(57)【要約】  メカニカルシールを監視するための予測診断システム。システムは、メカニカルシールの摺動シール界面内の潤滑不良を自律的に検出する。システムは、１つ以上のセンサによって感知されたデータを監視し、摺動シール界面内の潤滑不良に関連する条件を診断するように構成された潤滑不良の故障モードロジックモジュールと、１つ以上のセンサによって感知されたデータを監視し、メカニカルシールシステム内で発生することが知られている特定の種類の機械的故障に関連する条件を診断するように構成された複数の他の故障モードロジックモジュールとを含む。潤滑不良の故障モードロジックモジュールは、複数の他の故障モードロジックモジュールのうちのどれが摺動シール界面内の潤滑不良に関連する条件の診断中に起動されるかを決定するように構成されている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メカニカルシールの摺動シール界面内の潤滑不良を自律的に診断する目的でメカニカルシールシステムを監視する方法であって、
前記メカニカルシールの近傍の音響放出データを感知することと、
前記感知された音響放出データのベースライン条件を確立することと、
摺動シール界面の近位の潤滑流体の温度を感知することと、
前記摺動シール界面の近位の前記潤滑流体の前記感知された温度のベースライン条件を確立することと、
前記メカニカルシールシステムが前記摺動シール界面に提供される潤滑流体の低流量を診断するように構成されているかどうかを判定することと、
前記感知された音響放出データが前記感知された音響放出データの前記確立されたベースライン条件を超えるかどうかを判定することと、
前記摺動シール界面の近位の前記潤滑流体の前記感知された温度が、前記摺動シール界面の近位の前記潤滑流体の前記感知された温度の前記確立されたベースライン条件を超えるかどうかを判定することと、
前記メカニカルシールシステムが前記潤滑流体の圧力反転を診断するように構成されているかどうかを判定することと、
前記メカニカルシールシステムが前記摺動シール界面の近傍のキャビテーションを診断するように構成されているかどうかを判定することと、
前記摺動シール界面内の潤滑不良が検出されたという通知をユーザに送信することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記メカニカルシールシステムを評価して、前記メカニカルシールシステムの故障の可能性を、前記メカニカルシールシステムの前記摺動シール界面内の潤滑不良、前記摺動シール界面に提供される潤滑流体の低流量、前記摺動シール界面の近位の潤滑流体の圧力反転、及び前記摺動シール界面の近傍で発生するキャビテーションのうちの少なくとも１つに関して判定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
個々の顧客のニーズ、特定の環境条件、及び／または前記メカニカルシールシステムの具体的な用途に適合させる目的で、発生の可能性が高いと判定されたメカニカルシールシステム故障に関連する動作条件を診断するように前記メカニカルシールシステムを適応させることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記メカニカルシールシステム内の潤滑不良の故障モードロジックモジュールを起動することをさらに含み、前記潤滑不良の故障モードロジックモジュールは、前記摺動シール界面内の潤滑不良に関連する条件を診断するように構成されている、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
潤滑流体の低流量の故障モードロジックモジュール、潤滑流体の圧力反転の故障モードロジックモジュール、及び前記摺動シール界面の近傍のキャビテーションの故障モードロジックモジュールのうちの少なくとも１つを起動することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記ユーザに送信される前記通知は、前記摺動シール界面内の前記潤滑不良の厳しさを示す、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記通知は、トラブルシューティング及び／または適切な措置を行って前記摺動シール界面内の前記潤滑不良を改善するためにユーザガイダンスを提供するように構成された推奨メッセージを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ユーザの通知後の経過時間を判定するためにタイマを開始することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記経過時間が所定の時間を超える場合にアラームメッセージを送信することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記所定の時間は、３０分以下である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記アラームメッセージは、前記メカニカルシールの推定残存耐用年数を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
メカニカルシールの摺動シール界面内の潤滑不良を自律的に検出するように構成されたメカニカルシールシステムであって、
固定ハウジングと回転軸との間の摺動シール界面を有するメカニカルシールと、
前記メカニカルシールの近傍の音響放出データ及び前記摺動シール界面の近傍の潤滑流体の温度を感知するように構成された１つ以上のセンサと、
前記１つ以上のセンサによって感知されたデータを監視し、前記摺動シール界面内の潤滑不良に関連する条件を診断するように構成された潤滑不良の故障モードロジックモジュールと、
前記１つ以上のセンサによって感知されたデータを監視し、メカニカルシールシステム内で発生することが知られている特定の種類の機械的故障に関連する条件を診断するように構成された複数の他の故障モードロジックモジュールであって、潤滑流体の低流量の故障モードロジックモジュール、潤滑流体の圧力反転の故障モードロジックモジュール、及び前記摺動シール界面の近傍のキャビテーションの故障モードロジックモジュールのうちの少なくとも１つを含む、複数の他の故障モードロジックモジュールと、を備え、
前記複数の故障モードロジックモジュールのうちの選択された故障モードロジックモジュールが、前記メカニカルシールシステム内の各故障モードロジックモジュールのそれぞれの特定の種類の機械的故障の発生の可能性に基づいて起動され、
前記潤滑不良の故障モードロジックモジュールは、前記複数の他の故障モードロジックモジュールのうちのどれが前記摺動シール界面内の潤滑不良に関連する条件の前記診断中に起動されるかを判定するように構成されている、メカニカルシールシステム。
【請求項１３】
前記複数の故障モードロジックモジュールのうちの前記選択された故障モードロジックモジュールは、個々の顧客のニーズ、特定の環境条件、及び／または前記メカニカルシールの具体的な用途に適合するように前記メカニカルシールシステムを適応させる目的で起動される、請求項１２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項１４】
前記複数の故障モードロジックモジュールのうちの前記選択された故障モードロジックモジュールが、前記メカニカルシールシステムの評価に基づいて起動され、前記メカニカルシールシステムの故障の可能性を、前記メカニカルシールシステムの前記摺動シール界面内の潤滑不良、前記摺動シール界面内の潤滑流体の低流量、前記摺動シール界面の近位の潤滑流体の圧力反転、及び前記摺動シール界面の近傍で発生するキャビテーションのうちの少なくとも１つに関して判定する、請求項１２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項１５】
前記摺動シール界面内の潤滑不良が検出されたとき、ユーザに通知が送信される、請求項１２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項１６】
前記通知は、前記摺動シール界面内の前記潤滑不良の厳しさを示す、請求項１５に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項１７】
前記通知は、トラブルシューティング及び／または適切な措置を行って前記摺動シール界面内の前記潤滑不良を改善するためにユーザガイダンスを提供するように構成された推奨メッセージを含む、請求項１５に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項１８】
前記潤滑不良の故障モードロジックモジュールは、前記通知が送信された後の経過時間を決定するように構成されたタイマを含む、請求項１２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項１９】
前記経過時間が所定の時間を超える場合にアラームメッセージが送信される、請求項１８に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項２０】
前記所定の時間は、３０分以下である、請求項１９に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項２１】
前記アラームメッセージは、前記摺動シール界面の推定残存耐用年数を含む、請求項１８に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項２２】
個々の顧客のニーズ、特定の環境条件、及び／または具体的な用途に適合するように適応されるように構成されたカスタマイズ可能な予測診断サブシステムを有するメカニカルシールシステムであって、
固定ハウジングと回転可能軸との間に設置されたメカニカルシールと、
前記メカニカルシールの近傍の圧力、温度、回転速度、振動、及び音響放出のうちの少なくとも１つを感知するように構成された複数の感知デバイスと、
複数の故障モードロジックモジュールであって、各故障モードロジックモジュールが、メカニカルシール内で発生することが知られている特定の種類の機械的故障に関連する複数の感知デバイスのうちの１つ以上によって感知されたデータを監視し、前記メカニカルシールシステム内の前記特定の種類の機械的故障の実際の発生に関する通知をユーザインターフェースを介してユーザに提供するように構成された、複数の故障モードロジックモジュールと、を備え、
前記複数の故障モードロジックモジュールのうちの特定のものは、個々の顧客のニーズ、特定の環境条件、及び／または前記メカニカルシールシステムの具体的な用途に適合するように前記予測診断サブシステムを適応させる目的で、前記ユーザインターフェースを介して選択的に起動される、メカニカルシールシステム。
【請求項２３】
前記メカニカルシールは、ポンプに動作可能に結合されている、請求項２２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項２４】
前記メカニカルシールが、中に潤滑流体が導入される少なくとも１つの摺動シール界面を含む、請求項２３に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項２５】
熱交換器、ブラダアキュムレータ、圧力容器、またはそれらの組み合わせのうちの１つを含む潤滑流体調整ユニットをさらに備える、請求項２４に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項２６】
前記複数の感知デバイスのうちの少なくとも１つは、前記ポンプの音響放出を監視するように構成されたセンサ、前記ポンプの振動及び／または回転速度を監視するように構成されたセンサ、前記ポンプの温度を監視するように構成されたセンサ、前記摺動シール界面を出る潤滑流体の温度及び／または圧力を監視するように構成されたセンサ、前記摺動シール界面に入る潤滑流体の温度及び／または圧力を監視するように構成されたセンサ、前記摺動シール界面の音響放出を監視するように構成されたセンサ、前記摺動シール界面内またはその近位の潤滑流体の温度及び／または圧力を監視するように構成されたセンサ、前記ブラダアキュムレータの近位の潤滑流体の温度及び／または圧力を監視するように構成されたセンサ、ならびに熱交換器の近位の潤滑流体の温度及び圧力を監視するように構成されたセンサ、のうちの少なくとも１つを含む、請求項２５に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項２７】
前記特定の種類の機械的故障は、前記メカニカルシールの摺動シール界面内の潤滑不良、前記摺動シール界面内の潤滑流体の低流量、前記潤滑流体の圧力反転、及び前記メカニカルシールの前記摺動シール界面の近傍で発生するキャビテーション、のうちの少なくとも１つである、請求項２２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項２８】
前記メカニカルシールシステムが、ＡＰＩ規格０１、０２、１１、１２、１３、１４、２１、２３、３１、３２、４１、５２、５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５４、６２、６５Ａ、６５Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ、７２、７４、７５、及び７６準拠システム、またはそれらの組み合わせのうちの１つである、請求項２２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項２９】
前記複数の感知デバイスは、前記複数の感知デバイスのうちの１つ以上によって感知されたデータを受信及び処理し、前記複数の感知デバイスのうちの１つ以上によって感知された前記データを１つ以上のサーバに伝送するように構成された１つ以上のデータアグリゲータに動作可能に結合されている、請求項２２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項３０】
前記複数の感知デバイスのうちの１つ以上によって感知された前記データは、前記１つ以上のサーバに無線で伝送される、請求項２９に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項３１】
前記通知は、略式通知、警報通知、アラーム通知、トリップ通知、ならびにトラブルシューティング及び既存の状態に対する適切な措置を行うためにユーザガイダンスを提供するように構成された推奨メッセージのうちの少なくとも１つを含む、請求項２２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項３２】
動作状態を検出し、動作中にユーザにリアルタイム健全性評価を提供するように構成されたメカニカルシールシステムであって、
