Case study: Vibratie-bewakingssysteem voorkomt machineschade aan centrifugaalpompen

Vibratie-bewakingssysteem voorkomt schade aan centrifugaalpomp

In deze case study beschrijven we de situatie van een klant die op zeer korte termijn op zoek was naar een bewakingssysteem die met een analoge uitgang (4-20 mA) aangesloten zou kunnen worden op het DCS systeem. Het betreft een warmtestation in Rotterdam die warmte van een afvalverbrandingscentrale levert aan de stad.

Het gaat om een opstelling van zeven verticale centrifugaalpompen waar een resonantie frequentie aanwezig is van 58 Hz. Hierdoor ontstaat een verhoogt trillingsniveau dat vervolgens tot schade leidt in de zuig- en persleidingen. De klant wilde een oplossing in de vorm van een bewakingssysteem dat ervoor zorgt dat er, voordat er resonantie optreedt, een alarm getriggerd wordt bij een bepaalde frequentie (interval). In dit geval voordat de resonantie frequentie bereikt wordt.

Resonantie

Een voorwerp kan een ander voorwerp in trilling brengen doordat de trillingen worden doorgegeven via een tussenstof. Het voorwerp kan dan het ritme van de oorspronkelijk trillingen overnemen. Dit wordt ook wel resonantie genoemd. Resonantie treedt op bij bepaalde zogeheten eigenfrequenties; frequenties waarbij een staande golf kan optreden. Resonantie is iets wat bij machines voorkomen moet worden. De trillingen die ontstaan kunnen namelijk zorgen dat bepaalde machineonderdelen beschadigd worden, zoals het geval is bij deze klant. Het is dus belangrijk dat er een bewakingssysteem geplaatst wordt dat ervoor zorgt dat de resonantiefrequentie (in dit geval 58 Hz) niet bereikt wordt.

Wilcoxon General purpose accelerometer (786A)

Deze accelerometer is ideaal het monitoren van machinevibratie op een breed scala aan rotating equipment, waaronder pompen. Met een frequentierespons van 0,5 – 14.000 Hz (±5%) is deze general purpose accelerometer uitermate geschikt voor het meten van machinevibratie aan de centrifugaalpompen van de klant.

Wilcoxon intelligent transmitter (IT300)

De Wilcoxon IT300 maakt het mogelijk om vibratiesensoren direct te verbinden met een PLC, DCS of SCADA systeem. De IT300 voorziet (onder andere) accelerometers van stroom en meet het output signaal. De transmitter heeft een zeer breed frequentie respons van 0,2 – 20.000 Hz. Het is mogelijk om de transmitter op dergelijke wijze in te stellen dat een alarm wordt gegeven bij een bepaalde frequentie. Voor deze applicatie zou dit alarm gegeven moeten worden voordat een frequentie van 58 Hz bereikt wordt; de resonantie frequentie.

De transmitter wordt zo ingesteld dat de frequentie waarin resonantie plaatsvindt kan worden vermeden. Door een directe verbinding aan het DCS kan snel actie worden ondernomen wanneer een alarmsignaal wordt gegeven. Hierdoor kan schade aan de machine worden voorkomen als gevolg van vibratie, veroorzaakt door resonantie. Tevens beschikt de IT300 over twee onafhankelijke procesbanden met twee 4-20mA analoge uitgangen. Deze twee trillingsbanden kunnen worden ingesteld om bepaalde frequenties van de sensoren te meten (zie figuur 1). De output van de sensoren kan vervolgens worden gegeven als versnelling of snelheid.

Figuur 1 – De IT300 beschikt over twee onafhankelijke procesbanden met twee 4-20mA analoge uitgangen.