转动设备振动在线监测与故障诊断技术的应用
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振动监测对电主轴故障诊断应用摘要:随着工业制造4.0的推广及制造业的升级,机械设备也呈现出复杂与多样性,给设备可靠信也带来新的挑战。
在以往的维修行业里,维护设备的方式停留在事后维修,给企业及个人带来了严重的经济损失及人生安全等问题。
上世纪60年代随着设机械设备状态监测诊断技术推广,有效提高了设备的可靠性和使用周期。
而电主轴作为行业里要求最高的旋转部件,对加工中心的加工精度和稳定性有着极大影响,作为机床核心部件之一轴承,它直接决定电主轴的性能,积极开展对电主轴振动监测诊断技术,能有效预测出轴承潜在缺陷,延长电主轴使用周期,起到节约成本的作用。
下面本文将以ENSHU机床60S电主轴旋分配器轴承为研究对象,通过发现轴承早期缺陷,验证出振动监测对电主轴轴承诊断的有效性。
关键词:电主轴振动分析 SPM 加速度包络频谱分析1.项目简介:本文中提到的ENSHU60S电主轴的应用是在上汽通用汽车有限公司武汉分公司的发动机箱体加工线上,该生产线63台ENSHU加工设备组成,负责发动机缸盖、缸体从毛坯到成品的整个高精度加工过程。
1.电主轴振动监测信息(以SGE3期CHOP20D旋转分配器轴承为研究对象)2.1 了解加工状况收集电主轴轴承型号 , 60S主轴后端旋转分配器轴承型号为7005C,所有主轴选择同一转速2000RPM、同一把刀,刀具务必较小,防止刀具过大产生的主体不平衡,及以后对主轴数据横向、纵向对比带来的影响。
横向对比:即电主轴的型号、内部轴承、加工工艺完全一样,在正常工作情况下,各电主轴振动值应该非常接近。
纵向对比:即同一电主轴不同时间,相同工况下段采集数据进行对比(冷机和热机数据相差较大),观察趋势。
注:横向对比和纵向对比目前主要运用在电主轴前端轴承判断,通过机器数据的反馈可以及时发现改善电主轴轴承磨损、润滑失效、主体或刀具不平衡、漏水等潜在隐患。
2.2 测量技术的选择传统频谱分析方法:包括频谱分析在内,是基于在0— 2 kHz较低的频率范围,这方法通常用来监测机械四大问题:不平衡、不对中、共振、轴承,但针对轴承监测发现时多数为晚期状态,损坏严重,已影响设备正常使用。
浅谈振动监测诊断技术在设备维修中的运用摘要:设备的状态监测与故障诊断是对设备进行“未病先防”的预防性诊断技术,本文论述了振动监测在设备维修中的运用方法,并提出了一些运用的建议。
关键词:设备维修振动监测诊断设备的状态监测与故障诊断是现代化设备维修技术的重要组成部分,是对设备进行“未病先防”的预防性诊断技术。
运用设备的状态监测与故障诊断方法可确保设备的安全,提高产品质量,节约维修费用以及防止环境污染。
1 设备振动监测诊断技术设备的状态监测和故障诊断方法主要有振动监测技术、油液分析技术、红外测温技术、声发射技术、无损检测技术等。
其中振动监测技术运用最广、最有效。
振动与机械故障之间是紧密相关的,设备在运转过程中会产生不同程度的振动,当振动幅度超过一定限度时会对设备造成损坏,严重的还会影响设备的运行安全,会引起设备运行状态的劣化,所以振动幅度必须控制在安全的范围之内。
设备在运行状况稳定时,具有一个典型的振级和频谱特征。
而当设备劣化时,振动信号中包含了系统、零部件由于磨损、疲劳、老化等因素引起的劣化和失效等重要信息,设备的振级和频谱特征会发生变化。
振动监测就是通过监测振动位移、速度、加速度等参数,将测得的数值与标准值进行对比分析,以判断设备的运行状况,并对设备的异常状况进行报警;故障诊断则是对监测到的数据进行处理、分析以判断设备的劣化趋势及可能发生的故障类型、位置和程度。
振动监测诊断技术主要有以下的优势:能迅速地对各种类型的设备进行振动测量,i\/J5lM据统计机械故障的90%可以从振动测量中检测出来,有关振动的理论比较成熟。
2 设备振动状态监测的关键步骤2.1 确定设备振动状态监测内容设备振动状态监测内容:(1)振动数据的测量;(2)判别设备运行状态;(3)设备运行状态趋势分析。
2.2 制定适合的监测方案2.2.1 振动测量参数的选择振动检测中位移、速度和加速度参数的选择方法如下。