固定ハウジングと回転軸とを含む回転デバイスと、
前記回転デバイスの前記固定ハウジングと前記回転軸との間に摺動シール界面を設けるように構成されたメカニカルシールと、
前記摺動シール界面内に潤滑流体を導入するように構成された潤滑流体調整ユニットと、
前記メカニカルシールシステムの動作状態を感知するように構成された複数のセンサと、
前記感知された動作状態を監視し、前記メカニカルシールシステム内で発生する特定の種類の機械的故障の可能性に関するフィードバックをユーザインターフェースを介したユーザへの通知により提供するように構成された複数の故障モードロジックモジュールと、を備え、
前記複数の故障モードロジックモジュールの各々は、個々の顧客のニーズ、特定の環境条件、及び／または前記メカニカルシールシステムの具体的な用途に適合するように起動または停止することができる、メカニカルシールシステム。
【請求項３３】
前記潤滑流体調整ユニットは、熱交換器、ブラダアキュムレータ、圧力容器、またはそれらの組み合わせのうちの１つの１つを含む、請求項３２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項３４】
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つは、前記ポンプの音響放出の監視、前記ポンプの振動及び／または回転速度の監視、前記ポンプの温度の監視、前記メカニカルシールを出る潤滑流体の温度及び／または圧力の監視、前記メカニカルシールに入る潤滑流体の温度及び／または圧力の監視、前記摺動シール界面の音響放出の監視、摺動シール界面内またはその近位の潤滑流体の温度及び／または圧力の監視、前記ブラダアキュムレータの近位の潤滑流体の温度及び／または圧力の監視、ならびに前記熱交換器の近位の潤滑流体の温度及び圧力の監視、のうちの少なくとも１つを行うように構成されている、請求項３３に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項３５】
前記特定の種類の機械的故障のうちの少なくとも１つは、前記摺動シール界面内の潤滑不良、前記摺動シール界面に提供される前記潤滑流体の低流量、前記潤滑流体の圧力反転、及び前記摺動シール界面内で発生する前記潤滑流体の近傍のキャビテーションを含む、請求項３２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項３６】
前記メカニカルシールシステムが、ＡＰＩ規格０１、０２、１１、１２、１３、１４、２１、２３、３１、３２、４１、５２、５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５４、６２、６５Ａ、６５Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ  ７２、７４、７５、及び７６準拠システム、またはそれらの組み合わせのうちの１つである、請求項３２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項３７】
前記複数のセンサは、前記感知された動作状態を受信及び処理し、前記感知された動作状態を１つ以上のサーバに伝送するように構成された１つ以上のデータアグリゲータに動作可能に結合されている、請求項３２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項３８】
前記感知された動作状態は、前記１つ以上のサーバに無線で伝送される、請求項３２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項３９】
前記通知は、略式通知、警報通知、アラーム通知、及びトリップ通知のうちの少なくとも１つを含む、請求項３２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項４０】
前記通知は、前記感知された動作状態の厳しさを示す、請求項３９に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項４１】
前記通知は、トラブルシューティング及び既存の状態に対する適切な措置を行うためにユーザガイダンスを提供するように構成された推奨メッセージを含む、請求項４０に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項４２】
メカニカルシールの被監視条件を、前記メカニカルシールの近位の潜在的に危険な動作環境から遠隔のエリアに無線で通信するように構成された予測診断サブシステムを有するメカニカルシールシステムであって、
固定ハウジングと回転可能軸との間に設置されたメカニカルシールと、
前記メカニカルシールの近傍の圧力、温度、回転速度、振動、及び音響放出のうちの少なくとも１つを感知するように構成された１つ以上の感知デバイスと、
前記１つ以上の感知デバイスによって感知されたデータを収集及び分析するように構成された遠隔位置のサーバと、
前記１つ以上の感知デバイスによって感知された前記データを前記遠隔位置のサーバに無線で通信するように構成されたデータアグリゲータであって、
産業環境内に設置するのに適した筐体、
前記１つ以上の感知デバイスによって感知された前記データを受信するように構成された１つ以上のセンサ入力端子、
前記１つ以上の感知デバイスによって感知された前記データをデジタル信号に変換するように構成された信号プロセッサ、及び
前記デジタル信号を前記サーバに無線で伝送するように構成された出力インターフェース、を含むデータアグリゲータと、を備えた、メカニカルシールシステム。
【請求項４３】
前記データアグリゲータは、前記１つ以上の感知デバイスによって感知されたデータをリアルタイムで受信するように構成されている、請求項４２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項４４】
前記筐体は、危険な環境内での使用に適している、請求項４２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項４５】
前記筐体は耐水性である、請求項４２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項４６】
前記筐体は防爆性である、請求項４２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項４７】
前記データアグリゲータは、前記潜在的に危険な動作環境に流入する電気エネルギーを制限するように構成されたツェナーダイオードを含む、請求項４２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項４８】
前記データアグリゲータは、合計１４個以上のセンサ入力端子を含む、請求項４２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項４９】
前記センサ入力端子は、圧力センサ及び／または温度センサの入力端子、振動センサの入力端子、音響放出センサの入力端子、及び回転速度センサの入力端子のうちの少なくとも１つを含む、請求項４８に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項５０】
前記信号プロセッサは、前記１つ以上の感知デバイスによって感知されたデータを処理し、前記出力インターフェースによって伝送されるべき前記データの量を低減するように構成されている、請求項４２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項５１】
前記１つ以上の感知デバイスによって感知されたデータを記憶するように構成されたメモリをさらに備える、請求項４２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項５２】
前記出力インターフェースは、少なくともスケジュールされた時間に、ランダムな時間に、及び前記サーバからの要求に応じて、前記デジタル信号を前記サーバに伝送する、請求項４２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項５３】
動作状態を検出し、動作中にユーザにリアルタイム健全性評価を提供するように構成されたメカニカルシールシステムであって、
回転デバイスの固定ハウジングと回転軸との間の摺動シール界面を有するメカニカルシールと、
前記メカニカルシールシステムの動作状態を感知するように構成された複数のセンサと、
前記感知された動作状態を収集及び分析するように構成されたサーバと、
前記１つ以上の感知デバイスによって感知された前記データを前記遠隔位置のサーバに無線で通信するように構成されたデータアグリゲータであって、
産業環境内に設置するのに適した筐体、
前記感知された動作状態を受信するように構成された１つ以上のセンサ入力端子、
前記感知された動作状態をデジタル信号に変換するように構成された信号プロセッサ、及び
前記デジタル信号を前記サーバに無線で伝送するように構成された出力インターフェース、を含むデータアグリゲータと、を備えた、メカニカルシールシステム。
【請求項５４】
前記データアグリゲータは、前記感知された動作状態をリアルタイムで受信するように構成されている、請求項５３に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項５５】
前記筐体は、危険な環境内での使用に適している、請求項５３に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項５６】
前記筐体は耐水性である、請求項５３に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項５７】
前記筐体は防爆性である、請求項５３に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項５８】
前記データアグリゲータは、前記潜在的に危険な動作環境に流入する電気エネルギーを制限するように構成されたツェナーダイオードを含む、請求項５３に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項５９】
前記データアグリゲータは、合計１４個以上のセンサ入力端子を含む、請求項３５に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項６０】
前記センサ入力端子は、圧力センサ及び／または温度センサの入力端子、振動センサの入力端子、音響放出センサの入力端子、及び回転速度センサの入力端子のうちの少なくとも１つを含む、請求項６０に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項６１】
前記信号プロセッサは、前記感知された動作状態を処理し、前記出力インターフェースによって伝送されるべき前記データの量を低減するように構成されている、請求項５３に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項６２】
前記感知された動作状態を記憶するように構成されたメモリをさらに備える、請求項５３に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項６３】
前記出力インターフェースは、少なくともスケジュールされた時間に、ランダムな時間に、及び前記サーバからの要求に応じて、前記デジタル信号を前記サーバに伝送する、請求項５３に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項６４】
メカニカルシールの摺動シール界面内の潤滑不良を自律的に診断する目的で、中間シール性能シミュレーションアルゴリズムに基づいて予期されるパラメータに関してメカニカルシールシステム内のシールの健全性状態を監視する方法であって、
前記メカニカルシールの近傍の音響放出データを感知することと、
前記感知された音響放出データのベースライン条件を確立することと、
摺動シール界面の近位の潤滑流体の温度を感知することと、
前記摺動シール界面の近位の前記潤滑流体の感知された温度のベースライン条件、前記感知された音響放出データのベースライン条件、及び前記潤滑流体の前記感知された温度のベースライン条件を、ベースラインパラメータと合わせて確立することと、
前記ベースラインパラメータを前記予期されるパラメータと比較することと、を含む、方法。
【請求項６５】
メカニカルシールシステム内の動作異常を自律的に診断する目的で、統合されたシール性能シミュレーションアルゴリズムに基づいて予期されるパラメータに関してメカニカルシールシステム内の１つ以上のシールの健全性状態を監視する方法であって、
前記メカニカルシールシステムの近傍の動作パラメータデータを感知することと、
前記感知された動作パラメータデータが前記メカニカルシールシステムが定常状態にあることを示すとき、前記感知された動作パラメータデータに基づいてベースライン条件パラメータを確立することと、
前記感知された動作パラメータデータが前記メカニカルシールシステムが定常状態にないことを示すとき、前記予期されるパラメータに基づいてベースライン条件パラメータを確立することと、
前記ベースライン条件パラメータを前記動作パラメータデータと比較することと、を含む、方法。
【請求項６６】
前記メカニカルシールシステムの近傍の動作パラメータデータを感知する前記ステップが、前記メカニカルシールシステム内の動作パラメータデータを感知することを含む、請求項６５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０１６年２月２３日に出願された米国仮出願第６２／２９８，８１４号、２０１６年２月２３日に出願された米国仮出願第６２／２９８，８３９号、２０１６年２月２３日に出願された米国仮出願第６２／２９８，８４８号、２０１６年２月２３日に出願された米国仮出願第６２／２９８，８５１号、２０１６年３月２日に出願された米国仮出願第６２／３０２，４５８号、及び２０１６年３月２日に出願された米国仮出願第６２／３０２，４５１号の利益を主張し、これらの各々は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、一般にメカニカルシールシステムに関する。より具体的には、本開示は、動作状態を検出し、メカニカルシールシステムのリアルタイム健全性評価及び予測診断を提供するように構成されたシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
メカニカルシールは、デバイス内の流体が漏れること及び／または外部の汚染物質がデバイスに入ることを阻止する目的で、ポンプ、ミキサーなどのデバイスの静的ハウジングと回転軸との間にシール界面を提供するように構成されたデバイスである。メカニカルシールは、回転軸と静的ハウジングとの間の隙間を密封しなければならない広範囲の産業用途、処理媒体、及び動作条件で用いられる。
