旋转设备在线状态监测技术交流-电机状态监测.PDF

北京博路亿鸣科技有限公司 旋转机械状态监测 旋转设备在线状态监测技术交流 一、了解旋转机械 旋转机械是指那些主要功能是由旋转运动完成的机械，尤其是指那些转速较高的机械， 如电动机、离心式压缩机、汽轮发电机组，以及离心式鼓风机、离心式水泵、真空泵等等， 都属于旋转机械范围。 二、开展设备状态监测的背景 旋转机械在各行各业中应用十分广泛，如石油、化工、机械、冶金、电力等行业。其中 许多设备都是生产流程上重点关键设备，是企业开展设备诊断的主要对象。加强对这类设备 的监测诊断，为确保设备安全高效运转，增加产量，提高产品质量，改善企业的经济效益都 具有重要意义。 说道状态监测，不得不先聊一下当前的设备维修体制。早期的旋转机械设备维修体制基 本上属于事后维修，即设备发生故障后再进行检修。随着流程化工业的推广，这种落后的管 理模式往往会造成巨大的经济损失，因此又逐步推行定期维修，例如我们通常实行的年度大 修。随着对设备故障机理的研究和设备管理水平的提高，人们又逐步认识到，定期检修实际 上既不经济又不合理，最大的问题是无法解决 “维修不足”和 “维修过剩”二者之间的矛 盾。 随着振动与噪声理论、测试技术、信号分析与数据处理技术、计算机技术及其他相关基 础学科的发展，为设备状态监测与故障诊断技术打下了良好的基础，而工业生产逐步向大型 化、高速化、自动化、流程化方向发展，为设备状态监测与故障诊断技术开辟了广阔的应用 前景。可以预见，这项源于生产实际、又与近代科学技术发展密切相关的新兴学科在实际生 产中必将发挥越来越大的作用。 从仿生学的角度来看，诊断设备的故障类似于确定人的病因：医生需要向患者询问病情、 病史、切脉(听诊)以及量体温、验血相、测心电图等，根据获得的多种数据，进行综合分析 才能得出诊断结果，提出治疗方案。同样，对旋转机械的故障诊断，也应在获取机器的稳态 数据、瞬态数据以及过程参数和运行状态等信息的基础上，通过信号分析和数据处理提取机 器特有的故障症兆及故障敏感参数等，经过综合分析判断，才能确定故障原因，做出符合实 际的诊断结论，提出治理措施。 北京博路亿鸣科技有限公司 旋转机械状态监测 三、开展状态监测的可行性 设备在运行过程中会产生各种表征其状态的物理现象，并引起相应参数的变化，这些 为设备的观测、监视提供了可能性。通常把这些参数变换成容易测量、处理和记录、显示的 物理量，如电压、电流等，这些物理量统称为信号。通过对信号进行分析、处理、变换、综 合、识别，可以作为判断设备运行状态和诊断设备故障的依据，同时也可以预测设备的运行 趋势。 当设备发生异常或出现故障时，一般情况下其振动情况都会发生变化，如振动幅值变化、 振动频率变化、振动相位变化、振动方向变化等，经过多年的试验和研究，人们发现旋转机 械的这一特征尤为明显，因此与振动有关的参数被广泛地作为表征旋转机械的状态特征参 量。 1．振幅 振幅是描述设备振动大小的一个重要参数。运行正常的设备，其振动幅值通常稳定在 一个允许的范围内，如果振幅发生了变化，便意味着设备的状态有了改变。因此对振幅的监 测可以用来判断设备的运行状态。振幅可以分为位移振幅、速度振幅、加速度振幅。 需要说明的是，不同的国家、不同的场合振幅的含义不同。在旋转机械状态监测实际 应用中，位移振幅通常用双振幅，即峰—峰值(P—P 值)来表示；速度振幅通常用单振幅有 效值，即振动烈度(Vrms)来表示；加速度振幅通常用最大单峰值来表示。 另外，在设备状态监测与故障诊断中，经常用到通频振幅和基频振幅的概念。通频振 幅是指同时受到几种不同频率的激励力作用的设备产生的振动信号，不经过滤波测得各种频 率振动分量的叠加值。基频振幅多指在旋转机械转速频率下按正弦规律振动的幅值。 旋转机械的机壳振幅尽管能够表明一些机械故障，但由于机械结构、安装条件、运行 条件以及转轴与机壳之间存在的机械阻尼，机壳振动的分布与转轴振动的分布是不同的，机 壳的振动并不能直接反映转轴振动的实际情况。因此在旋转机械的振动监测中，通常既要监 测机壳振动，又要监测转轴振动，只有在转轴和机壳振动有相同的分布倾向，且增减一致或 成比例的情况下，才可以仅监测机壳振动或转轴振动。 2．振动频率 振动频率可分为基频(周期的