【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于确定活塞式压缩机的密封装置的退化程度以及预测其剩余使用寿命的方法、一种用于活塞式压缩机的预防性维护系统、一种包括预防性维护系统的活塞式压缩机、一种计算机可读存储介质、以及该方法的用途，用于监测活塞式压缩机的密封装置的退化和/或用于预测活塞式压缩机的密封装置的剩余使用寿命和/或用于调整在活塞式压缩机的密封装置上发生的泄漏。
技术介绍
1、状态监测是对机器中的状态参数（振动、温度等）进行监测以识别指示发展中的故障的重大变化的过程。它是预测性维护的重要组成部分，也被称为“预防性维护”和“预测性维护”。预防性维护允许对维护工作进行规划或采取其他措施，以避免机器意外的停机时间或间接损坏及其后果。这可以提高生产系统的有效性，并且同时减少系统停机时间和维护成本。
2、对于诸如气体或气溶胶的流体的压缩，通常使用压缩机。在活塞式压缩机中，驱动单元生成的曲轴的旋转运动借助于连杆转换成一个或多个活塞的往复运动，其被用于压缩吸入压缩机单元的气体或气溶胶。由于设计，活塞受到在此过程中出现的力，这些力将活塞从每个冲程的终点的零速加速到冲程中间的高速，并且再回到零速。对于压缩循环的至少一部分，在通过打开至少一个气缸阀门将压缩气体或气溶胶释放到排出设备之前，压缩室由关闭的气缸阀门密封。由于其运动，这些阀门会受到一定程度的磨损。活塞杆密封系统，即所谓的密封件，用于活动的活塞杆上，以密封曲柄侧的工作腔。由于密封元件与往复的活塞杆的接触，因此会受到不断的磨损。
3、待压缩的气体或气溶胶从压缩机单元中不期望的逸出，特别是由
4、根据ep2458214a1已知一种使用压力传感器和振动传感器监测活塞式压缩机运行的方法。基于检测的设备内的压力和检测的压缩机的往复运动设备的振动，其中描述的保护系统计算气缸组件的刚度值，并且因此能够在运行期间相同地评估其结构完整性。在确定压缩机的状态偏离预先定义的标准状态后，保护系统还能够使压缩机被关闭。
5、ep3436877a1涉及一种用于对单独的机器部件进行振动诊断监测和评估的方法和设备。借助于频率分析仪进行频率分析，记录和评估机器振动的至少一个时间信号。然后将从频谱中提取的频率最大值分配给特定的机器部件，并将其与相应的机器部件的目标值数据、模型数据和/或参考数据进行比较。如果提取的频率最大值（其从当前测量的振动数据中确定）偏离机器部件的目标值数据、模型数据和/或参考数据，则会输出评估信息或警告信息。
6、然而，上述方法和系统的缺点事实上是，只有在其中一个计算值偏离理想值时用户才会被通知。用这些方法和系统无法实时传输剩余使用寿命和指示压缩机的密封元件的磨损程度。因此，仍然需要能够准确预测诸如密封元件等机器部件的未来状况和故障时间的方法和系统。此外，在预防性维护期间，经常是更换使用寿命长的部件的情况。这种过早的更换会导致不必要的成本，而且也不是可持续的。
7、根据现有技术中已知的还有由loukopoulos等人撰写的文章“abrupt faultremaining useful life estimation using measurement from a reciprocatingcompressor valve failure”（《机械系统与信号处理》，2019年，121期，359-372页），该文从所比较方法的准确性和精确性的角度，对评估往复运动压缩机的剩余使用寿命（rul）的不同方法的预后性能进行了比较。所讨论的预测方法是数据驱动方法，其中退化过程是利用历史信息建模的。用于计算的数据源自工业的活塞式压缩机，并从服务器上检索。这些数据因此并不是来自附属于压缩机或测量压缩机的传感器的实时原始数据。
8、然而，这种方法的缺点是，由于新的错误事件（即没有经过训练的情况），它们就会达到极限，而且预测的准确性通常取决于可用数据的数量和质量。
技术实现思路
1、基于上述现有技术，本专利技术基于消除现有技术中的这些问题和其他缺点，特别是提供一种方法，通过这种方法可以确定活塞式压缩机的密封装置的磨损程度，并可以成本效益高且可靠地预测其剩余使用寿命。
2、根据独立权利要求，该问题通过以下来解决：一种方法、一种用于活塞式压缩机的预防性维护系统、一种活塞式压缩机、一种计算机可读存储介质以及该方法的用途，用于监测活塞式压缩机的密封装置的磨损程度和/或用于预测活塞式压缩机的密封装置的剩余使用寿命和/或用于重新调整活塞式压缩机的密封装置发生的泄漏。有利的实施例和进一步的发展是从属权利要求保护的主题。