【０００４】
図１を参照すると、従来技術のメカニカルシール１００の断面図が示されている。この図では、メカニカルシール１００は、固定ハウジング１０４と回転軸１０６との間の隙間１０２を通る流体及び汚染物質の流れを阻止するように構成されている。メカニカルシール１００は、一般に、環状固定リング１０８（一次リングとしても知られている）と環状回転リング１１０（噛合リングとしても知られている）と、一対のシールまたはグランド１１２、１１４（一般にＯリングなどのエラストマーシール要素であるが、当然ながらこれには限定されない）と、付勢部材１１６とを含む。図１に示すメカニカルシール１００は、単一対のシールリング１０８及び１１０を含むが、当技術分野で公知の様々なメカニカルシールは、例えば、米国特許第８，８５７，８１８号（本出願の出願人に譲渡されている）に記載されているダブルシールの実施形態などの追加的なシール界面を含んでもよく、同特許の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００５】
動作中、環状固定リング１０８は、ハウジング１０４に対して適所に固定されたままである。グランド１１２は、環状固定リング１０８とハウジング１０４との間に位置決めされ、これらの構成要素間の流体の流れを阻止する。環状回転リング１１０は、回転軸１０６と共に回転する。グランド１１４は、環状回転リング１１０と回転軸１０６との間に位置決めされ、これらの構成要素間の流体の流れを阻止する。
【０００６】
環状固定リング１０８と環状回転リング１１０の両方は、滑らかな接触シール面１０９、１１１を含み、それによって摺動シール界面１１８を形成する。したがって、メカニカルシール１００の使用により、流体が通常漏れるところの半径方向の隙間１０２を、回転軸１０６に垂直な平坦な摺動シール界面１１８によってシールすることができ、したがってシールがはるかに容易になる。
【０００７】
１つ以上のコイルバネ及び／またはベローズ構成などの付勢部材１１６を、回転軸１０６のボス１２０とグランド１１４及び／または環状回転リング１１０との間に位置決めして、浮動環状回転リング１１０を環状固定リング１０８に向かって付勢することができる。このようにして、付勢部材１１６は、小さい軸のたわみ、軸受公差に起因する軸運動、及び製造公差に起因する垂直方向のミスアライメントを受け入れることによって、接触シール面１０９、１１１間の接触を維持するのを助ける。
【０００８】
環状回転リング１１０が環状固定リング１０８に対して回転するので、当然ながら動作中にシール面１０９、１１１上にある程度の摩耗が生じる。特に、摺動シール界面１１８の磨耗は、摩擦及び発熱の存在下で加速され得る。シール面１０９、１１１の過度の磨耗は、最終的にメカニカルシール１００の故障を招く。
【０００９】
摩耗速度を遅くするために、しばしば潤滑流体またはバリア流体と呼ばれる潤滑剤が、シール界面１１８内に導入される。潤滑流体は、密封されるべき流体であってもよいし、シール界面１１８内に導入される別のバリア流体であってもよい。別の例では、シール界面は、密封された製品の蒸気、空気、または窒素などの乾燥ガスによって潤滑され得る。シール界面１１８内の潤滑剤の適当な膜厚及び流れを維持することは、シール面１０９、１１１の磨耗を最小限に抑える上で重要な側面である。したがって、シール面１０９、１１１の形状及び隙間１０２の幅は、潤滑剤の膜厚及び流れを決定する上で重要な役割を果たすので、これらの種類のメカニカルシールにおいて正確に制御される。
【００１０】
より先進的なメカニカルシールシステムは、二重または二重のメカニカルシールなどの複数のメカニカルシールを含むことができる。このようなメカニカルシールシステムには、複数の潤滑流体を設けることができる。例えば、いくつかのダブルシールシステムでは、第１のメカニカルシールは、シールされた製品の蒸気によって潤滑され、第２のメカニカルシールは、シールされた製品と適合する別の液体またはガスで潤滑される。場合によっては、シールされた製品の大気への漏れをさらに最小限に抑えるために、第２のメカニカルシールの潤滑流体をより高い圧力に維持することができる。
【００１１】
したがって、メカニカルシールシステムは、メカニカルシール自体だけでなく、外部リザーバ、液体潤滑シール用のブラダまたはピストンアキュムレータ、ガス潤滑シール用のガス調整ユニット（ＧＣＵ）用ガス処理ユニット（ＧＴＵ）などのシールサポートシステムも含むことができる。これらのユニットは、潤滑流体の適切な濾過、流れ管理、加熱、冷却、及び他の調整を提供する構成要素を含むことができる。メカニカルシールシステムは、シールを横切る流体の流れを適切に管理するのに必要な配管、管類、及び他の接続ユニット、ならびにそれに対してメカニカルシールが設置されるハウジング及び／またはデバイスも含むことができる。
【００１２】
すべての機械システムと同様に、最終的に、環状固定リング１０８及び年回転リング１１０は摩耗し、交換する必要がある。場合によっては、メカニカルシール１００の構成要素は、単にその耐用年数の終わりに達することになる。他の場合には、他の条件が、メカニカルシール１００内の構成要素の摩耗を早めることになる。これらの状態の一部としては、シール構成要素の誤った設置もしくは不適当なシール選択、軸方向のミスアライメントもしくは不適当な荷重の結果としてシール面が動作中に開くこと、フラッシング（脈流漏れ及びシールのびびりを引き起こす液体から蒸気への移行）、キャビテーション、または潤滑剤の薄膜の崩壊を招くことがある環境条件、が挙げられる。
【００１３】
生産能力を最大化し、ダウンタイムを最小限に抑えるには、回転機器の効率的な運用と保守が不可欠である。その上、予期しない破局的な機器故障により、人員が怪我をする可能性がある。幸いなことに、多くの場合、メカニカルシールシステムは、破局的な故障に先立って不調の兆候を示し始め、場合によっては、構成要素の残存耐用年数を示す。
【００１４】
従来の機器監視は、多くの場合、誰が定期的に機器を訪問し、騒音や漏れの観察を行い、加速度計による振動の示度を読み取るかに影響される。集められた情報は、次いで、メカニカルシール１００の全体的な健全性を示すトレンドを検出するために、機器上の履歴データと比較することができる。状態監視及び診断のための様々な方法が、国際標準化機構（ＩＳＯ）１７３５９：２０１１、ＣＯＮＤＩＴＩＯＮ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＡＮＤ  ＤＩＡＧＮＯＳＴＩＣＳ  ＯＦ  ＭＡＣＨＩＮＥＳ−ＧＥＮＥＲＡＬ  ＧＵＩＤＥＬＩＮＥＳ、及びＩＳＯ  １３３８１−１：２０１５、ＣＯＮＤＩＴＩＯＮ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＡＮＤ  ＤＩＡＧＮＯＳＴＩＣＳ  ＯＦ  ＭＡＣＨＩＮＥＳ−ＰＲＯＧＮＯＳＴＩＣＳで論じられており、これらの内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００１５】
この手順の１つの問題は、時間と労力のコストを伴うことである。別の問題は、機器が絶えず監視されているわけではなく、そのためフラッシング、キャビテーション、及び特定の環境条件の悪影響などの深刻な状態が警告なしに発生し得るという事実である。
【００１６】
より先進的な監視システムは、機器とメカニカルシール１００とのリアルタイム監視を可能にする１つ以上のセンサを用い得る。これらのセンサとしては、例えば、温度センサ、圧力トランスデューサ、及び加速度計が挙げられ得る。このようなセンサは、侵入型であって、固定ハウジング１０４内にプローブもしくはセンサを永久的もしくは一時的に挿入する必要があってもよく、または非侵入型であって、固定ハウジング１０４の外部もしくはメカニカルシールシステムの他の構成要素から感知されたデータを検出することができてもよい。このようなシステムは、監視されるべき機器が危険な位置にあるか、またはそのような機器へのアクセスが一般に妨げられる用途で特に有用である。このようなシステムの例は、米国特許第６，０８２，７３７号及び同第６，３２５，３７７号、及び米国特許公開第２０１３／０２７５０５６号及び同第２０１４／０１６１５８７号（すべて本出願の出願人に譲渡されている）に開示されており、その内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００１７】
例えば、その内容が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８，６５１，８０１号及び同第９，１４５，７８３号（本出願人に譲渡されている）に開示されているものなどの他のシステムは、それに対してメカニカルシールが設置されるポンプ、ミキサーなどのデバイスの監視をさらに提供することができる。このような先進的な監視システムは、被監視条件に応答して、メカニカルシール、シール支持システム、または他の構成要素の限定的な量の制御を提供することができる。例えば、監視システムは、メカニカルシールシステムの特定の動作パラメータを調節することによってメカニカルシール誤動作の影響を自動的に緩和するように構成された制御アルゴリズムを含む。
【００１８】
場合によっては、監視システムの様々なセンサは、メカニカルシールシステムが故障する可能性のある先に同定した１つ以上の方法を同定するのを助けるために設置される。メカニカルシールシステムが故障する可能性のある様々な方法は、故障モード・影響解析（ＦＭＥＡ）と呼ばれるプロセスを通じて決定され得る。ＦＭＥＡは、メカニカルシールシステムの設計において起こり得る故障の全てを同定するための段階的なアプローチである。「故障モード」という用語は、メカニカルシールシステムが故障する可能性のある方法またはモードを意味し、故障は、メカニカルシールシステムの性能及び／または寿命に悪影響を与える可能性があるあらゆる種類のエラーまたは欠陥を意味する。
【００１９】
メカニカルシールシステムの起こり得る故障モードが同定されると、同定された故障モードの帰結を理解するために、「影響解析」と呼ばれるプロセスを通じて、故障モードの影響が分析される。影響解析に基づいて、故障モードは、その帰結の厳しさ、発生頻度、及び検出容易性に従って優先順位が決定される。
【００２０】
ＦＭＥＡの全体的な目的は、最優先の故障モードから始めて、故障を排除または低減するための措置をとることである。したがって、ＦＭＥＡは、典型的には、予想される故障モードから守るために設計段階で使用される。ただし、ＦＭＥＡは、動作中に使用されてもよい。ＦＭＥＡは、国際電気標準会議（ＩＥＣ）規格６０８１２：２００６：ＡＮＡＬＹＳＩＳ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ  ＦＯＲ  ＳＹＳＴＥＭ  ＲＥＬＩＡＢＩＬＩＴＹ−ＰＲＯＣＥＤＵＲＥ  ＦＯＲ  ＦＡＩＬＵＲＥ  ＭＯＤＥ  ＡＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＳ  ＡＮＡＬＹＳＩＳ（ＦＭＥＡ）で論じられており、その内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２１】
特定のメカニカルシールシステムのＦＭＥＡにより優先順位の高い故障モードが明らかになると、故障モードが発生しているかどうか、または発生しそうであるかどうかを判定するのを助けるために、先進的な監視システムを通じて特定の動作条件を監視することができる。特に、メカニカルシールシステムの分野の専門家、例えば設計者、エンジニア、または技術者は、その経験に基づいて、優先順位の高い故障モードに関連する所定の動作条件に対して特定の閾値または限界を設定することができる。その後、動作中、被監視条件の閾値または限界を超えた場合、オペレータに警報することができる。
【００２２】
残念なことに、先進的な監視システムの個々のセンサによって提供される情報は、孤立しては、場合によってはメカニカルシールシステムの全体的な健全性に関する確定的な決定を行うには不十分であることが判明している。例えば、所定の閾値または限界を超える特定の動作条件は、特定の故障モードが発生していることを示し得るが、他の動作条件に基づくと、超過した閾値または限界は、全く異なる種類の故障またはイベントのきざしでもあり得る。複雑なメカニカルシールシステムは、複数の相互に関係する理由で故障を経験することが知られている。したがって、今日までに開発された先進的な監視システムは、故障及びメカニカルシールシステムの全体的な健全性を適当に診断するために、被監視メカニカルシールシステムについて必要レベルの知識を有する人間オペレータを必要とし得る。
【００２３】
人間オペレータは、抽象的に推論することができ、潜在的に自らの経験から情報を引き出すことができるという利点があるが、人間オペレータの有効性は、大量のセンサデータを消化できないことによって妨げられる可能性がある。例えば、状況によっては、関連データが人間オペレータによって誤って無視され、不適当な診断が行われることがある。他の状況では、メカニカルシールシステムの健全性に関する意思決定が遅れると、意思決定がもっと早く下されていれば故障を回避するために是正措置をとることができたであろうが、もはや差し迫った故障を回避することができないというシナリオにつながる可能性がある。
【００２４】
その上、このようなメカニカルシールシステムを設置及び運用するコストは、非常に高くなる可能性がある。第１に、優先順位の高い故障モードの条件の監視には、監視されるべきメカニカルシールシステムのために特別に設計された、カスタマイズされた先進的な監視システムを必要とする場合がある。このことは、監視されるべき機器が独特もしくは非標準であるとき、またはシステムを特定の用途に適応させることを必要とする特定の環境条件が存在する場合に、特に当てはまる。第２に、先進的な監視システムのオペレータは、潜在的な故障を適当に診断するために必要な知識を持っていなければならず、このことは、典型的により高い賃金を必要とする。
【００２５】
したがって、業界で必要とされているものは、適応され、カスタマイズされた先進的な監視メカニカルシールシステムを作製し、改善された信頼性及び向上した速度と共に自律的に運用し、それによってメカニカルシールシステムを動作中に人間オペレータによって絶えず監視する必要性を軽減することを可能にするシステム及び方法である。
【開示の概要】
【００２６】
