操作是正确的，则两次比较都导致发送指示正确操作的简单消息。
如果，例如因为某些测量数据偏离参考参数太远，而检测到异常，则在所述异常矩阵40中进行搜索41，直到找到满足该处理条件的行。此时，诊断程序有利地生成指示所遇到的异常的特征的消息42。
依据本发明，与往复式压缩机操作状态有关的参数示例为，该压缩机第一阶段的入口压力、每一阶段的入口温度、最后阶段的输出压力、气体组成、环境温度、压缩机的转速、以及压缩机汽缸入口和出口处冷却液的温度。
优选是，还测量了可以以最佳可能方式模拟所述机器的机械参数(杆长度、内径、冲程等)。
上述参数，除机械的那些之外，可有利地由设计程序处理，以产生操作参数，诸如气体流速、除最后阶段之外每一阶段的输出压力、每一阶段的输出温度、功耗、以及作用于曲柄机构上的力。
这些结果，当进行了适当的比较(与上述参考参数，与从数学关系中获得的值，或者与现场测量的对应值进行比较)时，有可能确定该机器是否以设计或者安全条件进行操作。
该比较使得有可能确定在操作参数中发现的变化是否由“生理学”现象，换句话说由输入因素引起，或者由“病态”现象，换句话说由异常引起。
因此，当已经“选定”由“病态”现象导致的变化时，该程序将“填充”所述预定义的异常矩阵。
例如，该矩阵在行中显示大约60种异常或者故障原因，诸如阀门的断裂、活塞环的磨损等，同时在列中显示了这些参数的变化(数量与被监控的参数数量相同)。
对于每个变化，“标记”对应于该可能异常或者可能已经导致这个变化的原因的行。
通过顺序检查上述矩阵的行，有可能以更大的概率识别可能已经导致所遇到的参数的变化的异常。
该矩阵还包含诸如阀盖温度、主轴承温度等之类的参数的变化，它们不由设计程序处理，但是是异常的结果。
然后在系统的显示单元上显示已经遇到的异常。
权利要求
1.一种用于监控往复式压缩机的方法，包含以下步骤接收对应于与压缩机的操作状态有关的参数的多个信号，把这些参数的测量值与包含在数据库中的临界值进行比较，依据在测量值和临界值之间的匹配发送信号，该信号表示压缩机操作状态的异常。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述数据库包含矩阵，该矩阵的每一行都表示与具体的异常相关联的、与压缩机操作状态有关的所述参数的临界值。
3.一种用于监控往复式压缩机的系统，包含用于测量与压缩机的操作状态有关的参数的单元，处理单元，用于把该参数的测量值与包含在与所述处理单元有关的数据库中的临界值进行比较，以及用于依据在测量值和临界值之间的匹配发送信号，这个信号表示压缩机操作状态的异常。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述数据库包含矩阵，该矩阵的每一行都表示与具体的异常相关联的、与压缩机操作状态有关的所述参数的临界值。
5.如权利要求3所述的系统，其中所述测量单元包含与压缩机操作状态有关的至少一个所述参数的至少一个传感器。
全文摘要
一种用于监控往复式压缩机的系统，包含用于测量与压缩机的操作状态有关的参数的单元；以及处理单元，用于把这些测量参数的值与包含在与所述处理单元有关的数据库中的临界值进行比较。这个处理单元发送由在测量值和临界值之间的匹配确定的信号，这个信号表示压缩机操作状态中的异常。
文档编号F04B49/06GK1726345SQ200380106199
公开日2006年1月25日 申请日期2003年12月5日 优先权日2002年12月16日
发明者恩里科·卡拉梅 申请人:诺沃·皮戈农控股公司