设备状态监测技术

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1、设备状态监测技术,设备状态监测概念的引入生产力提高，设备结构和工作过程越来越复杂，传统的手摸耳听的判断方式受到限制设备状态监测是设备维修体制改革的基础，其直接和间接效益巨大现代科技手段的进步使得全方位的设备状态监测得以实现,设备状态监测技术首先应用于化工、石化和电力行业的关键设备乙烯装置的三机：裂解气透平压缩机组、乙烯透平压缩机组、丙烯透平压缩机组化肥装置的五机：原料气压缩机组、合成气压缩机组、空气压缩机组、氨压缩机组、二氧化碳压缩机组炼油厂的三机：烟气轮机、主风机组、石油气压缩机组火力发电厂的大型汽轮发电机组,通常的状态监测手段振动和位置监测温度监测油品监测工艺过程量监测其他,大型回转机械状

2、态监测系统监测方式的发展传统的状态监测系统包括：在线监测与保护系统（Bently3300、ENTEK6600等）、离线采集分析系统（DataPAC1500、）- 单纯的在线保护系统和离线采集分析系统各有一定的局限性,大型回转机械状态监测系统监测方式的发展目前过渡阶段的状态监测系统：利用在线采集模块将已有的在线保护系统信号接出，实现在线数据自动采集、存储和联网分析；在未安装在线保护系统的设备上安装传感器和在线采集模块,大型回转机械状态监测系统监测方式的发展状态监测系统的发展趋势：在线监测模块化设计，基于工业总线的布置方式，集实时监测、保护、数据自动采集、存储、分析于一体。,设备维修经历了三个阶段

3、,1事后维修 事后维修是设备运行到失效再进行维护。其优点是不需要安排计划。对有些设备，更换比修理往往更便宜。缺点是意外停机引起生产损失。灾难性的设备事故。库存备件投资多。引起设备的二次损坏。 2定期维修 定期维修是按预订的时间间隔或检修周期对设备作维修、调整和更换备件。其优点是机器寿命较长。减少意外停机。备件库存较少。缺点是意外停机引起生产损失。过剩维修导致维修费用增加。过剩维修引起人为维修故障。 3预知维修预知维修是有计划地对设备作检查和测试，以确定其健康状态。其优点是减少非计划停机损失。维修时间间隔可以延长。非必要维修减到最少。备件库存最小。缺点是需要初始投资。需学习和培训。,事后维修,定

4、期维修,主动维修,出现故障后再进行检修,预先安排等周期的检修,根据设备状态进行检修,控制引发故障的根源的检修,以较小的投资换取最大的经济效益和社会效益,ICM是设备检修体制改革的前提，从而实现,ICM - Integrated Condition Monitoring,设备监测 设备状况评估 提供运行及维修建议,维修部门 设备保养和维修,运行部门 执行生产计划 调整生产过程,状态检修目标： 安全、稳定、长周期、满负荷、优质,ICM - Integrated Condition Monitoring,故障诊断仪器的广泛应用，使对机械设备的维护由计划、定期维修走向状态、预知维修变为现实，使机械设备

5、的维护方式发生了根本性革命。状态监测避免了机械设备的突发故障，从而避免了被迫停机而影响生产；机械状态分析为预知机械设备的维修期提供了可靠依据，即可做到测量表明有必要时才进行维修。使我们能够及时准备维修部件，安排维修计划，克服了定期维修带来的不必要的经济损失和设备性能的下降；完善的诊断能力可为我们准确指出故障类型和故障部位，避免了维修的盲目性，使检修简捷易行，大大缩短了维修工期；完善的设备管理软件，又可使企业设备管理自动化。由此可见，状态检测给企业带来的经济效益是十分显著的。,了解被监测机器当前的运行状况 预测被监测机器未来的变化趋势 诊断被监测机器故障的发生部位 检验被监测机器维修的实际效果,

6、ICM - Integrated Condition Monitoring,ICM的技术内涵:,了解您的设备,它是如何制造的,它是如何安装的,它的设计运行状态,它容易出现的故障,选择正确的监测技术在最早的时间发现形成中的故障,用户成功的关键,ICM - Integrated Condition Monitoring,状态监测,提供稳定、 可靠的硬件 测试技术,提供高效、 先进的软件 分析技术,ICM - Integrated Condition Monitoring,系统工作方式,提供专业的技术服务,传感器与测试仪器,振动测试技术-测试中常用传感器及原理,电 涡 流 传 感 器,转 轴,Cut