本開示の実施形態は、改良された信頼性及び向上した速度を提供し、それによって、動作中の潜在的な故障を適当に診断するために、メカニカルシールシステムが必要な知識を有する人間オペレータによって絶えず監視される必要性を緩和する、先進的な自律監視メカニカルシールシステム及び方法に対する産業界のニーズを満たす。本開示の一実施形態は、複数の既製の故障モードロジックモジュールを含む。各故障モードロジックモジュールは、複数のセンサによって感知されたデータを監視し、メカニカルシールシステム内で発生することが知られているある特定の種類の機械的故障に関連する条件を診断するように構成することができる。複数の故障モードロジックモジュールの使用を通じて、多数の特定の種類の機械的故障を診断することができる。複数の故障モードロジックモジュールのうちの選択された故障モードロジックモジュールは、メカニカルシールシステムにおいて実際に発生している各特定の種類の機械的故障の発生の可能性に基づいて起動することができる。
【００２７】
複数の故障モードロジックモジュールのうちのどれがシステムに対して起動されるべきかを決定するために、メカニカルシールシステムを例えばＦＭＥＡによって評価して、どの特定の種類の機械的故障が最も発生する可能性が高いかを決定することができる。その後、個々の顧客のニーズ、特定の環境条件、及び／またはメカニカルシールシステムの具体的な用途に適合するように、複数の既製の故障モードロジックモジュールの各々を起動または停止することができる。その上、故障モードロジックモジュールは、必要に応じて起動することができるように予め作製されているので、そのようなシステムの設置は、ゼロから構築されたシステムの設置費用のほんの一部で行うことができる。
【００２８】
起動されている各故障モードロジックモジュールは、特定の種類の故障を予測し、一般にメカニカルシールシステムのリアルタイム健全性評価を提供する目的で、１つ以上の動作状態を検出及び分析するように構成されたロジック及び／または人工知能アルゴリズムを用いることができる。例えば、起動されている故障モードロジックモジュールは、そのモジュールが診断するように設計されている特定の種類の機械的故障に関連する条件の分析において、他の故障モードロジックモジュールのうちのどれが起動されているか（すなわち、どの特定の種類の機械的故障が発生する可能性が最も高いか）の知識を使用することができる。したがって、各故障モードロジックモジュールは、故障及びメカニカルシールシステムの全体的な健全性を適当に診断するために被監視メカニカルシールシステムについて必要レベルの知識を有する人間オペレータを必要とせずに、先進的な監視システムが故障を適当に診断し、メカニカルシールシステムの全体的な健全性に関する確定的な決定を行うことを可能にする一組のルールを含むことができる。したがって、一実施形態では、故障モードロジックモジュールは、一組の複雑なルールを通じて、これまで実行できなかった機能を先進的な監視メカニカルシールシステムによって実行するように構成されている。
【００２９】
本開示の一実施形態は、メカニカルシールの摺動シール界面内の潤滑不良を自律的に診断する目的でメカニカルシールシステムを監視する方法であって、メカニカルシールの近傍の音響放出データを感知することと、感知された音響放出データのベースライン条件を確立することと、摺動シール界面内またはその近位の潤滑流体の温度を感知することと、摺動シール界面内またはその近位の潤滑流体の感知された温度のベースライン条件を確立することと、メカニカルシールシステムが摺動シール界面に提供される潤滑流体の低流量を診断するように構成されているかどうかを判定することと、感知された音響放出データが感知された音響放出データの確立されたベースライン条件を超えるかどうかを判定することと、摺動シール界面内またはその近位の潤滑流体の感知された温度が、摺動シール界面内またはその近位の潤滑流体の感知された温度の確立されたベースライン条件を超えるかどうかを判定することと、メカニカルシールシステムが潤滑流体の圧力反転を診断するように構成されているかどうかを判定することと、メカニカルシールが摺動シール界面の近傍のキャビテーションを診断するように構成されているかどうかを判定することと、摺動シール界面内の潤滑不良が検出されたという通知をユーザに送信することと、を含む方法を提供する。
【００３０】
一実施形態では、方法は、メカニカルシールシステムを評価して、メカニカルシールシステムの故障の可能性を、摺動シール界面内の潤滑不良、摺動シール界面に提供される潤滑流体の低流量、摺動シール界面の近位の潤滑流体の圧力反転、及び摺動シール界面の近傍で発生するキャビテーションのうちの少なくとも１つに関して判定することをさらに含む。一実施形態では、方法は、個々の顧客のニーズ、特定の環境条件、及び／またはメカニカルシールシステムの具体的な用途に適合させる目的で、発生の可能性が高いと決定されたメカニカルシールシステム故障に関連する動作条件を診断するようにメカニカルシールシステムを適応させることをさらに含む。
【００３１】
一実施形態では、方法は、メカニカルシールシステム内の潤滑不良の故障モードロジックモジュールを起動することをさらに含み、潤滑不良の故障モードロジックモジュールは、摺動シール界面内の潤滑不良に関連する条件を診断するように構成されている。一実施形態では、方法は、潤滑流体の低流量の故障モードロジックモジュール、潤滑流体の圧力反転の故障モードロジックモジュール、及び摺動シール界面内のキャビテーションの故障モードロジックモジュールのうちの少なくとも１つを起動することをさらに含む。
【００３２】
一実施形態では、ユーザに送信される通知は、摺動シール界面内の潤滑不良の厳しさを示す。一実施形態では、通知は、トラブルシューティング及び／または適切な措置を行って摺動シール界面内の潤滑不良を改善するためにユーザガイダンスを提供するように構成された推奨メッセージを含む。一実施形態では、方法は、ユーザの通知後の経過時間を決定するためにタイマを開始することをさらに含む。一実施形態では、方法は、経過時間が所定の時間を超える場合にアラームメッセージを送信することをさらに含む。一実施形態では、所定の時間は３０分以下である。一実施形態では、アラームメッセージは、メカニカルシールの推定残存耐用年数を含む。
【００３３】
本開示の一実施形態は、メカニカルシールの摺動シール界面内の潤滑不良を自律的に検出するように構成されたメカニカルシールシステムを提供する。メカニカルシールシステムは、メカニカルシール、１つ以上のセンサ、潤滑不良故障モードロジックモジュール、及び複数の他の故障モードロジックモジュールを含むことができる。メカニカルシールは、固定ハウジングと回転軸との間の摺動シール界面を有することができる。１つ以上のセンサは、メカニカルシールの近傍の音響放出データ及び摺動シール界面内またはその近傍の潤滑流体の温度を感知するように構成することができる。潤滑不良故障モードロジックモジュールは、１つ以上のセンサによって感知されたデータを監視し、摺動シール界面内の潤滑不良に関連する条件を診断するように構成することができる。複数の他の故障モードロジックモジュールは、１つ以上のセンサによって感知されたデータを監視し、メカニカルシールシステム内で発生することが知られている特定の種類の機械的故障に関連する条件を診断するように構成することができる。複数の他の故障モードロジックモジュールは、潤滑流体の低流量の故障モードロジックモジュール、潤滑流体の圧力反転の故障モードロジックモジュール、及び／または摺動シール界面の近傍のキャビテーションの故障モードロジックモジュールのうちの少なくとも１つを含むことができる。複数の故障モードロジックモジュールのうちの選択された故障モードロジックモジュールは、メカニカルシールシステム内で実際に発生する各故障モードロジックモジュールのそれぞれの特定の種類の機械的故障の可能性に基づいて起動することができる。潤滑不良の故障モードロジックモジュールは、複数の他の故障モードロジックモジュールのうちのどれが摺動シール界面内の潤滑不良に関連する条件の診断中に起動されるかを決定するように構成することができる。
【００３４】
一実施形態では、複数の故障モードロジックモジュールのうちの選択された故障モードロジックモジュールが、個々の顧客のニーズ、特定の環境条件、及び／またはメカニカルシールの具体的な用途に適合するようにメカニカルシールシステムを適応させる目的で起動される。一実施形態では、複数の故障モードロジックモジュールのうちの選択された故障モードロジックモジュールが、メカニカルシールシステムの評価に基づいて起動され、メカニカルシールシステムの故障の可能性を、メカニカルシールシステムの摺動シール界面内の潤滑不良、摺動シール界面に提供される潤滑流体の低流量、摺動シール界面の近位の潤滑流体の圧力反転、及び／または摺動シール界面の近傍で発生するキャビテーションのうちの少なくとも１つに関して判定する。
【００３５】
本開示の一実施形態は、個々の顧客のニーズ、特定の環境条件、及び／または具体的な用途に適合するように適応されたカスタマイズ可能な予測診断サブシステムを有するメカニカルシールシステムを提供する。メカニカルシールシステムは、メカニカルシール、複数の感知デバイス、及び複数の故障モードロジックモジュールを含むことができる。メカニカルシールは、固定ハウジングと回転可能軸との間に設置することができる。複数の感知デバイスは、メカニカルシールの近傍の圧力、温度、回転速度、振動、及び音響放出のうちの少なくとも１つを感知するように構成することができる。複数の故障モードロジックモジュールはそれぞれ、メカニカルシール内で発生することが知られている特定の種類の機械的故障に関連する複数の感知デバイスのうちの１つ以上によって感知されたデータを監視し、メカニカルシールシステム内の特定の種類の機械的故障の実際の発生に関する通知をユーザインターフェースを介してユーザに提供するように構成することができる。複数の故障モードロジックモジュールのうちの特定のものは、個々の顧客のニーズ、特定の環境条件、及び／またはメカニカルシールシステムの具体的な用途に適合するように予測診断システムを適応させる目的で、ユーザインターフェースを介して選択的に起動される。
【００３６】
一実施形態では、特定の種類の機械的故障は、メカニカルシールの摺動シール界面内の潤滑不良、摺動シール界面内の潤滑流体の低流量、摺動シール界面の近位の潤滑流体の圧力反転、及び／または摺動シール界面の近傍で発生するキャビテーションのうちの少なくとも１つである。
【００３７】
一実施形態では、メカニカルシールシステムは、ＡＰＩ規格０１、０２、１１、１２、１３、１４、２１、２３、３１、３２、４１、５２、５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５４、６２、６５Ａ、６５Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ  ７２、７４、７５、及び／または７６準拠システム、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つである。一実施形態では、メカニカルシールシステムは、ポンプに動作可能に結合されている。一実施形態では、メカニカルシールは、中に潤滑流体が導入される少なくとも１つの摺動シール界面を含む。一実施形態では、メカニカルシールシステムは、熱交換器及びブラダアキュムレータを含む潤滑流体調整ユニットをさらに含む。
【００３８】
一実施形態では、複数の感知デバイスのうちの少なくとも１つは、ポンプの音響放出を監視するように構成されたセンサ、ポンプの振動及び／もしくは回転速度を監視するように構成されたセンサ、ポンプの温度を監視するように構成されたセンサ、摺動シール界面を出る潤滑流体の温度及び／もしくは圧力を監視するように構成されたセンサ、摺動シール界面に入る潤滑流体の温度及び／もしくは圧力を監視するように構成されたセンサ、摺動シール界面の音響放出を監視するように構成されたセンサ、摺動シール界面内もしくはその近位の潤滑流体の温度及び／もしくは圧力を監視するように構成されたセンサ、ブラダアキュムレータの近位の潤滑流体の温度及び／もしくは圧力を監視するように構成されたセンサ、ならびに／または熱交換器の近位の潤滑流体の温度及び圧力を監視するように構成されたセンサ、のうちの少なくとも１つを含む。
【００３９】
一実施形態では、複数の感知デバイスは、複数の感知デバイスのうちの１つ以上によって感知されたデータを受信及び処理し、複数の感知デバイスのうちの１つ以上によって感知されたデータを１つ以上のサーバに伝送するように構成された１つ以上のデータアグリゲータに動作可能に結合されている。一実施形態では、複数の感知デバイスは、複数の感知デバイスのうちの１つ以上によって感知されたデータを受信及び処理し、複数の感知デバイスの１つ以上によって感知されたデータを１つ以上のサーバに伝送するように構成された１つ以上のデータアグリゲータに動作可能に結合されており、１つ以上の複数の感知デバイスによって感知されたデータは、１つ以上のサーバに無線で伝送される。
【００４０】
一実施形態では、通知は、略式通知、警報通知、アラーム通知、トリップ通知、ならびにトラブルシューティング及び既存の状態に対する適切な措置を行うためにユーザガイダンスを提供するように構成された推奨メッセージのうちの少なくとも１つを含む。
【００４１】
本開示の一実施形態は、動作状態を検出し、動作中にユーザにリアルタイム健全性評価を提供するように構成されたメカニカルシールシステムを提供する。メカニカルシールシステムは、回転デバイス、メカニカルシール、潤滑流体調整ユニット、複数のセンサ、及び複数の故障モードロジックモジュールを含むことができる。回転デバイスは、固定ハウジングと回転軸とを含むことができる。メカニカルシールは、回転デバイスの回転軸内の固定ハウジングの間に摺動シール界面を設けるように構成することができる。潤滑流体調整ユニットは、摺動シール界面内に潤滑流体を導入するように構成することができる。複数のセンサは、メカニカルシールの動作状態を感知するように構成することができる。複数の故障モードロジックモジュールは、感知された動作状態を監視し、メカニカルシールシステム内で発生する特定の種類の機械的故障の可能性に関するフィードバックをユーザインターフェースを介したユーザへの通知により提供するように構成することができる。複数の故障モードロジックモジュールの各々は、個々の顧客のニーズ、特定の環境条件、及び／またはメカニカルシールシステムの具体的な用途に適合するように起動または停止することができる。
【００４２】
本開示の一実施形態は、メカニカルシールの被監視条件を、メカニカルシールの近位の潜在的に危険な動作環境から遠隔のエリアに無線で通信するように構成された予測診断サブシステムを有するメカニカルシールシステムを提供する。メカニカルシールシステムは、メカニカルシール、１つ以上の感知デバイス、遠隔位置のサーバ、及びデータアグリゲータを含むことができる。メカニカルシールは、回転可能軸の固定ハウジングの間に設置することができる。１つ以上の感知デバイスは、メカニカルシールの近傍の圧力、温度、回転速度、振動、及び／または音響放出のうちの少なくとも１つを感知するように構成することができる。遠隔位置のサーバは、１つ以上の感知デバイスによって感知されたデータを収集及び分析するように構成することができる。データアグリゲータは、１つ以上の感知デバイスによって感知されたデータを遠隔位置のサーバに無線で通信するように構成することができる。データアグリゲータは、防爆性筐体、１つ以上の感覚入力端子、信号プロセッサ、及び出力インターフェースを含むことができる。１つ以上の感覚入力端子は、１つ以上の感知デバイスによって感知されたデータを受信するように構成することができる。信号プロセッサは、１つ以上の感知デバイスによって感知されたデータをデジタル信号に変換するように構成することができる。出力インターフェースは、デジタル信号をサーバに無線で伝送するように構成することができる。
