一种丙烷脱氢压缩机的振动监测方法与流程

本发明涉及石化生产监测技术领域，尤其是一种丙烷脱氢压缩机的振动监测方法。

背景技术：

目前，采用丙烷脱氢工艺制取丙烯已成为生产丙烯的重要产业链。丙烷脱氢工艺一般由原料预处理、反应、产品气压缩、低温分离和产品分离等单元组成。其中，丙烯压缩机由于其制冷等级多，与产品的深冷分离工艺深度集成，是丙烷脱氢装置较为重要的一个设备，其正常运行直接关系着丙烯的产量和质量。

压缩机出现异常的工作状态称为喘振，当压缩机发生喘振时，将出现整个压缩机管网的气流周期性振荡现象，将会使压缩机的性能显著恶化，气体的压力和流量产生大幅度脉动，加剧整个机组的振动。喘振会使压缩机的转子和定子的元件经受交变动应力，级间压力失调引起强烈的振动，使密封和轴承损坏，甚至会发生转子和定子元件相碰，气体外泄引起爆炸等恶性事故。

目前通用的预防作法是采用两段防喘振回路，分别由一段防喘振阀和二段防喘振阀控制。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服以上现有技术的缺陷，提供一种基于光纤振动传感技术的振动监测方法，实时监测压缩机的异常振动频率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种丙烷脱氢压缩机的振动监测方法,包括以下步骤，

第一步：光纤光栅传感，利用紫外光照射工艺，对特定部位的光纤纤芯进行紫外照射，使得该区域光纤纤芯的折射率发生周期性变化，从而制成特定中心波长的光纤光栅；

第二步：改变光纤光栅的反射波长，通过拉伸和压缩光纤光栅，改变光纤光栅的周期和有效折射率，从而改变光纤光栅的反射波长；

第三步：解调仪解调，宽带光源发出的光进入可调谐f-p滤波器，在锯齿波扫描电压的作用下，不同波长的光信号周期性地通过f-p滤波器，经耦合器分成两个支路，一路光经耦合器入射到传感光栅阵列中，另一路光经耦合器入射到f-p标准具中；

第四步：在上一步的传感光栅阵列中，当f-p滤波器的扫描波长与光纤光栅的反射波长一致时，采集光电检测器输出的电信号，当电信号最大时，记录相应的锯齿波电压，然后根据锯齿波电压与波长的关系得到反射波长的值，达到传感信号解调的目的；

第五步：抗电磁干扰测试。

优选地，光纤光栅将入射光中满足布拉格条件的某一特定波长的光部分或全部反射，相关公式如下：

λb＝2neffλ

其中，λb是被反射的波长，neff是光纤光栅的有效折射率，λ为光栅周期；

优选地，通过改变温度来改变光纤光栅的周期和有效折射率。

优选地，光纤光栅的中心波长和应变、温度呈线性关系。

优选地，经耦合器入射到传感光栅阵列中的一路光占比90％，阵列中所有光栅的布拉格反射波长均在f-p滤波器的扫描范围内，并且每个光栅的反射波长都不相同，以避免信号串扰。

优选地，经耦合器入射到f-p标准具中的另一路光占比10％，用来对可调谐f-p滤波器进行校准，以消除可调谐f-p滤波器腔长漂移对测量精度造成的影响。

本发明的一种丙烷脱氢压缩机的振动检测装置，其有益效果是：采用基于光纤振动传感技术的振动监测方法，在压缩机工作时的强电磁环境下，利用光纤振动传感器的抗电磁干扰特性，实现压缩机工作过程中的振动监测与fft频谱分析，实时监测压缩机的异常振动频率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是光纤光栅原理示意图；

图2是光纤光栅温度/应变特性曲线；

图3是光纤振动传感器无干扰条件下振动波形图；

图4是光纤振动传感器无干扰下fft图；

图5是光纤振动传感器在电子打火模拟放电干扰下的振动波形图；

图6是光纤光栅振动传感器在模拟放电干扰下的fft图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本步骤，因此其仅显示与本发明有关的构成。

一种丙烷脱氢压缩机的振动监测装置，包括以下步骤，

第一步：光纤光栅传感，光纤沿径向从里向外分为纤芯、包层、涂覆层三部分，我们利用紫外光照射工艺，对特定部位的光纤纤芯进行紫外照射，使得该区域光纤纤芯的折射率发生周期性变化，从而制成特定中心波长的光纤光栅，光纤光栅原理示意图如图1所示，光纤光栅其作用相当于一个有选择性的光谱反射镜，最主要的功能是能将入射光中满足布拉格条件的某一特定波长的光部分或全部反射，相关公式如下：