(1)频率在10Hz以下,位移量较大的低频振动,选择位移为检测参数。
浅谈振动监测和故障诊断技术在冶金机电设备的应用摘要:进入21世纪之后,人们做什么事情都追求高效率,因此,企业的机械设备始终在保持着高强度运行状态,由此引发的故障隐患颇多,单纯的依靠人工是没有办法及时发现这些潜在的隐患,所以就产生了应用于冶金机电设备中相应的检测技术,对其发生的隐患起到警示作用。
该技术的运用,不但在一定程度上减少了机械事故的发生概率,还减少了企业的维修成本。
关键词:振动监测;故障诊断技术;冶金机电设备;应用1振动监测与故障诊断技术的应用体现振动监测与故障诊断技术的应用较为广泛,本文研究的是基于振动监测与故障诊断技术的冶金设备故障检测系统,系统的基本构成如下。
1.1基本原理机电设备在其运作过程中,一般都会产生振动,并且引发剧烈的噪声,当机电设备的某个部件发生故障隐患的时候,就会使其发生的振动和噪音发生变化,这种细微的变化在早期紧靠人的耳朵是很难被发现的。
利用一些专门的高科技监测设备能够把这些细微的变化提取出来,以信号的方式呈现出波动图像,人们通过对其图像的分析,就能够确定机电设备目前的运作状态,甚至能够找到造成设备前期故障的根本源头。
1.2硬件组成利用振动监测以实现在机电设备上的故障检测系统,其实质就是设备上的测点,也叫作加速度传感器。
设备在运行过程中会发生振动,加速度传感器就采集其振动产生的振动信号,然后将其转变成为交变的电信号呈现出来,通过防止干扰的线路之后,把信号传递给信号的预处理仪器。
因为经过传感器传递的信号功率非常小,并且其中包含了很多没有用的信息,比如说噪声,因此就要通过信号的预处理仪器,对信号实行放大处理,并且过滤掉其他无用的嘈杂信息。
振动信号首先经过信号的预处理仪器的滤波和放大处理,之后再传输给A/D卡,实现对振动信号的数模转换,也就是我们常说的采样,采集到的样本经过计算机的处理和分析之后被存储在硬盘上,能够实现24小时的不间断监测。
然后,利用先进的诊断方法以及计算机实现对采集样本的处理与分析,从振动信号当中提取出来各种有用的信息,对设备的运行状况做到清晰的掌握,实现对机电设备的故障监测与诊断的目的。
70 EPEM 2019.12发电运维Power Operation当今工业企业的生产越来越趋向智能化、信息化,对设备的稳定性、安全性的要求也越来越高,状态监测和故障诊断技术也更加受到电力企业的重视。
传统燃煤发电厂一直采用计划维修与事后维修方式,该维修体制无法全面、及时地了解设备运行状况,事后维修则因事前准备不足,往往造成维修工作旷日持久,损失重大。
当前,面对火电机组运维成本高的问题,电力企业和设备厂商都在寻求技术解决方案。
华能莱芜公司所使用的智能决策系统,可实现数据采集、故障诊断、结论推送等功能,为生产运维提供支撑。
1传统运维方式和智能化运维方式的比较与分析发电企业中的大型转机设备,如大型水泵、大型风机等,普遍安装有振动检测系统,该类配套监测装置能够从一定程度上反映设备振动的大小或作为设备保护动作信号的来源。
但从在线监测与故障诊断的角度看,传统在线监测系统已满足不了智能化、信息化时代的要求,具体体现在两个方面:不能及时发现并诊断故障,经常引起非停及降负荷事故,使企业蒙受巨大的经济损失;传统的DCS 系统软件界面中,监测数据只有振动超标报警值输出及保护跳机值输出,对确定故障部位及严重程度没有任何诊断价值,更无法精确指导设备的优化检修和精细化检修。
为补充传统在线监测的不足,华能莱芜公司对#6、#7机组智能决策系统对重要辅机设备实施了基于现代化的运维思想的可视化在线监测系统,与传统的在线监测相比,该系统可以实现:同步在线采集数据;内置故障判断和轴承特征频率数据库;具备故障诊断功能,系统自动生成诊断结果;冲击解调方法准确判断轴承状态;设备故障时自动报警并推送诊断结论和维护建议;可与现有在线系统数据进行对接,多运行参数展示;可视化平台一体展示。
智能化振动在线监测与故障诊断系统的应用华能莱芜发电有限公司 张兰庆 董 鹏 王奉平 杨柏依 任建永 马道锋北京必可测科技股份有限公司 张 敬 曹定华 徐建伟 祁双鹤2 系统的组成华能莱芜公司与北京必可测科技股份有限公司合作,在莱芜发电厂共同构建#6、#7机组智能化的在线监测系统。