【００４３】
一実施形態では、データアグリゲータは、１つ以上の感知デバイスによって感知されたデータをリアルタイムで受信するように構成することができる。一実施形態では、防爆性筐体は、Ａｐｐａｒｅｉｌｓ  ｄｅｓｔｉｎｅｓ  ａ  ｅｔｒｅ  ｕｔｉｌｉｓｅｓ  ｅｎ  Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｓ  Ｅｘｐｌｏｓｉｂｌｅｓ（ＡＴＥＸ）ゾーン１環境内での使用に適したものであってもよい。一実施形態では、筐体は、耐水性であってもよい。一実施形態では、筐体は、アルミニウムで作製することができる。
【００４４】
一実施形態では、データアグリゲータは、潜在的に危険な動作環境に流入する電気エネルギーを制限するように構成されたツェナーダイオードを含むことができる。一実施形態では、データアグリゲータは、合計１４個の感覚入力端子を含むことができる。一実施形態では、センサ入力端子は、圧力センサ及び／または温度センサの８つの入力、振動センサの３つの入力端子、音響放出センサの２つの入力端子、及び回転速度センサの１つの入力端子を含むことができる。
【００４５】
一実施形態では、信号プロセッサは、１つ以上の感知デバイスによって感知されたデータを処理し、出力インターフェースによって伝送されるべきデータの量を低減するように構成される。一実施形態では、データアグリゲータは、１つ以上の感知デバイスによって感知されたデータを記憶するように構成されたメモリをさらに含む。一実施形態では、出力インターフェースは、少なくともスケジュールされた時間に、ランダムな時間に、及び／またはサーバによる要求に応じて、デジタルデータをサーバに伝送する。
【００４６】
本開示の一実施形態は、動作状態を検出し、動作中にユーザにリアルタイム健全性評価を提供するように構成されたメカニカルシールシステムを提供する。メカニカルシールシステムは、メカニカルシール、複数のセンサ、サーバ、及びデータアグリゲータを含むことができる。メカニカルシールは、固定ハウジングと回転デバイスの回転軸との間に摺動シール界面を有することができる。複数のセンサは、メカニカルシールシステムの動作状態を感知するように構成することができる。サーバは、感知された動作状態を収集及び分析するように構成することができる。データアグリゲータは、１つ以上の感知デバイスによって感知されたデータを遠隔位置のサーバに無線で通信するように構成することができる。データアグリゲータは、防爆性筐体、１つ以上のセンサ入力端子、信号プロセッサ、及び出力インターフェースを含むことができる。１つ以上の感覚入力端子は、感知された動作状態を受信するように構成することができる。信号プロセッサは、感知された動作状態をデジタル信号に変換するように構成することができる。出力インターフェースは、デジタル信号をサーバに無線で伝送するように構成することができる。
【００４７】
実施形態では、感知された値と比較するための閾値は、機械システムが定常状態にあるときに収集された感知されたデータに少なくとも部分的に基づいて決定される。実施形態では、比較のための閾値は、メカニカルシールシステムの設計及び既知の動作環境によって決定される予期されるパラメータに基づいて調節することができる。実施形態では、比較のための閾値は、統合されたシール性能シミュレーションアルゴリズムに少なくとも部分的に基づいて決定することができる。実施形態では、比較のための閾値は、機械システムが定常状態にあるときに収集された感知されたデータなしに決定することができる。
【００４８】
上記の概要は、本開示の例示される各実施形態またはすべての実装を説明することを意図しない。以下の図面及び詳細な説明は、これらの実施形態をより具体的に例示する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
本開示は、添付図面に関連して、本開示の様々な実施形態の以下の詳細な説明を考慮することにより、より完全に理解することができる。
【００５０】
【図１】従来技術のメカニカルシールを示す部分的な断面図である。
【図２】本開示の一実施形態によるメカニカルシールシステムを示す部分断面正面図である。
【図２Ａ】本開示の一実施形態による、図２のメカニカルシールシステムの一部を示す部分断面正面詳細図である。
【図３】本開示の一実施形態による予測診断サブシステムを示す概略図である。
【図４】本開示の一実施形態によるデータアグリゲータを示すブロック図である。
【図５Ａ−５Ｂ】本開示の一実施形態によるサーバを示すブロック図である。
【図６】本開示の一実施形態による潤滑不良の故障モードアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７Ａ】本開示の一実施形態によるダッシュボード通知及び推奨事項を示す。
【図７Ｂ】本開示の一実施形態によるダッシュボード通知及び推奨事項を示す。
【図８】本開示の一実施形態による予測診断サーバを動作させる方法を示す。
【図９】本開示の一実施形態によるメカニカルシールシステムにおける定常状態条件を検出する方法を示す。
【図１０】本開示の一実施形態による、メカニカルシールシステムが、定常状態条件が確立される前に過渡モードにおいてクリティカルな状態を監視し、オペレータに警報することを可能にする方法を示す。
【００５１】
本開示の実施形態は、様々な修正及び代替形態を受け入れることができるが、その詳細は、例として図面に示されており、詳細に説明される。しかしながら、本開示は、記載される特定の実施形態に本開示を限定するものではないことを理解されたい。むしろ、添付の請求項によって定義される本開示の趣旨及び範囲内に属するすべての修正、等価物、及び代替物をカバーすることを意図するものである。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１を参照すると、従来技術によるメカニカルシール１００が示されている。メカニカルシール１００の詳細は、背景技術の項で説明されている。他の実施形態では、メカニカルシール１００は、米国石油産業（ＡＰＩ）規格６８２準拠シールとすることができる。米国石油産業規格は、環境保護、健全なエンジニアリング及び運転プラクティス、ならびに安全かつ交換可能な機器及び材料に関する石油及び天然ガス業界の集合知を表すものである。ＡＰＩ規格プログラムは、米国規格協会（ＡＮＳＩ）の認定を受けており、ＡＰＩ規格の多くは州規制及び連邦規制に組み込まれている。
【００５３】
図２を参照すると、本開示の一実施形態によるメカニカルシール１００を含むメカニカルシールシステム２００が示されている。この実施形態では、メカニカルシールシステム２００は、米国石油産業（ＡＰＩ）規格５３Ｂ準拠システムとして示されている。他の企図されるメカニカルシールシステム２００は、ＡＰＩ規格０１、０２、１１、１２、１３、１４、２１、２３、３１、３２、４１、５２、５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５４、６２、６５Ａ、６５Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ、７２、７４、７５、及び７６準拠システム、またはＡＰＩ規格１１及び５２の組み合わせなどのそれらの組み合わせを含む。ＡＰＩ規格とメカニカルシールの配管計画の更なる詳細は、ＪＯＨＮ  ＣＲＡＮＥ，ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＳＥＡＬ  ＰＩＰＩＮＧ  ＰＬＡＮＳ，ＰＯＣＫＥＴ  ＧＵＩＤＥ（４ｔｈ  ｅｄ．）（２０１６）で見出すことができ、その内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００５４】
一実施形態では、メカニカルシールシステムは、遠心ポンプなどの回転機械２０４を含むことができる。回転機械２０４は、ハウジング２０６を含むことができる。ハウジング２０６は、インペラ２１０を収納するように構成された内部区画２０８を画定することができる。内部区画２０８は、吸引ノズル２１２及び排出ノズル２１４と流体連通することができる。インペラ２１０は、回転軸２１６に動作可能に結合され得、回転軸２１６は、駆動機構（図示せず）に動作可能に結合され得る。
【００５５】
流体漏れ及び／または内部区画２０８の流体への汚染物質の導入は、１つ以上のメカニカルシール１００によって阻止することができる。図２に示すように、メカニカルシールシステム２００は、２つのメカニカルシール１００Ａ／１００Ｂを含む。この実施形態では、内側シール１００Ａは、内部区画２０８の近位に位置決めされ、外側シール１００Ｂは、潤滑流体入口及び出口の近位に位置決めされ得る。
【００５６】
内側及び外側両方のシール１００Ａ／１００Ｂの摺動シール界面１１８によって生成される熱及び摩擦は、潤滑流体の導入によって冷却及び潤滑することができる。潤滑流体は、潤滑入口２１８においてメカニカルシール１００に入り、潤滑出口２２０においてメカニカルシール１００Ａ／１００Ｂを出ることができる。メカニカルシール１００Ａ／１００Ｂを出ると、潤滑流体は、導管２２２を通過して熱交換器２２４に至ることができる。一実施形態では、熱交換器２２４は、水または空気などの冷却流体による熱伝達を通じて潤滑流体を冷却するように構成することができる。導管２２２は、１つ以上のイベント２２６及び１つ以上の潤滑ブリード接続部２２８を含むことができる。
【００５７】
流体圧力は、ブラダアキュムレータ２３０によって熱交換器２２４の出口で潤滑流体に加えられ得る。外部供給源からの圧力は、ブラダチャージ接続部２３２を通じてブラダアキュムレータ２３０に印加することができる。ブラダアキュムレータ２３０は、例えば、１つ以上のゲージの形で、ブラダチャージ接続部２３２の近位の圧力及び／または温度インジケータ２３４を含むことができる。加圧された潤滑流体は、弁２３６を通って導管２３８に流入することができる。導管２３８は、バルブ付き潤滑剤充填接続部２４０をさらに含むことができる。
【００５８】
冷却及び加圧された潤滑流体は、導管２４２を通って潤滑入口２１８に流入することができる。導管２４２は、冷却及び加圧された潤滑流体の状態の視覚的表示を提供するように構成された１つ以上の温度、圧力、及び／または流れインジケータ２４４をさらに含むことができる。
【００５９】
一実施形態では、メカニカルシールシステム２００は、リアルタイムでメカニカルシールシステム２００を監視することを可能にするように構成された１つ以上のセンサ２０２を含むことができる。これらのセンサ２０２は、侵入型でも非侵入型でもよい。例えば、一実施形態では、米国特許第８，６５１，８０１号（先に参照により組み込まれている）のドライシール構成に示されているセンサなどの、１つ以上のセンサ２０２をメカニカルシール１００内に埋め込むことができる。図２に示すように、これらのセンサは、回転機械の音響放出を監視するように構成されたセンサ２０２Ａと、回転機械の振動及び／または回転速度を監視するように構成されたセンサ２０２Ｂと、回転機械の温度を監視するように構成されたセンサ２０２Ｃと、摺動シール界面を出る潤滑流体の温度及び／または圧力（あるいは、流出バリア流体出口温度及び／または圧力と呼ばれる）を監視するように構成されたセンサ２０２Ｄと、摺動シール界面に入る潤滑流体の温度及び／または圧力（あるいは、流入バリア流体入口温度及び／または圧力と呼ばれる）を監視するように構成されたセンサ２０２Ｅと、摺動シール界面の音響放出を監視するように構成されたセンサ２０２Ｆと、摺動シール界面内またはその近位の潤滑流体の温度及び／または圧力（あるいは、バリア流体温度及び圧力とも呼ばれる）を監視するように構成されたセンサ２０２Ｇと、ブラダアキュムレータの近位の潤滑流体の温度及び／または圧力を監視するように構成されたセンサ２０２Ｈと、熱交換器２０２Ｉの近位の潤滑流体の温度及び圧力を監視するように構成されたセンサと、を含む。他のセンサ２０２及びそれらの組み合わせも企図される。
【００６０】
図３を参照すると、メカニカルシールシステム２００は、メカニカルシールシステム２００の全体的な健全性を監視し、差し迫った故障の表示を提供するように構成された予測診断サブシステム３００をさらに含むことができる。１つ以上のセンサ２０２は、予測診断システム３００の構成要素として含めることができる。例えば、予測診断システム３００の一実施形態では、１つ以上のセンサ２０２を１つ以上のデータアグリゲータ３０２に動作可能に結合することができる。データアグリゲータは、１つ以上のセンサ２０２によって感知されたデータを受信及び処理し、感知されたデータを１つ以上のサーバ３０４に伝送するように構成することができる。サーバ３０４は、感知されたデータを使用して、メカニカルシールシステム２００の健全性に関する判定を行い、警報、通知、及び／または推奨メッセージを、プラント分散制御システム（ＤＣＳ）などの制御システム３０６及びローカルオペレータまたはユーザ３０８に提供することができる。一実施形態では、ローカルオペレータ３０８は、ローカルのハードワイヤード及び／もしくは無線インターフェース、または遠隔及び／もしくはウェブベースのインターフェースとすることができる。一実施形態では、サーバ３０４は、遠隔ユーザ３０８にデータを通信するように構成されたネットワーク３０７と連通していてもよい。予測診断システム３００の構成要素間の様々な通信リンクは、有線でも無線でもよい。
【００６１】
図４を参照すると、本開示の一実施形態によるデータアグリゲータ３０２のブロック図が示されている。データアグリゲータ３０２は、リアルタイムでセンサ２０２からデータを受信し、感知されたデータをサーバ３０４に伝送するように構成することができる。一実施形態では、データアグリゲータ３０２は、筐体４０２内に収容され、筐体４０２は、データアグリゲータ３０２の内部構成要素をその動作環境のしばしば厳しい環境条件から防御するのに役立ち得る。例えば、筐体４０２は、防爆性、及び／またはＡｐｐａｒｅｉｌｓ  ｄｅｓｔｉｎｅｓ  ａ  ｅｔｒｅ  ｕｔｉｌｉｓｅｓ  ｅｎ  Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｓ  Ｅｘｐｌｏｓｉｂｌｅｓ（ＡＴＥＸ）ゾーン１環境（すなわち、空気とガス、蒸気、もしくは霧の形の危険な物質との混合物からなる爆発性雰囲気が通常動作中に時折発生する可能性がある場所）内での使用に適したものとすることができる。実施形態では、防爆性筐体４０２は、内部爆発を封じ込め、周囲の雰囲気に点火することを回避することができる。筐体４０２は、防水または防火などの環境保護も提供することができる。一実施形態では、筐体４０２は、アルミニウムで作製することができる。他の実施形態では、十分な環境保護を提供する他の材料を使用することができる。