λb＝2neffλ

其中，λb是被反射的波长，neff是光纤光栅的有效折射率，λ为光栅周期。

第二步：改变光纤光栅的反射波长，通过拉伸和压缩光纤光栅，或者改变温度来改变光纤光栅的周期和有效折射率，从而改变光纤光栅的反射波长；

光纤光栅的中心波长和应变、温度呈线性关系，如图2所示的是光纤光栅温度/应变特性曲线，根据这些特性，可将光纤光栅制作成应变、温度、压力、加速度等多种传感器。

第三步：解调仪解调，在本解调系统中，宽带光源发出的光进入可调谐f-p滤波器，在锯齿波扫描电压的作用下，不同波长的光信号周期性地通过f-p滤波器，然后经耦合器分成两个支路，其中一路约90％的光经耦合器入射到传感光栅阵列中，阵列中所有光栅的布拉格反射波长必须全部在f-p滤波器的扫描范围内，并且每个光栅的反射波长都不相同，以避免信号串扰；另一路约10％的光则经耦合器入射到f-p标准具中，该支路用来对可调谐f-p滤波器进行校准，以消除可调谐f-p滤波器腔长漂移对测量精度造成的影响；

第四步：在上一步的传感光栅阵列中，当f-p滤波器的扫描波长与光纤光栅的反射波长一致时，光电检测器探测到的光能量最大，此时，采集光电检测器输出的电信号，当电信号最大时，记录相应的锯齿波电压，然后根据锯齿波电压与波长的关系得到反射波长的值，达到传感信号解调的目的；

第五步：抗电磁干扰测试；

50hz、5g加速度条件下光纤振动传感器在正常及有干扰条件下测得的波形对比如图3-6所示。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：

1.一种丙烷脱氢压缩机的振动监测方法，其特征是：包括以下步骤，

第一步：光纤光栅传感，利用紫外光照射工艺，对特定部位的光纤纤芯进行紫外照射，使得该区域光纤纤芯的折射率发生周期性变化，从而制成特定中心波长的光纤光栅；

第二步：改变光纤光栅的反射波长，通过拉伸和压缩光纤光栅，改变光纤光栅的周期和有效折射率，从而改变光纤光栅的反射波长；

第三步：解调仪解调，宽带光源发出的光进入可调谐f-p滤波器，在锯齿波扫描电压的作用下，不同波长的光信号周期性地通过f-p滤波器，经耦合器分成两个支路，一路光经耦合器入射到传感光栅阵列中，另一路光经耦合器入射到f-p标准具中；

第四步：在上一步的传感光栅阵列中，当f-p滤波器的扫描波长与光纤光栅的反射波长一致时，采集光电检测器输出的电信号，当电信号最大时，记录相应的锯齿波电压，然后根据锯齿波电压与波长的关系得到反射波长的值，达到传感信号解调的目的；

第五步：抗电磁干扰测试。

2.根据权利要求1所述的一种丙烷脱氢压缩机的振动监测方法，其特征是：光纤光栅将入射光中满足布拉格条件的某一特定波长的光部分或全部反射，相关公式如下：

λb＝2neffλ

其中，λb是被反射的波长，neff是光纤光栅的有效折射率，λ为光栅周期。

3.根据权利要求1所述的一种丙烷脱氢压缩机的振动监测方法，其特征是：通过改变温度来改变光纤光栅的周期和有效折射率。

4.根据权利要求1所述的一种丙烷脱氢压缩机的振动监测方法，其特征是：光纤光栅的中心波长和应变、温度呈线性关系。

5.根据权利要求1所述的一种丙烷脱氢压缩机的振动监测方法，其特征是：经耦合器入射到传感光栅阵列中的一路光占比90％，阵列中所有光栅的布拉格反射波长均在f-p滤波器的扫描范围内，并且每个光栅的反射波长都不相同，以避免信号串扰。

6.根据权利要求1所述的一种丙烷脱氢压缩机的振动监测方法，其特征是：经耦合器入射到f-p标准具中的另一路光占比10％，用来对可调谐f-p滤波器进行校准，以消除可调谐f-p滤波器腔长漂移对测量精度造成的影响。

技术总结
本发明公开了一种丙烷脱氢压缩机的振动监测方法，包括光纤光栅传感、改变光纤光栅的反射波长、解调和抗电磁干扰测试。采用基于光纤振动传感技术的振动监测方法，在压缩机工作时的强电磁环境下，利用光纤振动传感器的抗电磁干扰特性，实现压缩机工作过程中的振动监测与FFT频谱分析，实时监测压缩机的异常振动频率。

技术研发人员：高建;杨大明;顾道伟
受保护的技术使用者：江苏卓然智能重工有限公司
技术研发日：2020.02.25
技术公布日：2020.07.07