旋转机械设备状态监测技术应用Ξ胡晓峰(中油辽河油田公司,辽宁锦州 121209) 摘 要:针对设备运行中存在的问题和隐患,结合设备的具体结构特点和使用维修情况进行综合分析,发现设备和使用过程中存在的问题,并做出正确的判断,使设备能够长期正常运转,减少设备管理、维护费用,取得了较好的效果。
关键词:设备管理;状态监测;诊断前言设备状态监测技术是目前国内外设备管理中的最重要的技术手段之一,随着人们对设备运行状态认识的不断提高和计算机技术的不断发展,设备管理从原有的计划检修逐渐发展成为以状态监测为依据、以设备故障诊断为标准的设备管理维修模式。
目前,设备状态监测技术已应用到航空、航天、冶金、电力、石油、石化等领域,并取得了较好的效果〔1〕。
2007年引进旋转机械设备状态监测技术,利用该技术对设备进行管理,虽然时间较短,但也取得了一定效果。
1 设备状态监测技术特点1.1 设备状态监测设备的组成设备状态监测技术可分为硬件部分和软件部分,辽河油田公司使用LM -8900设备状态监视系统。
该系统是目前国内外最先进的旋转机械设备状态监测设备,软件功能强大,包括了状态采集及监测,旋转设备故障专家诊断软件,电机专家诊断软件和现场动平衡软件。
硬件包括振动高频加速度传感器,光电转速传感器,主、次回路电流传感器,专用电缆,振动四通道+转速通道采集器,高性能采集用电脑等。
1.2 设备状态监测技术特点描述设备状态监测技术包括状态监测、分析诊断和故障预测3个方面,具体实施过程包括信号采集、信号处理、状态识别、诊断决策4个方面〔2〕。
该技术广泛应用于发电机组、压缩机组、泵等常规旋转和往复机械的故障诊断,状态识别和诊断决策标准日臻完善。
设备振动信号很复杂,依据数据处理分类,可以分为确定性信号和非确定性信号。
确定性信号可以用函数关系来描述,即通过理论计算和频谱分析技术均可确定它们的特征频率,从而确定故障的类型和部位〔3〕。
振动分析仪器利用电压加速度传感器将振动信号转换为电信号,对振动信号进行处理和分析,得到设备各种振动量的准确值,进而判断这些设备的运转状态。
设备故障诊断技术及振动监测的应用一、设备故障诊断设备故障诊断技术是以了解和掌握设备使用过程中的状态,确定其整体或局部是否正常或异常,早期发现故障及其原因,并能预报故障及判断发展趋势的技术。
通俗地说给设备“看病”的技术。
这里所指的设备可以是动态的如各种回转机械也可以是静态的如容器、管道、阀门,还包括电器设备设施。
设备故障诊断技术属于信息技术范畴,它是利用被诊断的对象所提供的一切有用的信息,经过分析处理以获得最能识别设备状态的特性参数,以便做出正确的诊断结论。
信息通常有三个主要环节:1)信息的采集2)信息的分析处理3)状态识别、判断和预报。
这三个环节是连贯的且是相互关联的。
信息技术并不等于诊断技术,使信息技术能更好为设备诊断服务需有二方面的知识面1)关于设备故障或失效机理的知识2)关于被诊断设备的知识如设备的结构、安装、运行、维修等多方面的知识。
未对被诊断设备的透彻了解,单一信息分析也难以达到全面正确的诊断。
随科学及技术的发展,设备的先进性不断创新,从而设备的操作技术日趋简单,但维修技术特别是早期故障诊断已显得十分重要。
同时设备故障的多样化及复杂性,需要作综合分析,已不能用一、二种方法解决所有设备的诊断。
设备诊断技术的应用目的在于将设备的故障管理从传统的以个人或少数人的感观对设备状态进行判断上升到运行信息技术包括计算机诊断技术的应用达到设备维修管理有质的上升。
尽量避免或减少设备事故,降低停机率,降低维修成本,避免过度维修及失修,使设备设施能在安全、可靠、保护环境和节能的情况下运行。
设备故障诊断技术只有与先进的设备管理体制和维修技术结合才能发挥其更大的优越性。
二、状态监测与设备诊断技术机械故障诊断的基本方法分类,一是按机械故障诊断方法的难易程度分类,可分为简易诊断法和精密诊断法;二是按机械故障诊断的测试手段来分类,主要分为直接观察法、振动噪声测定法、无损检测法、磨损残余物测定法、机器性能参数测定法。
机械故障诊断中常用根据统计得出一般机械设备劣化进程的规律曲线(曲线的形状类似浴盆的剖面线,被称为浴盆曲线)。