【００６２】
一実施形態では、データアグリゲータ３０２は、電力入力（図示せず）を含むことができる。一実施形態では、電力入力は、ＤＣ２４Ｖを受け取ることができる。他の電力入力も企図される。一実施形態では、データアグリゲータ３０２は、データアグリゲータ３０２を通じて危険な環境に流入する電気エネルギーを制限することができるツェナーダイオードなどの安全ダイオード（図示せず）を含むことができる。
【００６３】
一実施形態では、センサ入力インターフェース４０４は、１つ以上のセンサ２０２に動作可能に結合された有線または無線インターフェースとすることができる。データ取得エンジン４０６は、高速データ取得ボードを含むことができ、センサ入力インターフェース４０４から生の信号を受信するように構成することができる。一実施形態では、データ取得エンジン４０６は、１４個のセンサ２０２と通信するための１４個のセンサチャネルをサポートすることができる。例えば、一実施形態では、サポートされるセンサチャネルは、圧力センサまたは温度センサなどの当技術分野で公知の標準的センサのための８つの４〜２０ｍＡチャネル、振動センサのための３つのチャネル、音響放出センサのための２つのチャネル、及びタコメータまたは回転速度センサのための１つのチャネルを含むことができる。
【００６４】
信号処理エンジン４０８は、データ取得エンジン４０６によって受信されたアナログデータをデジタル信号に変換することができる。一実施形態では、信号処理エンジン４０８は、データアグリゲータ３０２から伝送されるべきデータの容量または量を低減するためにさらなる信号処理を行う。
【００６５】
一実施形態では、信号処理エンジン４０８からのデジタル信号は、出力インターフェース４１２を介したサーバ３０４へのバッチ伝送のためにメモリ４１０で待ち行列に入れられ得る。一実施形態では、出力インターフェース４１２は、規則的にスケジュールされた時間に、ランダムな時間に、またはサーバ３０４からの要求に応じて、デジタル信号を提供することができる。一実施形態では、出力インターフェース４１２は、有線イーサネット接続、ＷｉＦｉもしくは他の市販の無線を介した無線接続、またはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、パラレル、もしくは他の直接ケーブル接続などの他の直接有線接続を含むことができる。データアグリゲータ３０２は好ましくない環境に耐えるように物理的に構成されているので、サーバ３０４及びクライアント３０６などのシステム３００の他の構成要素は、危険な作業環境の内部または外部の安全なエリア内に位置付けることができる。
【００６６】
図５Ａを参照すると、本開示の一実施形態によるサーバ３０４の構成要素を示すブロック図が示されている。一実施形態では、サーバ３０４は、信号入力エンジン５０２、ユーザインターフェース５０４、故障モードトラッカーインターフェース５０６、メモリ５０８、及び１つ以上の故障モードトラッカー５１０を含むことができる。
【００６７】
信号入力エンジン５０２は、１つ以上のデータアグリゲータ３０２によって提供されるデータを受信することができる。一実施形態では、１つ以上のデータアグリゲータ３０２からのセンサデータは、信号入力エンジン５０２によって連続的に受信される。他の実施形態では、信号入力エンジン５０２は、１つ以上のデータアグリゲータ３０２に定期的に問い合わせる。別の実施形態では、１つ以上のデータアグリゲータ３０２は、所定の条件の場合にセンサデータを信号入力エンジン５０２にプッシュする。
【００６８】
メモリ５０８は、信号入力５０２によって受信されたデータ、及び予測診断システム３００内で生成された他のデータ、例えば故障モードトラッカーインターフェース５０６またはユーザインターフェース５０４内で生成されたデータを、一時的または永続的に記憶するように構成することができる。
【００６９】
ユーザインターフェース５０４は、サーバ３０４に直接接続された入力及び出力デバイス、ならびに／またはウェブクライアント、モバイルアプリケーション、もしくはサーバ３０４とのオペレータ対話を提供する他のインターフェースなどの１つ以上の遠隔クライアントインターフェースを含むことができる。一実施形態では、ユーザインターフェース５０４は、プログラム制御及び／またはサーバ３０４との対話を可能にするアプリケーションプログラミングインターフェースを含むことができる。一実施形態では、ユーザインターフェース５０４は、警報、健全性状態の通知、及び／または推奨事項をプラントＤＣＳ３０６及び／またはローカルもしくは遠隔のユーザ／オペレータ３０８にプッシュすることができる。
【００７０】
故障モードトラッカーインターフェース５０６は、１つ以上の故障モードトラッカー５１０の登録及び起動を可能にすると共に、起動された故障モードトラッカー５１０と通信するように構成することができる。各故障モードトラッカー５１０は、１つ以上の予想される種類の故障を予測し、一般にメカニカルシールシステム２００のリアルタイム健全性評価を提供する目的で、１つ以上の動作状態を検出及び分析するように構成することができる。各予測診断システム３００で登録及び起動される具体的な故障モードトラッカー５１０は、監視されているメカニカルシールシステム２００の具体的なシステム要件及び環境条件に依存し得る。
【００７１】
図５Ａに示すように、一実施形態では、予測診断システム３００は、潤滑不良の故障モードトラッカー５１０Ａ、低／無流量の故障モードトラッカー５１０Ｂ、逆圧の故障モードトラッカー５１０Ｃ、及び／またはキャビテーションの故障モードトラッカー５１０Ｄを含むことができる。他の故障モードトラッカー５１０も企図される。したがって、選択された故障モードトラッカー５１０の登録及び起動は、個々の顧客のニーズ、特定の環境条件、またはシステム２００の具体的な用途に比類なく適合するように、予測診断システム３００をメカニカルシールシステム２００に対して適応させ、またはカスタマイズすることを可能にする。
【００７２】
図５Ｂを参照すると、各故障モードトラッカー５１０は、故障モードトラッカーインターフェース５０６とサーバインターフェース５１８との間の通信を介してセンサデータを受信するように構成することができる。場合によっては、受信されるセンサデータは、ある期間にわたって受信されるセンサデータを表すように時間的要素を含むことができ、これは、被追跡信号５１２と呼ぶことができる。一実施形態では、故障モードトラッカー５１０は、故障モードロジックモジュール５１６に従って被追跡信号５１２を１つ以上の所定の閾値５１４と比較するように構成することができる。警報、通知、推奨事項、及び／または他のデータは、故障モードロジックモジュール５１６によって生成することができ、次いでサーバインターフェース５１８を介してサーバ３０４に伝送し返すことができる。一実施形態では、故障モードトラッカーを１つ以上の別個の位置に配置することができ、それにより、故障モードトラッカーインターフェース５０６及びサーバインターフェース５１８は、ネットワークまたは直接通信リンクを介して通信するように構成される。
【００７３】
故障モードトラッカー５１０は、個々の故障モードのロジック及び閾値基準をカプセル化し、所与のメカニカルシールシステム２００の適切な故障モードのみを有するようにサーバ３０４を構成することを可能にする。一実施形態では、故障モードトラッカー５１０は、メカニカルシールシステム２００の設置時または始動中にサーバ３０４上で起動することができる。一実施形態では、故障モードトラッカー５１０は、いつでも起動または停止することができる。一実施形態では、構成の詳細は、サーバ３０４から、またはローカルで記憶されている構成ファイルを介して、または遠隔のネットワーク位置から受信することができる。一実施形態では、サーバ３０４は、オペレータが構成の詳細を提供、変更、または削除することを可能にするユーザインターフェース要素を提供することができる。一実施形態では、サーバ３０４は、いつでも１つ以上の故障モードトラッカー５１０から起動ステータス及び／または状態ステータスを要求することができる。
【００７４】
ポンプシステム２００などの複雑なシステムは、複数の相互に関連する理由で故障を経験する可能性がある。任意のメカニカルシールシステム２００の潜在的な故障は、そのシールシステムの設計及び動作環境に固有であり得る。本開示の実施形態は、潜在的な故障を同定するために、ＦＭＥＡまたは他の診断または予後分析の結果を使用することができる。加えるに、類似の属性を有するシールシステムに関係する実際の故障または他の事象が分析されるので、任意の所定のシールシステムに関するより良い予測を行うことができる。
【００７５】
図６を参照すると、本発明の一実施形態による、潤滑不良の故障モードトラッカー５１０Ａの故障モードロジックモジュール５１６によって実行されるアルゴリズムを示すフローチャートが示されている。６０００では、定常状態センサデータが、故障モードトラッカーインターフェース５０６によって伝送され、サーバインターフェース５１８によって受信される。定常状態センサデータを確立することに関する更なる詳細は、図８〜図９を参照して論じる。
【００７６】
潤滑不良の故障モードトラッカー５１０Ａの一実施形態では、受信された定常状態データは、（センサ２０２Ｆの）音響放出信号及びバリア流体温度信号（例えば、センサ２０２Ｄ、２０２Ｅ、及び／または２０２Ｇ）を含むことができる。センサデータは、ある期間にわたって受信されるセンサデータを表すように時間的要素をさらに含むことができ、これは、被追跡信号５１２として集成または保存することができる。被追跡信号５１２は、故障モードロジックモジュール５１６に通信することができる。
【００７７】
一実施形態では、故障モードトラッカーインターフェース５０６は、予測診断システム３００内の故障モードトラッカー５１０Ａ〜Ｄの起動ステータスを、起動されている各故障モードトラッカー５１０にさらに通信する。例えば、潤滑不良の故障モードトラッカー５１０Ａの一実施形態では、故障モードトラッカーインターフェース５０６は、低／無流量の故障モードトラッカー５１０Ｂ、逆圧の故障モードトラッカー５１０Ｃ、キャビテーションの故障モードトラッカー５１０Ｄが起動されているかどうかをサーバインターフェース５１８に通信する。
【００７８】
６００２では、低／無流量の故障モードトラッカー５１０Ｂが起動されているかどうかについての判定が行われる。低／無流量の故障モードトラッカー５１０Ｂが起動されている場合、６００４において、受信されたシール音響放出信号の振幅が、確立されたベースラインシール音響放出信号の振幅と比較される。受信されたシール音響放出信号の振幅が確立されたベースラインシール音響放出信号の振幅以下である場合、６００６において、インターフェース潤滑不良の故障モードが検出されないと判定され、６０００が繰り返される。
【００７９】
受信されたシール音響放出信号の振幅が確立されたベースラインシール音響放出信号の振幅よりも大きい場合、６００８において、キャビテーションの故障モードトラッカー５１０Ｄが起動されているかどうかについての判定が行われる。キャビテーションの故障モードトラッカー５１０Ｄが起動されている場合、６０１０において、インターフェース潤滑不良の故障モードは検出されないと判定され、６０００が繰り返される。キャビテーションの故障モードトラッカー５１０Ｄが起動されていない場合、６０１８において、インターフェース潤滑不良の故障モードが検出されたと判定される。
【００８０】
６００２に戻って、低／無流量の故障モードトラッカー５１０Ｂが起動されていない場合、６０１２において、受信されたシール音響放出信号の振幅が、ベースラインシール音響放出信号の確立された振幅と比較される。受信されたシール音響放出信号の振幅が確立されたベースラインシール音響放出信号の振幅以下である場合、６０１０において、インターフェース潤滑不良の故障モードが検出されないと判定され、６０００が繰り返される。
【００８１】
受信されたシール音響放出信号の振幅が確立されたベースラインシール放射信号の振幅よりも大きい場合、６０１４において、受信されたバリア流体温度が確立されたバリア流体温度ベースラインと比較され、６０１６において、逆圧のトラッカー５１０Ｃが起動されているかどうかについての判定が行われる。一実施形態では、これらの活動は同時に実行される。受信されたバリア流体温度が確立されたバリア流体温度ベースライン以下であるか、または逆圧のトラッカー５１０Ｃが起動されていない場合、６０１０において、インターフェース潤滑不良の故障モードは検出されないと判定され、６０００が繰り返される。
【００８２】
受信されたバリア流体温度が確立されたバリア流体温度ベースラインよりも大きく、逆圧のトラッカー５１０Ｃが起動されていない場合、アルゴリズムは６００８に進み、キャビテーションの故障モードトラッカー５１０Ｄが起動されているかどうかを判定する。キャビテーションの故障モードトラッカー５１０Ｄが起動されている場合、６０１０において、インターフェース潤滑不良の故障モードは検出されないと判定され、６０００が繰り返される。キャビテーションの故障モードトラッカー５１０Ｄが起動されていない場合、６０１８において、インターフェース潤滑不良の故障モードが検出されたと判定される。
【００８３】
インターフェース潤滑不良の故障モードが検出されたと判定された場合、６０２０において、通知及び／または推奨メッセージがユーザに送信される。６０２２では、タイマが、６０２０の通知及び／または推奨メッセージの送信以降の経過時間を決定するために開始される。経過時間が所定の時間制限を超え、適切な措置がとられず、かつ／または状態が持続している場合、６０２４において、アラームメッセージがユーザに送信される。一実施形態では、所定の時間制限は３０分とすることができるが、他の所定の時間制限も企図される。一実施形態では、アラームメッセージは、シール面の残存耐用年数を示すことができる。所定の時間制限内に適切な措置がとられ、かつ／またはインターフェース潤滑不良の故障モードの検出のための条件が持続している場合、６０００が繰り返される。
【００８４】
本教示の方法で使用される個々のステップは、本教示が動作可能にとどまる限り、任意の順序で、かつ／または同時に実行され得ることを理解されたい。一実施形態では、他の比較を使用することができる。例えば、比較されるべき値が妥当な公差値内で等しい場合、値は、第１の値が第２の値より小さいか（上述のように）、または第２の値より大きいかのように扱うことができる。
【００８５】