7、 away NCPU case,NCPU 线 圈,产 生 的 磁 场,电 涡 流,RF in,非 接 触 式 传 感 器 工 作 原 理,传感器,头部有线圈和谐振电容构成的并联谐振回路; 前置器中有石英晶体提供200KHZ-2MHZ的高频振荡,在传感器头部产生交变磁场; 转子金属在交变磁场的作用下产生感应电流-电涡流,使传感器的磁场能量被吸收,传感器线圈电感量减少. 间隙越小,感应电流越大,传感器线圈电感量更加减少.,振动测试技术-非接触涡流传感器,振动测试技术-非接触涡流传感器,振动测试技术-非接触涡流传感器,1.可以直接测量转轴振动 2. 采用非接触测量方式，避免了接触磨损 3. 能做静态

8、和动态测量。可以测量2Hz以下的低频振动，适用于绝大多数机器环境。 4. 输出信号与振动位移成正比。 5. 结构简单可靠，尺寸小，没有活动部件。 6. 可作为转速测量与振动相位测量的键相信号 7. 材料不同影响传感器线形范围和灵敏度，须重新标定。 8. 需外加电源和前置器，安装复杂。,使用极为广泛，特别是制造厂出厂时经常在机器上配套安装测试轴振、偏心、相位等。缺点是对于测试滚动轴承和高速齿轮箱等强调高频冲击信号的场合效果差。,放 大 器,惯 性 质 量,压 电 晶 体,绝 缘 体,导 电 平 面,绝 缘 体,预 载 螺 钉,加 速 度 传 感 器 的 工 作 原 理,加速度传感器,物体振动时,

9、压电晶体受到惯性质量块的惯性力作用而产生电荷,输出的电荷量与振动加速度成正比. 特点是灵敏度高,体积小,频率范围宽(10*E4HZ),加速度测量范围宽(10*E-4_+4G),振动测试技术-加速度传感器,从左到右传感器的频响范围由低到高！,振动测试技术-加速度传感器特点,1. 体积小，重量轻，适用于受附加质量影响显著的振动系统测量，如汽机叶片的振动测量。 2. 结构紧凑、牢靠，不易损坏。 3. 环境的噪声、传感器的安装方法、导线的铺设方式，对测试结果有较大影响。 4. 标定困难，只能做动态测量。,使用范围不断扩大，制造厂出厂时经常在机器上配套安装测试瓦振。测试滚动轴承和高速齿轮箱等强调高频冲击

10、信号的场合效果好，缺点是输出信号弱，对屏蔽和接线要求高。,振动测试技术-加速度传感器安装的影响,振动加速度传感器固定自振频率和最高可用频率,螺栓固定,振动加速度传感器的固定,最高可用频率(赫兹),固定自振频率(赫兹),胶粘结固定,螺栓固定在稀土磁铁座上,固定在快速连接螺栓固定上,用2英寸长探杆手持固定,没有观察,16250,9000,7500,6000,800,31887,12075,10150,1475,可用的频率范围为传感器固定自振频率Fn的约50%,速度传感器,物体振动时,使传感器中的可移动线圈在磁场中移动,切割磁力线,产生感应电荷,感应电量和振动速度成正比. 精度高,抗干扰能力强.,振

11、动测试技术-速度传感器,振动测试技术-速度传感器,1. 安装简单，适用于大多数机器环境，对于汽轮发电机组振动，有合适的频响范围。 2. 无须外加电源，振动信号可不经处理传送直需要的地方。 3. 体积、重量较大，活动部件易损坏，低频响应不好，15Hz以下误差较大。高频响应也不好，500Hz以上误差大。对冲击信号（滚动轴承故障最常见）响应很差。 4. 标定较麻烦，只可作动态测量，价格较贵。,以前使用广泛，但是由于频响性能很差，现在逐渐被淘汰。在需要大输出信号和不方便向传感器供电时还有应用。,振动测试技术-测试参数和计量单位,单峰值(Peak)峰峰值(Peak-Peak)有效值(RMS)真峰值（Tr