浙江大学硕士学位论文大型旋转机械振动监测和故障诊断系统的研制应用姓名:隋明霖申请学位级别:硕士专业:热能工程指导教师:缪思恩;史挺进2001.2.1浙江大学颐±学垃论之摘要本文根据我国发电厂的实际需要,对计算机监测系统在电厂中的应用进行了深入、系统的研究。
首先,在介绍国内外旋转机械振动监测技术概况和发展趋势的基~一—_—_——_—_—一础卜'阐述了振动数据分析的基本方法,介绍了故障诊断的相关理论,并对几种常用的动平衡方法作了概括说明。
其;j:.在详细介缁TG40一CMAFD系统总体方案设计的基础上,刈振动监测搜故障诊断系统从传感器的选型、当前流行的DSP技术1,I:振动监测系统巾的庸用剑利用i大j特网fI‘JTCP/IP技术进行r卜.侮帆的数据通汛等多方面都做了简要的介绍;对振动监测分析及故障诊断软件☆0设计特点及实现的方法作了较为详细的说明。
最后.本文对实时监测分析及故障诊断系统的发展做了展望。
浙江大学硬±学位论文ABSTRACTInthispaperbasedonthepracticalneedofourcountry’Spowerplant,theapplicationofcomputermonitoringSysteminpowerplantislucubrated.Itcanbeenseenfromthefollowingaspects:Firstly.basedontheintroductionofVibrationmonitoringtechnologyanddevelopmenttendencyoflarge.scalerotatingmachineryhomeandabroad,basicmethodofvibrationdataanaly’sisiSrepi'esented.theoryrelatedwithfaultdiagnosisiSbrieflyintroduced,andafeWcommondynamicbalancemethodsaregeneralized..Secondly.afterintroducingthewholedesignofTG40一CMAFDsystemindetail,thefo/lowingaspectsarestudiedbriefly,suchasselectingtransducers,applyingofthepopularDSPtechnologyanduseofTCP/IPtechnology.Then,thedesignfeatureaswellasimplementedfunctionofmonitoringandanalyzingsoftwareiSrepresentedindetail.Finally,theoutlookforthedex,elopmentofreal-timemonitoringandanalyzingsystemiSmade一Ⅱ一浙江大学硕士学位论文第一章绪言§1.1课题的目的意义随着现代化大生产的发展和科学技术的进步,设备的结构越来越复杂,功能越来越完善,自动化程度也越来越高。
振动分析在机械系统故障检测中的应用振动分析是一种常用的技术,在机械系统故障检测中有着广泛的应用。
机械系统在运行过程中,由于各种原因可能会出现故障,而振动信号往往是故障的早期指示,因此通过对振动信号进行分析,可以有效地判断机械系统的健康状况。
首先,振动分析可以帮助检测机械系统的普通故障。
比如,轴承是机械系统中常见的零部件,在长时间的运转过程中容易发生磨损、松动等故障。
利用振动分析技术可以对轴承的状态进行监测,通过分析振动信号的频谱特征和振动图案,可以判断轴承是否正常工作,从而及时采取维修或更换措施,避免故障进一步扩大。
其次,振动分析还可以检测机械系统的结构故障。
在机械系统的运行过程中,由于材料疲劳、设计缺陷等原因,机械结构可能会发生破裂、变形等问题,严重影响系统的正常运行。
利用振动分析技术,可以通过对结构振动信号的监测,判断结构是否出现异常。
例如,在一个切割机的刀盘上安装振动传感器,通过分析刀盘的振动信号,可以判断刀盘是否存在裂纹、断裂等问题,从而避免潜在的安全隐患。
此外,振动分析还可以用于检测机械系统的失衡问题。
在某些设备中,比如离心机、风机等,往往需要高速运转,而由于加工误差、装配不当等原因,很容易造成转子的失衡。