一実施形態では、通知は、情報通知、警報通知、アラーム通知、トリップ通知、ならびに／またはトラブルシューティング及び既存の状態に対する適切な措置を行うためにユーザもしくはオペレータガイダンスを提供し得る推奨メッセージを含むことができる。通知は、レポートされる状態及び／または故障の厳しさをさらに示し得る。一実施形態では、通知は、携帯電話、携帯電子デバイス、電子メール、または他の方法などの様々なシステムによって、プラントＤＣＳ３０６及び／またはローカルもしくは遠隔のオペレータ３０８に配信することができる。一実施形態では、通知の配信方法は、通知の厳しさに基づいて変更することができる。
【００８６】
一実施形態では、ユーザインターフェース５０４は、１人以上のユーザが好ましい通知位置及びスタイルを構成することを可能にすることができる。ユーザインターフェース５０４は、それぞれテキスト、グラフィックス、メニュー、ウィンドウ、ユーザ入力フィールド及び／または他のユーザインターフェース要素を含む１つ以上の視覚的要素を含む、１つ以上の画面を含むことができる。
【００８７】
図７Ａ〜Ｂを参照すると、本開示の一実施形態によるダッシュボード通知及び推奨事項７０２が、示されている。一の実施形態では、ダッシュボード７０２は、ユーザによってカスタマイズすることができる。ユーザ選択領域７０４は、今現在ログインしているユーザを表示し、異なるユーザを選択することを可能にすることができる。ダッシュボード７０２は、１つの以上の画面７０２間のナビゲーションを可能にするメニュー７０６をさらに含むことができる。
【００８８】
図７Ａに示されているのは、複数のシールシステムの状態監視情報の概観を提供するダッシュボード画面である。ナビゲーションペイン７０８は、位置及び関連付けられたデバイスによってグループ化された複数のシールシステムを表示するツリービューを含む。一実施形態では、他の組織化の仕組みを使用することができ、ユーザが選択可能であってもよい。一実施形態では、アクティブな警報をレポートしているシールシステムのみがナビゲーションペイン７０８に表示される。図７Ａに示すように、あるデバイスを選択すると、概要画面７１０を表示することができ、概要画面７１０は、選択されたデバイスに関連付けられた各シールシステムの状態の概観を提供することができる。概要領域７１２は、被監視シールシステム（または他のアセット）に関する概要情報を表示することができる。レポート領域７１４は、ユーザが、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｗｏｒｄまたはポータブルドキュメントフォーマット（ＰＤＦ）などのユーザ選択形式でレポートをダウンロードすることを可能にすることができる。他の形式も企図される。フィルタ領域７１６は、表示を単純化するために、ユーザが表示されるアセットをフィルタリングすることを可能にすることができる。
【００８９】
詳細領域７１８は、概要画面７１０によって表示されるアセットのシール詳細７２０を表示することができる。シール詳細７２０は、稼動時間などのシールメトリクス及び位置を含むことができる。シール詳細７２０は、もしあれば、各シールについての通知７２２も含むことができる。詳細領域７１８は、各シールのステータスインジケータ７２４をさらに含むことができる。図７Ａに示すように、ステータスインジケータ７２４は、ストップライト要素を提示することができ、緑は問題が存在しないことを示し、黄色及び／または赤は様々な厳しさの通知の存在を示す。ステータスインジケータ７２４は、緑のチェックマーク及び赤の厳しさレベルを示す「Ｘ」などの、ステータスレベルの区別のためのアイコンも含むことができる。
【００９０】
図７Ｂは、本開示の一実施形態による選択されたシールシステムの健全性評価ビュー７２６を示す。一実施形態では、概要画面７１０またはナビゲーションペイン７０８上でシールシステムを選択することによって健全性評価ビュー７２６にアクセスすることができる。健全性評価ビュー７２６は、ステータスインジケータ７２４を含むことができる。健全性評価ビュー７２６は、健全性評価概観７２８も含むことができ、健全性評価概観７２８は、今現在の通知の簡単な概要を含むことができる。健全性評価ビュー７２６は、予後情報が利用可能であれば、予後７３０と、アクティブな通知に基づく推奨措置７３２とを含むことができる。健全性評価ビュー７２６は、１つ以上の故障モードトラッカー５１０によって提供されるステータスインジケータを提示する、１つ以上のステータスインジケータ７３４をさらに含むことができる。一実施形態では、非アクティブな故障モードトラッカーは、７３４ｃのようにグレー表示されてもよい。一実施形態では、健全性トレンド７３６を提供することができ、健全性トレンド７３６は、ある期間にわたる健全性指標及び通知を含むことができる。
【００９１】
図８を参照すると、本開示の一実施形態による予測診断サーバ３０４を動作させる方法が示されている。８００２において、予測診断システム３００の構成が、例えばユーザインターフェース５０４またはメモリ５０８から受信される。予測診断システム３００の構成情報は、例えば、メカニカルシール１００の種類及び位置ならびに様々なセンサ２０２の種類及び位置を含めて、監視及び追跡されるべきメカニカルシールシステム２００の環境条件及び他の属性を含むことができる。予測診断システム３００の構成情報は、各メカニカルシールシステム２００に対する１つ以上の故障モードトラッカー５１０の割り当て及び／または登録、ならびに各故障モードトラッカー５１０によって監視または追跡されるべき個々のセンサ２０２のマッピング及び／または指定をさらに含むことができる。
【００９２】
８００４では、１つ以上のセンサ２０２が、各それぞれのセンサ２０２によって測定される条件が所定の正常動作許容範囲内にとどまる定常状態条件を得るために監視される。８００４における定常状態条件を得るための監視に関するさらなる詳細は、図９及び付随するテキストに開示されている。８００８では、８００４で確立された定常状態条件を使用して一組の閾値を確立することができる。一実施形態では、確立されたベースライン及び閾値は、メモリ５１４内の故障モードトラッカー５１０内に格納され得る。
【００９３】
８０１０では、１つ以上のセンサ２０２からのデータを、１つ以上の割り当てられた及び／または登録された故障モードトラッカー５１０に通信することができる。１つ以上の故障モードトラッカー５１０は、センサデータを確立された一組の閾値と比較することができる。８０１２では、該当する場合、１つ以上の故障モードトラッカー５１０は、特定の閾値を超えたという警報または通知を出すことができる。
【００９４】
故障モードトラッカー５１０は、通知を故障モードトラッカーインターフェース５０６にプッシュすることができる。８０１４では、通知をユーザに通信することができ、かつ／または８０１６では、メカニカルシールシステム２００を調節するための推奨事項をユーザに通信することができる。一実施形態では、メカニカルシールシステム２００を調節するための通知及び／または推奨事項は、ユーザインターフェース５０４を介してユーザに通信することができる。例えば、一実施形態では、警報、通知及び／または推奨事項は、ダッシュボード７０２によって通信することができる（図７Ａ〜Ｂに示すように）。
【００９５】
８０１２、８０１４、及び／または８０１６に示される条件に基づいて、１つ以上の割り当て及び／または登録された故障モードトラッカー５１０は、センサデータを比較してベースライン条件を確立し、８０１８において、定常状態の被監視センサ条件に中断があったかどうかを判定することができる。被監視センサ条件が定常状態にとどまっている場合、８０１０が繰り返され得る。定常状態が継続している間、８０１０において無期限に故障モードトラッカー５１０にデータを伝送することができる。あるいは、被監視センサ条件がもはや定常状態にない場合、一組の新しいベースライン及び／または一組の新しい閾値を確立する目的で８００４が繰り返され得る。
【００９６】
図９を参照すると、定常状態８００４のセンサデータを監視するステップが、本開示の一実施形態に従って示されている。９００２では、信号データが所定の監視期間にわたって監視される。一実施形態では、監視期間は３０分である。他の実施形態では、監視期間は３０分よりも長くても短くてもよい。９００４、９００６、９００８、９０１０、及び９０１２では、１つ以上のセンサ２０２によって感知される様々な被監視条件を評価し、監視期間中にそれらが逸脱したかどうかを判定する。一実施形態では、被監視信号は、回転軸の回転速度（測定されるセンサ２０２Ｂ）、チャンバ圧力（すなわち、摺動シール界面の両側の潤滑流体の圧力）（センサ２０２Ｄ及び２０２Ｅを介して測定される）、バリア圧力（すなわち、摺動シール界面内またはその近位の潤滑流体の圧力）（センサ２０２Ｇを介して測定される）、及びフラッシュ温度（すなわち、メカニカルシールを出る潤滑流体の温度）（センサ２０２Ｄを介して測定される）、音響放出（センサ２０２Ｆを介して測定される）とすることができる。必要に応じて、代替信号を監視してもよい。
【００９７】
一実施形態では、信号９００４、９００６、９００８、９０１０、及び９０１２の各々の定常状態は、被監視条件が監視期間中の被監視条件の計算された移動平均の１０パーセント以内にとどまるかどうかをチェックすることによって決定することができる。他の実施形態では、被監視条件が所定の正常動作許容範囲内にとどまるかどうかを判定する他の方法を用いることができる。
【００９８】
信号９００４、９００６、９００８、９０１０、及び９０１２のいずれかが安定していない場合、９０１６において、定常状態は監視期間中に達成されていないとみなされ、９００２を再開することができる。あるいは、信号９００４、９００６、９００８、９０１０、及び９０１２の全てが安定している場合、９０１４において、メカニカルシールシステム２００は定常状態にあると考えることができる。
【００９９】
したがって、定常状態において、メカニカルシールシステム２００は、感知される条件が「整定」されて、メカニカルシールが動作しているデューティ条件に固有のベースラインデータを取るのを待つ。次いで、ベースラインデータを使用して、メカニカルシールシステム２００の健全性評価を行うのに必要な閾値を確立または調節する。
【０１００】
実施形態では、閾値は、当技術分野で知られているような中間（または統合）シール性能シミュレーションアルゴリズムに少なくとも部分的に基づいて決定することができる。シール性能シミュレーションアルゴリズムは、１組以上の予期されるパラメータを生成することができる。実施形態では、故障モードモジュールは、閾値を決定するために、予期されるパラメータを利用可能であればベースラインデータと比較することができる。この統合により、シール性能シミュレーションアルゴリズムによってモデル化された理論上の理想的なシステムからの検出された偏差、及びシステムの実際の運転条件を考慮した閾値の決定が可能になる。
【０１０１】
図１０を参照すると、本発明の一実施形態による、システム２００が、定常状態条件に達する前に、または新しい定常状態条件を確立することができる前のデューティサイクルの変化中に、過渡モードにおいてクリティカルな状態を監視し、オペレータに警報することを可能にする方法が示されている。いくつかの故障モードロジックモジュールは閾値の存在とは独立して動作するが、他の故障モードロジックモジュールは確立された閾値に依存して安全動作限界外の動作を運転者に警報する。過渡モードでは、ベースラインデータは、閾値を調節するために利用可能ではない。代わりに、メカニカルシールシステム２００は、メカニカルシールの健全性の推定値を提供するために、所定の閾値を利用する。
【０１０２】
９０５０では、信号データが所定の監視期間にわたって監視される。９０５２では、メカニカルシール及びポンプが定常状態にあるかどうかの判定が行われる。メカニカルシール及びポンプが定常状態にある場合、９０５４において、メカニカルシールシステム２００は定常状態診断モードに入る。９０５６では、健全性評価を、取得されたデータ及びデューティ調節された閾値に基づいて行うことができ、閾値は、例えば、図９に示すプロセスを通じて確立することができる。その後、９０５８において、システム評価出力をユーザに配信することができる。
【０１０３】
あるいは、メカニカルシール及びポンプが定常状態にない場合、９０６０において、メカニカルシールシステム２００は過渡診断モードに入る。９０６２では、所定の閾値に基づいて健全性評価を行うことができる。その後、９０５８において、システム評価出力をユーザに配信することができる。
【０１０４】
本教示の方法で使用される個々のステップは、本教示が動作可能にとどまる限り、任意の順序で、かつ／または同時に実行され得ることを理解されたい。さらに、本教示の装置及び方法は、本教示が動作可能にとどまる限り、任意の数または全ての記載された実施形態を含むことができることを理解されたい。
【０１０５】
一実施形態では、予測診断システム３００及び／またはその構成要素もしくはサブシステムは、コンピューティングデバイス、マイクロプロセッサ、モジュール、及び他のコンピュータまたはコンピューティングデバイスを含むことができ、これらは、デジタルデータを入力として受け入れ、入力を命令またはアルゴリズムに従って処理するように構成され、結果を出力として提供する任意のプログラマブルデバイスであり得る。一実施形態では、本明細書で論じるコンピューティングデバイス及び他のこのようなデバイスは、コンピュータプログラムの命令を実行するように構成された中央処理装置（ＣＰＵ）であってもよく、それを含んでもよく、それを収容してもよく、またはそれに結合されていてもよい。したがって、本明細書で論じるコンピューティングデバイス及び他のこのようなデバイスは、基本的な算術演算、論理演算、及び入出力操作を実行するように構成される。
【０１０６】
本明細書で説明するコンピューティングデバイス及び他のデバイスは、メモリを含むことができる。メモリとしては、命令またはアルゴリズムを実行するための空間を提供するだけでなく、命令自体を記憶するための空間を提供するために、結合されるコンピューティングデバイスまたはプロセッサによって要求される揮発性または不揮発性メモリが挙げられ得る。一実施形態では、揮発性メモリとして、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、またはスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）が挙げられ得る。一実施形態では、不揮発性メモリとしては、例えば、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリ、強誘電体ＲＡＭ、ハードディスク、フロッピーディスク、磁気テープ、または光ディスクストレージが挙げられ得る。これらの実施形態は例としてのみ与えられているものであり、本開示の範囲を限定することを意図しないため、前述のリストは、使用することができるメモリの種類を決して限定するものではない。