12、ue Peak）真峰峰值 （True Peak-Peak）,位移信号：低频测试速度信号：中频测试加速度信号：高频测试,振动测试参数的选择,振动测试参数幅值的度量,振动测试技术-名词术语,通频振动 、选频振动 、基频振动通频振动：原始的振动波形的峰峰值。 选频振动：所选择的频率的振动正弦波的峰峰值。 基频振动：与机器工作转速一致频率的振动正弦波的峰峰值，通常又叫做工频振动。,振动测试技术-名词术语,同步运动 与转速频率变化保持一定比例关系的振动频率分量。一般是指与旋转频率的整数倍关系或是分倍数关系：1X、2X、3X、1/2X 、1/3X 异步运动 与转速频率无关的频率振动分量。,振动测试技术-名

13、词术语,相对轴振 转轴相对与轴承座的振动，可以用固定在轴承座上的非接触、传感器测量 绝对轴振 转轴相对与地面的振动，可以用与轴承座有相对运动的接触式传感器直接测量，也可以用复合传感器进行测量。轴瓦振动 轴承座相对于地面的振动，用惯性传感器测量。,振动测试技术-转子振型,振型 一定转速下作用力所引起的转子沿轴向偏离的相对表示。,集中式6600,离线振动 DP1500 Enpac1200,自动巡检系统Enwatch,高速在线系统ENTRX,分布式XM,保护系统,实时数据采集,间隔数据采集,人工参与数据采集,自动数据采集,Odyssey & Enshare,数据采集系统,传感器,软件,压电式加速度

14、传感器9000系列,Entrx,油液分析,控制系统（PLC、DCS）,Plantlink,RSMACC EOL,电涡流式位移 传感器2100系列,振动测试技术-测试仪器,振动总值便携表：仅仅测试振动的通频振动总值，例如VisTec。便携式振动数据采集器：离线采集并存贮振动总值、频谱、波形等数据，通常还和软件系统配合使用。例如恩泰克的DP1500和Enpac1200。在线自动巡检模块：在线自动定期巡检设备的振动，并且上传到主软件中。例如恩泰克Enwatch。 高速多通道在线：高速多通道并行采集振动数据，满足压缩机、汽轮机等大型设备的测试需求，例如Entrx系统。 监测保护表：实时保护机组。例如恩

15、泰克6600系列和XM系列监测保护表。,机械振动定义,从狭义上说，通常把具有时间周期性的运动称为振动。 从广义上说，任何一个物理量在某一数值附近作周期性的变化，都称为振动。,什么是振动,机械振动,机械振动在特指的机械系统中，我们把所有由质量与弹性的物体组成一个动力系统（不是静态的）产生的震荡运动称为振动。,机械振动分类,机 械 振 动 的 类 型稳 态 振 动 周 期 振 动 简 谐 振 动 周 期 振 动非 周 期 振 动 衰 减 振 动 准 周 期 振 动随 机 振 动,最基本的振动形式简谐运动,在一切振动中，最简单和最基本的振动称为简谐运动。 任何复杂的运动都可以看成是若干简谐运动的合成

16、。,弹簧振子和单摆的简谐运动,弹簧振子的动力学特征,弹簧振子的动力学特征,取平衡位置O点为坐标原点，水平向右为x轴的正方向。,力的方向与位移的方向相反，始终指向平衡位置的，称为回复力。,简谐运动 微分方程,用旋转矢量的描述,旋转矢量图示法旋转矢量与简谐运动的关系,A 振幅 w 圆频率 j 初相位 wt+j 相位,简谐运动可视为一个绕原点做等速圆周运动的点在水平轴上的投影。,振动的三个基本单位,位移 (Displacement)速度 (Velocity)加速度 (Acceleration),简谐振动三要素,振幅反映振动幅度的大小 周期与频率反映振动的快慢 相位反映振动信号在时间上的先后,简谐运动的振幅、周期与频率、相位,对于一个简谐运动，若振幅、周期和初相位已知，就可以写出完整的运动方程，即掌握了该运动的全部信息，因此我们把振幅、周期和初相位叫做描述简谐运动的三个特征量，也称三要素。,简谐振动的三要素振幅,定义：以位移为单位的单峰值为例为作简谐运动的物体离开平衡位置的最大位移的绝对值说明：振幅恒为正值;振幅的大小与振动系统的能量有关，由系统的初始条件确定,