失衡会导致机械系统振动加剧,不仅影响设备的工作效率,还会导致设备的寿命缩短。
通过振动分析技术可以对设备进行在线监测,及时发现失衡现象,并采取平衡措施,保证设备的正常运行。
除了上述常见问题,振动分析还可以应用于检测机械系统的其他各种故障,比如齿轮啮合故障、传动带松弛等。
通过分析振动信号中的频谱特征、波形形态等,可以定位故障位置,并判断故障的性质,为后续维修提供依据。
同时,振动分析还可以辅助进行机械系统的状态评估,通过对振动信号的长期监测和分析,可以得到机械系统的运行状态、寿命等信息,为设备的维护和管理提供科学依据。
总之,振动分析在机械系统故障检测中的应用是非常广泛的。
通过对振动信号的监测和分析,可以及时发现机械系统中的故障,避免故障扩大和设备损坏,从而提高设备的可靠性和安全性。
.旋转设备振动在线系统技术方案合肥优尔电子科技有限公司2016. 8一.现状分析随着我国工业现代化进程的加快,对于连续生产的企业而言,大型旋转设备的稳定运行十分重要,一旦发生故障,都有可能导致整个生产线停机,造成极大的损失。
这种损失可达每小时数十万元之巨,特别是生产过程智能控制系统的采用,对关键设备安全运行的依赖程度越来越高,因此,对这些设备进行在线监测就显得非常重要。
各种旋转设备运转过程中各零部件磨损并非相同,随其工作条件而异,但磨损的发展是有其规律的,如果能够对设备受到的这种磨损失效规律进行掌握,设备各零部件的相对运动趋势将反应出振动、温度、声音的连锁效应,使我们提前知晓设备各项功能发生改变的趋势与结果。
国网铜陵发电有限公司拥有多种大、中、小型旋转设备,其较多旋转设备占据着生产中的核心地位。
二、系统架构旋转设备振动在线监测系统,通过无线自组网和现场总线的方式,将从各传感单元采集的数据汇集到管理后台,通过计算机系统处理实现应用服务,计算机系统主要由数据前端设备、服务器机和管理端PC组成。
系统拓扑如下图所示:三、振动采集终端3.1振动传感器在旋转设备两端轴座(具体部位可根据现场情况确定)设置两组三维(X、Y、Z方向)加速度振动传感器,测量振动位移矢量,监测主轴与轴瓦(轴座)之间的轴向、径向游离与波动情况。
振动传感器利用压电晶体的正压电效应,当压电晶体在一定方向的外力作用下,它的晶体面产生电压,采集电路检测出这个电压值后换算成受力大小F,由公式a=F/m可以得出瞬间加速度大小a,对加速度二次积分得出瞬间位移量,从而得出被测对象振动频谱和振动位移。
主要技术参数:传感器类型:IEPE●灵敏度:100mV/g●加速度量程:0.1~100mm/s²●速度量程:0.1~250mm/s●位移量程:1~3000μm●频率范围:0.3~12000Hz(±10%)●谐振点: 27kHz●分辨率:0.001g●非线性:≤1%●横向灵敏度:≤3%●恒定电流:4mA●输出阻抗:<100Ω●激励电压:DC24V●温度范围:-40~+80℃●放电时间常数:≥1秒3.2振动采集器YT-400振动采集器是合肥优尔电子科技自主研发的一款高性能IEPE类传感器信号采集终端,内置了传感器所需的恒流激励和信号调理电路,可以不需外部的信号调理器而直接采集IEPE传感器的输出信号。
旋转设备在线监测分析与故障判断作者:邓华伟单位:攀工西分维检五部摘要:旋转设备故障的产生,其最显著的特点是设备各组成部分或零部件之间配合间隙的破坏,而配合间隙的破坏主要是由于配合表面不断受到摩擦、冲击、高温和腐蚀等作用而产生磨损的结果,这样就使受力部位的零部件形状、尺寸、金属表面层(化学成分、机械性能、金相组织)发生了改变,从而降低了精度和应有的功能。
一、概况各种旋转设备运转过程中各零部件磨损并非相同,随其工作条件而异,但磨损的发展是有其规律的,如果能够对设备受到的这种磨损失效规律进行掌握,设备各零部件的相对运动趋势将反应出振动、温度、声音的连锁效应,使我们提前知晓设备各项功能发生改变的趋势与结果。
攀钢做为国内大型钢铁企业,拥有多种大、中、小型旋转设备,其较多旋转设备占据着生产中的核心地位。
二、旋转设备磨损规律分析及判断1、旋转设备磨损规律分析旋转设备在试运转后,即为正常工作的开始,正常工作终了时,即进入事故磨损时期,正常工作期间如果受到突发的、过早的、迅速增长的磨损将会很快进入事故磨损时期,加速设备损坏,势必会发热、振动、异响。