3、该问题特别是通过一种计算机实现的方法来解决，该方法用于确定磨损程度和用于预测活塞式压缩机的密封装置的剩余使用寿命。该方法包括以下步骤a）至h）：
4、a）提供活塞式压缩机的往复运动部件的振动数据。可替代地，也可以设想在根据本专利技术的方法中使用能够根据振动数据计算的特征。振动数据或能够据此计算的特征必须能够追溯到活塞式压缩机的往复运动部件的运动的特定位置（分段m）。
5、b）根据振动数据或能够据此计算的特征创建输入矩阵。输入矩阵具有由分段m的数量和采样次数n确定的维数（m×n）。
6、c）通过在输入矩阵上应用能够用于描述封闭系统中误差传播的模型，执行包括多个仿真步骤的仿真。每个仿真步骤生成输出矩阵。第n个仿真步骤的输出矩阵被用作第n+1个仿真步骤的输入矩阵。
7、d）可选地，为每个输出矩阵形成拉普拉斯矩阵，并计算相应的拉普拉斯矩阵的特征值。拉普拉斯矩阵特别可以通过将相应的输出矩阵与其转置矩阵相乘来获得。
8、e）可选地，计算输出矩阵与前一个仿真步骤的输出矩阵的归一化距离。
9、f）从输出矩阵的值中、或从可选步骤d）中形成的拉普拉斯矩阵的计算的特征值或从可选步骤e）中计算的归一化距离中选择精确的一个参数。所选的参数代表能够追溯到分段m的振动数据或能够据此计算的特征的同步性的度量。
10、g）确定必须执行的、直到所选的参数低于预先定义的接近零的阈值的仿真步骤的数量。基于输入矩阵中使用的振动数据或能够据此计算的特征的采样率，将执行的仿真结果（即确定的仿真步骤的数量）转换为时间单位。
11、h）以固定的离散间隔重复上述方法步骤a）至g），以获得大量仿真结果。
12、i）在每次新的仿真之后，考虑到过去的仿真结果，特别是借助于局部线性回归或另一合适的方法，使曲线适应所获得的仿真结果，并确定曲线与预先定义的下边界相交的未来时间点。下边界特别是穿过笛卡尔坐标系的零点的横坐标轴（x轴）。与仿真结果相适应的曲线与下边界相交的计算的时间点被视为故障发生，特别是完本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于确定活塞式压缩机（11）的密封装置（10）的磨损程度并预测其剩余使用寿命的计算机实现方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中拉普拉斯矩阵（6a）的第二最小特征值（6d）被选为参数（6c），并且其中预先定义的阈值（8a）近似为零，特别是阈值（8a）具有0.000025的量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所提供的振动数据（1a）或能够据此计算的特征（1b）是通过以下子步骤获得的：
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中只有在参数（6c）达到预先确定的、标志着密封装置（10）中不可逆的劣化过程的开始的临界值（8b）后，才对所选参数（6c）低于预先定义的阈值（8a）的时间（7）进行预测。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中应用于输入矩阵（3）的模型（4）是与时间相关的金兹堡-朗道模型（TDGL）。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，还包括数据传输步骤，用于将振动数据（1a）或特征（1b）传输到至少一个地面站（15）和/或将密封装置（10）的预测的剩余使用寿命传输到活塞式
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中密封装置（10）是对活塞杆密封的活塞杆密封件（10a）或限定压缩室的气缸阀门（10b）。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述方法的执行是在用户能够选择的时间或以固定的时间间隔自动开始的。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下子步骤：
10.一种用于与活塞式压缩机（11）一起使用的预防性维护系统（20），所述预防性维护系统（20）具有包括至少一个处理器（22）的计算设备（21），所述计算设备（21）被配置为：
