[发明专利]用于监测往复式压缩机的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于监测往复式压缩机的机械状态的系统和方法，并且更特别的是涉及通过测量压缩机组件的固有运行应变来测量超高压缩机气缸的动态性能的非侵入式系统和方法。

背景技术

低密度聚乙烯的生产需要利用非常高的压力。聚合压力能够高达50,000psi。为了实现这些压力，使用了高压往复式压缩机或者超高压缩机。在运行期间，监控超高压缩机气缸部件的机械状态对于确定维修要求是重要的。也就是说，超高压缩机容易产生与较低压力的往复式压缩机类似的问题，包括，例如气门故障，气门漏气，组装泄漏等等。用于压缩挥发性气体的柱塞由具有高耐压强度的材料构成，但是该材料是脆性的并且当破裂时通常会粉碎。由于压力不平衡，气门故障会导致过度的应力在压缩机运行机构上，或者会导致气门的松开块落入压缩机室中，引起在柱塞表面的金属与金属接触，这会导致柱塞的弯曲和最终的失效。这种失效会导致压缩机的机械损坏并且导致挥发性气体被释放，这些气体容易被点燃，从而导致在压缩机附近工作的人们产生安全问题。通过穿透该室，对高压进行直接测量来确定气缸性能是非常危险的。对气缸压力的了解会产生对阀和组装性能的洞察，并且可产生避免许多潜在的灾难情况的能力。

如在美国专利No.7056,097中描述的，使用安装在盖的螺栓或者连接螺栓上的应变仪，或者在盖和盖螺栓螺母之间的压缩负荷测量值，已经对压缩机组件进行了应变测量。

使用在所述公开文献中的负荷测量系统插入一个装置作为承重结构的部分，并且容易受到变形或者压碎，其单独地会成为安全问题。外部安装的应变仪需要表面的清洁，以支撑到应力元件的良好粘接。另外，这种应变仪是与温度相关的。而且，应变仪是较小的并且需要保护以继续存在于工业环境中，并且当安装在运行的压缩机上时遭受到周期性的应力作用。已经采用了夹合式应变组件，但是它们同样需要表面的清洁，并且由于接触面积在应力下，接触表面将随着时间并且在周期应力下“蠕变”。

发明内容

在本发明示例的实施例中，一个系统监测往复式压缩机的机械状态。该往复式压缩机包含压缩机机架，压力室和压力室盖，其中多个连接螺栓固定在压缩机机架和压力室盖之间。该监测系统具有固定到多个连接螺栓的一个上的传感器组件，该传感器组件包含延长部件和测量延长部件的延伸量的传感器，该延长部件设置为与一个连接螺栓的延伸一致地延伸。

在本发明的另一个示例的实施例中，用于监测往复式压缩机的机械状态的系统包括固定到多个连接螺栓的一个上的杆夹具；固定到一个连接螺栓上并且与杆夹具隔开的传感器夹具；安装在传感器夹具上的传感器；和在一端固定到杆夹具上并且在邻近传感器的相反端可移动地与传感器夹具连接的目标杆。采用传感器，通过测量目标杆相反端相对于传感器夹具的移动，可以测量一个杆螺栓的延伸量。

在本发明的又一个示例的实施例中，监测往复式压缩机的机械状态的方法包含以下步骤：(a)固定目标杆到多个连接螺栓的至少一个上；(b)测量目标杆的移动量；和(c)使目标杆的移动量与往复式压缩机的机械状态相关联。

附图说明

图1是具有用于监测其机械状态的附装系统的示例往复式压缩机的透视图；

图2是示出监测系统运行的横剖面视图；

图3是监测系统传感器的详细的横剖面视图。

具体实施方式

在此描述的系统和方法使用在压缩机组件的一些部分上的内在应变来确定气缸压力。由压力导致的内在应变会导致压缩机结构变长，并且在此描述的系统测量这些尺寸变化，这些尺寸变化与压力成线性比例。该系统运用类似于该压缩机的材料，从而使得增加温度的任何热膨胀效果得到补偿。在该结构的很大长度上测量应变允许具有相对低的灵敏度的应变仪上在传感器灵敏度上的显著增加。设置在气缸上的多个传感系统能够相加以增加灵敏度，并且可以平均会导致不平衡应变的气缸中的任何“摇摆”。“摇摆”是气缸组件的左右移动，其会导致在室的相对侧上的不相等的应变。在垂直方向上存在坚实的支撑和刚性，但是在水平方向上较少。

参见图1，示例的高压往复式压缩机10被示出。该压缩机10包含压缩机机架12，压力室14和压力室盖16。多个连接螺栓18固定在压缩机机架12和压力室盖16之间。压缩机10的使用和操作是已知的，其详细内容将不再描述。