如图1-1所示旋转设备磨损的典型曲线。
这条曲线具有三个明显的阶段,分别表示不同的工作时期。
O1A段为初期磨损时期,即新组合部位的试运转磨合过程,表示组合部位在工作初期具有较大的磨损,部件最初的水平度受到了破坏,在油膜或其它作用下将形成新的结合面,曲线趋近A点时磨损速度逐渐趋近平稳。
AB段为正常的磨损阶段(或叫正常运转周期),组合部位磨损成曲线均匀上升,当部件工作时间超过t2时,磨损量将会逐渐加大。
经过B点后,磨损量重新开始急剧增长,BC段为事故磨损阶段,由于间隙过大,润滑油膜被破坏,磨损强烈,这时如果继续工作可能发生设备意外的故障。
2、测振分析(1)振动位移(振幅)分析测振仪起到对在线旋转设备监测数据的采集,通过对采集部位数据进行技术性分析,是初步判断设备故障造成原因的一种方法。
振动监测故障诊断技术在大型机械设备上的应用探讨发布时间:2022-11-01T03:15:00.139Z 来源:《中国科技信息》2022年第13期作者:王小彦[导读] 随着现代化社会快速发展,对于大型机械设备的应用愈加频繁,大型机械设备的使用可以提高整王小彦92571部队海南三亚 572021摘要:随着现代化社会快速发展,对于大型机械设备的应用愈加频繁,大型机械设备的使用可以提高整体效率。
但是大型机械设备组成构件比较多,在长期使用过程中,受多方面因素影响,容易出现这样那样的故障问题,其中最常见的就是振动故障,振动故障对于大型机械设备的稳定运行有着一定影响。
为了确保大型机械设备运行稳定性,我们可以采用振动监测故障诊断技术,对振动故障进行监测分析,找出具体的故障节点,采取合适的解决措施,在不影响机械设备整体结构的情况下,从而将振动问题解决。
关键词:振动监测;故障诊断技术;大型机械设备大型机械设备具有一定的结构特点,组成构件比较多,不同构件其发挥的功能不同,构件之间相互衔接从而形成一个完整的机械设备结构,大型机械设备都是依赖于这些构件连接。
在大型机械设备运行过程中,会产生一定的振动,当振动频率保持可控范围,设备是可以正常运行的,如果振动幅度过大,就很容易导致机械结构的损坏,从而造成机械故障。
也正是针对于这种问题,需要结合振动监测故障技术进行分析,全面把控,从而保障大型机械设备运行的稳定性。
一、振动信号的识别与获取在大型机械设备的运转中,往往会发生振动,其振动具有一定的特性,大多数情况下,其工作状况的主要特征是由其振动信号来表达,而在机械设备发生故障或异常的情况下,其振幅就会增加。
在机械设备运行期间,不同类型、不同性质、不同部位,所引起的振幅是存在差别的,并依据不同的振动规律特点,可以分析不同的振幅、相位差异和波形形状,还有频率成分和能量分布等。
对于机械设备来说,同一故障,在不同的地方,其振动特性也会有很大的差别。
引言当今工业企业的生产越来越趋向智能化、连续化,对设备的稳定性、安全性的要求也越来越高,状态监测和故障诊断技术为设备正常运行保驾护航,尤其是大型转动设备振动在线监测技术,能尽早发现设备潜在问题,为设备维修提供充足的准备时间和明确的检修方向。
1技术应用目前国内有不同的大型转动设备振动监测和故障诊断系统,主要有S8000系统,IMO系统,A-IC9900系统,TN8000系统等,其原理都是在深入、细致对振动波形、频谱特征进行提取、分析的基础上,用轴心轨迹、频率等采集到的实际振动特征与典型故障特征进行比对来判断故障,不管诊断系统有何不同,诊断原理是相同的。
1.1大型转动设备振动监测和故障诊断系统应用1.1.1碰磨问题现代大型机组动静间隙越来越小,碰磨几率升高,是大型旋转机组常见故障之一。
碰磨对机组的损伤不能小觑,若碰磨发生在叶片,可能有设备扫膛、飞车的危险,若发生在轴瓦或密封,可能使轴瓦损伤振动增大甚至停机。
碰磨导致的机组振动虽然比较复杂,但其频谱具有典型特征:高频分量明显增多,在摩擦严重时,可达到二十余阶,频谱图可能叠加粉红噪声,也可能出现整分数频,有时工频、2X频分量由于其它故障的干扰而特征并不明显;轴心轨迹复杂,且提纯轨迹出现尖角;碰磨时相位发生波动,相位变化为反进动方向;时域波形有“削峰”现象。