11.根据权利要求10所述的预防性维护系统（20），进一步包括至少一个位置传感器（14），其被设计为检测活塞式压缩机（11）的往复运动部件（12）的位置，并通信耦合到所述计算设备（21）；以及至少一个振动传感器（13），其被设计为检测活塞式压缩机（11）的往复运动部件（12）的振动的时间信号x（t），并通信耦合到所述计算设备（21），所述计算设备（21）被配置为将检测的振动时间信号x（t）分成多个时间分段（1d），并形成相应的时间分段（1d）的平均振动值（2a），以确定的位置为基础，将往复运动部件（12）的运动分成优选地大小相等的多个分段M，以及将平均振动值（2a）分配给这些运动分段M，使得相应的平均振动值（2a）始终对应于往复运动部件（12）的相同运动分段M。
12.根据权利要求11所述的预防性维护系统（20），其中至少一个振动传感器（13）被设置在与往复运动部件（12）相关联的活塞式压缩机（11）的气缸盖（16）或十字头（17）上。
13.一种活塞式压缩机（11），包括根据权利要求10至12中任一项所述的预防性维护系统（20）。
14.根据权利要求14所述的活塞式压缩机（11），其被设计为具有垂直活塞运动的活塞式压缩机（11）。
15.一种包含计算机程序（31）的计算机可读存储介质（30），所述计算机程序（31）包括计算机可读程序代码（32），所述计算机可读程序代码被配置为在被计算机的至少一个处理器（22）执行时使处理器（22）执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
16.根据权利要求1至9中任一项所述的方法的用途，用于监测活塞式压缩机（11）的密封装置（10）的退化和/或用于预测活塞式压缩机（11）的密封装置（10）的剩余使用寿命，特别是预测剩余运行时间或更换日期和/或用于调整在活塞式压缩机（11）的密封装置（10）上发生的泄漏。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于确定活塞式压缩机（11）的密封装置（10）的磨损程度并预测其剩余使用寿命的计算机实现方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中拉普拉斯矩阵（6a）的第二最小特征值（6d）被选为参数（6c），并且其中预先定义的阈值（8a）近似为零，特别是阈值（8a）具有0.000025的量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所提供的振动数据（1a）或能够据此计算的特征（1b）是通过以下子步骤获得的：
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中只有在参数（6c）达到预先确定的、标志着密封装置（10）中不可逆的劣化过程的开始的临界值（8b）后，才对所选参数（6c）低于预先定义的阈值（8a）的时间（7）进行预测。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中应用于输入矩阵（3）的模型（4）是与时间相关的金兹堡-朗道模型（tdgl）。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，还包括数据传输步骤，用于将振动数据（1a）或特征（1b）传输到至少一个地面站（15）和/或将密封装置（10）的预测的剩余使用寿命传输到活塞式压缩机（11）的用户界面（11a），其中至少仿真步骤和对所选参数（6c）低于预先定义的阈值（8a）的时间（7）的预测是全部或部分地通过地面站（15）在地面上进行的。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中密封装置（10）是对活塞杆密封的活塞杆密封件（10a）或限定压缩室的气缸阀门（10b）。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述方法的执行是在用户能够选择的时间或以固定的时间间隔自动开始的。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下子步骤：
10.一种用于与活塞式压缩机（11）一起使用的预防性维护系统（20），所述预防性维护系统（20）具有包括至少一个处理器（22）的计算设备（21），所述计算设...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·拜，
申请(专利权)人：伯克哈特压缩机股份公司，
类型：发明
国别省市：
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