【０１０７】
一実施形態では、システムまたはその構成要素は、様々なモジュールまたはエンジンを備え、または含むことができ、様々なモジュールまたはエンジンの各々は、機能または一組の機能を自律的に実行するように作製され、プログラムされ、構成され、または他の方法で変更される。本明細書で使用される「エンジン」という用語は、ハードウェアを使用して、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）もしくはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などにより実装された実世界のデバイス、構成要素、もしくは構成要素の配置として、またはマイクロプロセッサシステム及び特定の機能を実装するようにエンジンを変更し、（実行されている間）マイクロプロセッサシステムを特定目的デバイスに変換する一組のプログラム命令などによるハードウェアとソフトウェアとの組み合わせとして、定義される。エンジンはまた、この２つの組み合わせとして実装されてもよく、特定の機能はハードウェアのみにより容易にされ、他の機能はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによって容易にされる。いくつかの実装形態では、エンジンの少なくとも一部、場合によっては全ては、オペレーティング・システム、システム・プログラム、及びアプリケーション・プログラムを実行するハードウェア（例えば、１つ以上のプロセッサ、メモリもしくはドライブ・ストレージなどのデータ記憶デバイス、ネットワーク・インターフェース・デバイス、ビデオ・デバイス、キーボード、マウス、もしくはタッチ・スクリーン・デバイスなどの入出力機能）で構成された１つ以上のコンピューティングプラットフォームのプロセッサ（複数可）上で、適切な場合にはさらにマルチタスキング、マルチスレッディング、分散（例えば、クラスタ、ピア−ピア、クラウドなどの）処理、または他のこのような技術を使用してエンジンを実装しながら、実行されてもよい。したがって、各エンジンは、物理的に実現可能な様々な構成で実現することができ、そのような制限が明示的に出されない限り、本明細書に例示される特定の実装に一般に限定されるべきではない。加えるに、エンジンそのものは複数のサブエンジンで構成することができ、各サブエンジンはそれぞれ独自のエンジンとみなすことができる。その上、本明細書で説明する実施形態では、様々なエンジンの各々は、定義された自律的機能に対応する。しかしながら、他の企図される実施形態では、各機能を複数のエンジンに分散することができることを理解されたい。同様に、他の企図される実施形態では、複数の定義された機能は、これらの複数の機能を、場合によっては他の機能と並行して、実行する単一のエンジンによって実装されてもよく、または本明細書中の例に具体的に例示される一組のエンジン間で異なって分散されてもよい。
【０１０８】
システム、デバイス、及び方法の様々な実施形態は、本明細書に記載されている。これらの実施形態は、例としてのみ与えられ、特許請求の範囲に記載された発明の範囲を限定することを意図するものではない。その上、記載された実施形態の様々な特徴を様々な方法で組み合わせて、多数の追加的な実施形態を生み出し得ることを理解されたい。その上、開示された実施形態と共に使用するために様々な材料、寸法、形状、構成、及び位置などが記載されているが、特許請求の範囲に記載された発明の範囲を超えることなく、開示されたもの以外の他のものが利用されてもよい。
【０１０９】
当業者であれば、実施形態は、上記の個々の実施形態に例示されたものよりも少ない特徴を含むことができることを認識するであろう。本明細書に記載された実施形態は、様々な特徴が組み合わされ得る方法の網羅的な提示を意図するものではない。したがって、実施形態は、相互に排他的な特徴の組み合わせではない。むしろ、実施形態は、当業者によって理解されるように、異なる個々の実施形態から選択された異なる個々の特徴の組み合わせを含むことができる。その上、一実施形態に関して説明された要素は、別段の記載がない限り、そのような実施形態で説明されていない場合でも、他の実施形態で実装することができる。従属請求項は、特許請求の範囲において１つ以上の他の請求項との特定の組み合わせを指すことができるが、他の実施形態は、従属請求項と他の各従属請求項の主題との組み合わせ、または１つ以上の特徴と他の従属請求項もしくは独立請求項との組み合わせも含むことができる。特定の組み合わせが意図されていないと述べられていない限り、そのような組み合わせが本明細書において提案される。さらに、請求項が独立請求項に直接依存しない場合でも、請求項の特徴を任意の他の独立請求項に含めることも意図される。
【０１１０】
その上、本明細書において、「一実施形態」、「実施形態」、または「いくつかの実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明した特定の特徴、構造、または特性が、本教示の少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。本明細書の様々な場所における「一実施形態では」という表現の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているとは限らない。
【０１１１】
上記の文献を参照することによるいかなる取り込みも、本明細書の明示的開示に反する主題が組み込まれないように限定される。上記の文献を参照することによるいかなる取り込みも、その文献に含まれる請求項が参照により本明細書に組み込まれないようにさらに限定される。上記の文献を参照することによるいかなる取り込みも、本明細書に明示的に含まれていない限り、その文献に提供された定義が参照により本明細書に組み込まれないようにさらに限定される。
【０１１２】
特許請求の範囲の解釈において、特定の用語「手段」または「ステップ」が請求項に記載されていない限り、米国特許法第１１２条第６項の規定は援用されないことが明示的に意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ−５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年10月24日(2018.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メカニカルシールの摺動シール界面内の潤滑不良を自律的に診断する目的でメカニカルシールシステムを監視する方法であって、
前記メカニカルシールの近傍の音響放出データを感知することと、
前記感知された音響放出データのベースライン条件を確立することと、
摺動シール界面の近位の潤滑流体の温度を感知することと、
前記摺動シール界面の近位の前記潤滑流体の前記感知された温度のベースライン条件を確立することと、
前記メカニカルシールシステムが前記摺動シール界面に提供される潤滑流体の低流量を診断するように構成されているかどうかを判定することと、
前記感知された音響放出データが前記感知された音響放出データの前記確立されたベースライン条件を超えるかどうかを判定することと、
前記摺動シール界面の近位の前記潤滑流体の前記感知された温度が、前記摺動シール界面の近位の前記潤滑流体の前記感知された温度の前記確立されたベースライン条件を超えるかどうかを判定することと、
前記メカニカルシールシステムが前記潤滑流体の圧力反転を診断するように構成されているかどうかを判定することと、
前記メカニカルシールシステムが前記摺動シール界面の近傍のキャビテーションを診断するように構成されているかどうかを判定することと、
前記摺動シール界面内の潤滑不良が検出されたという通知をユーザに送信することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記メカニカルシールシステムを評価して、前記メカニカルシールシステムの故障の可能性を、前記メカニカルシールシステムの前記摺動シール界面内の潤滑不良、前記摺動シール界面に提供される潤滑流体の低流量、前記摺動シール界面の近位の潤滑流体の圧力反転、及び前記摺動シール界面の近傍で発生するキャビテーションのうちの少なくとも１つに関して判定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
個々の顧客のニーズ、特定の環境条件、及び／または前記メカニカルシールシステムの具体的な用途に適合させる目的で、発生の可能性が高いと判定されたメカニカルシールシステム故障に関連する動作条件を診断するように前記メカニカルシールシステムを適応させることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記メカニカルシールシステム内の潤滑不良の故障モードロジックモジュールを起動することをさらに含み、前記潤滑不良の故障モードロジックモジュールは、前記摺動シール界面内の潤滑不良に関連する条件を診断するように構成されている、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
潤滑流体の低流量の故障モードロジックモジュール、潤滑流体の圧力反転の故障モードロジックモジュール、及び前記摺動シール界面の近傍のキャビテーションの故障モードロジックモジュールのうちの少なくとも１つを起動することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記ユーザに送信される前記通知は、前記摺動シール界面内の前記潤滑不良の厳しさを示す、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記通知は、トラブルシューティング及び／または適切な措置を行って前記摺動シール界面内の前記潤滑不良を改善するためにユーザガイダンスを提供するように構成された推奨メッセージを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ユーザの通知後の経過時間を判定するためにタイマを開始することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記経過時間が所定の時間を超える場合にアラームメッセージを送信することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記所定の時間は、３０分以下である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記アラームメッセージは、前記メカニカルシールの推定残存耐用年数を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
メカニカルシールの摺動シール界面内の潤滑不良を自律的に検出するように構成されたメカニカルシールシステムであって、
固定ハウジングと回転軸との間の摺動シール界面を有するメカニカルシールと、
前記メカニカルシールの近傍の音響放出データ及び前記摺動シール界面の近傍の潤滑流体の温度を感知するように構成された１つ以上のセンサと、
前記１つ以上のセンサによって感知されたデータを監視し、前記摺動シール界面内の潤滑不良に関連する条件を診断するように構成された潤滑不良の故障モードロジックモジュールと、
前記１つ以上のセンサによって感知されたデータを監視し、メカニカルシールシステム内で発生することが知られている特定の種類の機械的故障に関連する条件を診断するように構成された複数の他の故障モードロジックモジュールであって、潤滑流体の低流量の故障モードロジックモジュール、潤滑流体の圧力反転の故障モードロジックモジュール、及び前記摺動シール界面の近傍のキャビテーションの故障モードロジックモジュールのうちの少なくとも１つを含む、複数の他の故障モードロジックモジュールと、を備え、
前記複数の故障モードロジックモジュールのうちの選択された故障モードロジックモジュールが、前記メカニカルシールシステム内の各故障モードロジックモジュールのそれぞれの特定の種類の機械的故障の発生の可能性に基づいて起動され、
前記潤滑不良の故障モードロジックモジュールは、前記複数の他の故障モードロジックモジュールのうちのどれが前記摺動シール界面内の潤滑不良に関連する条件の前記診断中に起動されるかを判定するように構成されている、メカニカルシールシステム。
【請求項１３】
前記複数の故障モードロジックモジュールのうちの前記選択された故障モードロジックモジュールは、個々の顧客のニーズ、特定の環境条件、及び／または前記メカニカルシールの具体的な用途に適合するように前記メカニカルシールシステムを適応させる目的で起動される、請求項１２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項１４】
前記複数の故障モードロジックモジュールのうちの前記選択された故障モードロジックモジュールが、前記メカニカルシールシステムの評価に基づいて起動され、前記メカニカルシールシステムの故障の可能性を、前記メカニカルシールシステムの前記摺動シール界面内の潤滑不良、前記摺動シール界面内の潤滑流体の低流量、前記摺動シール界面の近位の潤滑流体の圧力反転、及び前記摺動シール界面の近傍で発生するキャビテーションのうちの少なくとも１つに関して判定する、請求項１２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項１５】
前記摺動シール界面内の潤滑不良が検出されたとき、ユーザに通知が送信される、請求項１２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項１６】
前記通知は、前記摺動シール界面内の前記潤滑不良の厳しさを示す、請求項１５に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項１７】
前記通知は、トラブルシューティング及び／または適切な措置を行って前記摺動シール界面内の前記潤滑不良を改善するためにユーザガイダンスを提供するように構成された推奨メッセージを含む、請求項１５に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項１８】
前記潤滑不良の故障モードロジックモジュールは、前記通知が送信された後の経過時間を決定するように構成されたタイマを含む、請求項１２に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項１９】
前記経過時間が所定の時間を超える場合にアラームメッセージが送信される、請求項１８に記載のメカニカルシールシステム。
【請求項２０】
前記アラームメッセージは、前記摺動シール界面の推定残存耐用年数を含む、請求項１８に記載のメカニカルシールシステム。
【国際調査報告】
2019512094.tif 000015
2019512094.tif 000016