首钢迁钢公司3#高炉鼓风机,安装有S8000振动监测和故障诊断系统,经专业人员观察机组频谱,发现其具有以下特征:1)高频分量增多:从电机驱动端频谱图(图1)可见,从1X到12X都有分量。
2)从轴心轨迹图(图2)和时域波形图(图3)可见:轴心轨迹复杂,提纯轨迹有尖角,时域波形有“削峰”现象,说明有“突变”。
图2轴心轨迹图转动设备振动在线监测与故障诊断技术的应用侯长波(北京首钢股份有限公司,河北迁安064404)【摘要】振动在线监测与故障诊断技术的应用,通过监测系统对振动信号的采集和频谱特征对比,为设备故障诊断提供可靠依据,为设备检修提供明确方向,降低企业的生产维护成本、提高经济效益。
【关键词】转动设备;振动;在线监测;诊断【中图分类号】TP277【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(2017)12-0053-04Application of Online Vibration Monitoring and FaultDiagnosis Technology for Rotating MachinesHou Changbo(Shougang Qianan Iron and Steel Company,Qianan,Hebei064404,China)[Abstract]The application of the online vibration monitoring and fault diagnosis tech-nique,which collects vibration signal through the monitoring system and compares with typi-cal frequency spectrum,can provide reliable basis for fault diagnosis of equipment as well as clear guidance for equipment repair,reduce the cost of production maintenance and improve economic performance.[Keywords]rotary machines,vibration,online monitoring,diagnosis图4振动趋势图图1电机驱动端频谱图图3时域波形图3)从振动趋势图(图4)可发现电机驱动端相位波动明显。
从特征图谱判断,该机组电机的驱动端轴瓦有轻微的碰磨现象。
随后结合设备检修,发现该轴瓦果然有轻微磨损,刮瓦处理后回装,机组运行正常。
1.1.2测量信号问题装有振动在线监测系统对设备故障判断更加便捷,尤其是振动探头的问题,可通过检查间隙电压是否正常来判断。
首钢迁钢公司4#高炉鼓风机运行中发现吸入侧X 向振动幅值有升高趋势(图5),检查其频谱图(图6)发现高频出现分量,且低频有不规则分量,间隙电压-7.2V ,低于正常范围(-8V 到-12V ),判断是振动探头问题或信号电缆问题,将该振动连锁停机打失效,继续观察运行。
图5振动趋势图之后运行中观察频谱图(图7),出现了持续的白噪声,间隙电压越来越低,确认了之前的判断,是测量信号问题,结合检修更换了故障探头和老化的信号线,处理后设备正常运行。
图6吸入侧X向频谱图通过振动在线监测系统检查间隙电压,省去了手工测量的麻烦,也避免了手工测量时误碰其他线路使机组停机的风险,是机组故障诊断的高效工具。
1.2下面总结了一些典型故障频谱特征(1)原始质量不平衡频谱特征:1X其他特征:原始时域波形的形状接近纯正弦波,工作转速固定时振动的相位稳定,不随时间变化,轴心轨迹呈椭圆或圆形。
(2)转子原始弯曲频谱特征:1X其他特征:随着负荷的增加,振动明显增大,一旦振动增大后快速降负荷或停机,振动并不立即减小而是有一定的时间滞后,机组快速停机惰走通过一阶临界转速时的振动比启动过程中的相应值增大很多(3)转子部件脱落频谱特征:1X其他特征:通频振幅在瞬间突然升高,工频振动的相位也会发生突变。
(4)转轴不对中频谱特征:1X、2X其他特征:振动信号的原始时域波形呈畸变的正弦波,2X或3X幅值较高,轴系不对中越严重,2X 频所占的比例就越大,轴心轨迹有“8”字形或香蕉形,全息图中2X与4X椭圆长轴几乎垂直。
(5)联轴器松动频谱特征:1X、2X等其他特征:时轴向振动较大,振动频率为一倍频,振动幅值和相位稳定,联轴器两侧的轴向振动基本上是呈现出180°反相的。
(6)动静碰磨频谱特征:主要是基频分量,但也有2X、3X、4X 等高次谐波分量,其中2X分量较大。
其他特征:内环或外环轨迹,振幅、相位缓慢旋转;或振幅逐渐增加,提纯轴心轨迹有棱角。
当转子发生动静摩擦后,降转速或降负荷振动并不立即减小,反而有所增大。
只有当转速或负荷降低到某一数值后,振动才缓慢减小,即振动变化存在着一定的滞后。
(7)油膜涡动频谱特征:频率接近转速频率的一半。
其他特征:低频分量信号的出现与转速有关,轴心轨迹可能出现大环套小环,油温对振动有影响。
(8)油膜振荡频谱特征:转子的固有频率ω0处的频率分量图7吸入侧X向频谱图(上接第52页)顺涂和逆涂2种工作模式。
如图8所示,顺涂模式下,应用辊旋转方向与带钢方向一致;逆涂模式下,应用辊旋转方向与带钢方向相反。
化学涂剂在料盘内连续循环,旋转的取料辊沾取料盘中的涂液传递到涂覆辊上,涂覆辊旋转涂覆到镀锌板表面。
图8顺涂和逆涂模式示意图3结语经过实际操作验证,各项功能优化均达到预期目标,运行良好。
通过本次辊涂机控制功能优化设计,达到了保证设备安全,提高设备作业率,提高产品合格率,方便操作的目的。
同时加深了对PLC 知识的理解与应用,掌握了PLC 系统的设计方案。
在设计和调试过程中,遇到了很多的问题,通过查阅资料和团队分析均一一解决。
[参考文献][1]张运刚,宋小春.西门子S7-300/400PLC 技术与运用[M].北京:人民邮电出版社,2013(06).[2]黄伟华.辊涂机控制系统在镀锌线的应用及改造[J].传感检测及物联网,2014.[3]魏文龙,俞钢强,杨亚晴.热镀锌机组立式辊涂机的设计[J].轧钢,2016(04).[4]袁群.马钢-钢轧2#热镀锌线辊涂机工艺控制[J].安徽冶金科技职业学院学报,2009(03).收稿日期:2017-8-18作者简介:余琼(1977-),男,高级工程师,毕业后一直从事冶金自动化系统维护及优化。
的幅值最为突出。
其他特征:油膜振荡发生在工作转速大于二倍一阶临界转速的时候,在这之后,即使工作转速继续升高,其振荡的特征频率基本不变;转子的涡动方向与转子转动的方向相同,为正进动;其轴心轨迹呈不规则的发散状态,若发生碰摩,则轴心轨迹呈花瓣状。
(9)转子裂纹频谱特征:1X 、2X 其他特征:各阶临界转速较正常时要小,尤其是当裂纹趋于严重时更明显;在恒定转速下,1X 、2X 、3X 等各阶倍频分量的幅值及其相位不稳定,而且尤其以二倍频分量最为突出;降速过1/2临界转速有2X 振动峰,随时间逐渐增大,全息图中1X 、2X 近似圆形。
(10)机械松动频谱特征:1X 、2X 等。
其他特征:第一类松动是机器的底座基础松动,表现为1X ;第二类松动是机器底座固定螺栓或轴承裂纹引起的,存在相当大的2X 分量;第三类松动是部件间配合不合适引起的,存在多阶谐波分量,全息图中出现有色谐波噪声带。
由上述可见,很多故障频率特征都包含1X 频,在故障诊断时,必须观察频谱图特征,结合全息图、轴心轨迹等特征图谱来综合分析,还应依靠信息融合技术,将振动分析和直接观察方法、磨损残余物测定法等其它类型的故障特征提取技术相结合,才更有利于科学诊断。
2结语应用转动机组振动在线监测与故障诊断技术,可以在原有设备运行监测的基础上,强化监测振动特性,掌握设备工况,结合其振动频谱分析设备状态,尤其是在机组出现异常时,可以借助故障诊断技术,快速判断故障原因,为设备检修指明方向,也可以及时发现设备隐患,采取相应措施,在故障未发生时及时处理,或把故障损失降到最低。
在企业连续性生产的今天,节约检修成本和时间成本,也是间接的降低生产成本,提高企业效益。
[参考文献][1]陆颂元.汽轮发电机组振动[M].北京:中国电力出版社.2000.166-17[2]陈国远.旋转机械状态监测与故障诊断培训讲义[Z].阿尔斯通创为实公司.2005年8月.收稿日期:2017-09-12作者简介:侯长波(1982-),男,学士学位,现从事高炉鼓风机和空压机的技术管理工作。