機電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷

1、機電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷張錫清(龍煤雙鴨山分公司新安煤礦,黑龍江雙鴨山155100摘要機電設(shè)備的故障診斷就是利用機器運行過程中各個零部件的二次效應(yīng),由局部推測整體,發(fā)揮出設(shè)備壽命周期的最大效益。該文主要闡述了機電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷、設(shè)備診斷過程、振動診斷技術(shù)、紅外診斷技術(shù)和鐵譜分析技術(shù)和油液氣相分析技術(shù)等問題。關(guān)鍵詞機電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測故障診斷中圖分類號TD407文獻(xiàn)標(biāo)識碼A機電設(shè)備的故障過程就是零部件失效的過程。故障診斷就是利用機器運行過程中各個零部件的二次效應(yīng),由局部推測整體,發(fā)揮出設(shè)備壽命周期的最大效益。國內(nèi)外應(yīng)用于機械設(shè)備故障檢測、分析和診斷的主要方法有振動和噪聲診斷法,另外有磨

2、損殘留物、泄漏物診斷法、溫度、壓力、流量和功率變化診斷法;應(yīng)變、裂紋及聲發(fā)射診斷法。1設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)又稱為設(shè)備診斷技術(shù),它是在設(shè)備運行中或在基本不拆卸設(shè)備的條件下掌握設(shè)備運行狀態(tài),判定產(chǎn)生故障的部位和原因,并預(yù)測、預(yù)報未來狀態(tài)的技術(shù)。設(shè)備診斷技術(shù)的發(fā)展,把設(shè)備的預(yù)防維修推向新的階段。以設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)來確定設(shè)備維修工作的內(nèi)容和時間,比定期更換零部件降*收稿日期:20110408作者簡介:張錫清,男,漢族,黑龍江雙鴨山人,工程師,從事煤礦機電技術(shù)工作。低了維修費用,可減少不必要的大修,提高設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的可靠性,促使設(shè)備從定期預(yù)防維修向以狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)的預(yù)測維修轉(zhuǎn)變

3、,使預(yù)防維修效果經(jīng)濟、有效。設(shè)備診斷技術(shù)主要有以下優(yōu)點:(1可較為準(zhǔn)確地判斷零部件磨損更換的時間,避免“維修過?！?有效利用零部件壽命。(2能在不拆卸或基本不拆卸設(shè)備的條件下,判定零件磨損和診斷故障,在定期檢查工作的同時,保持設(shè)備精度。(3可預(yù)測、預(yù)報零部件磨損剩余壽命,便于安排設(shè)備維修計劃。(4適合用于安全性要求高、連續(xù)不間斷運轉(zhuǎn)的、無備用系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,能充分發(fā)揮設(shè)備效能,節(jié)省維修費用,提高設(shè)備運轉(zhuǎn)可靠性。2設(shè)備診斷過程與分析21設(shè)備診斷過程(1設(shè)備狀態(tài)信號是設(shè)備異?；蚬收闲畔⒌妮d可控硅。因而選用液力偶合器。運行實踐證明,液力偶合器是可靠的,機組運行平穩(wěn),調(diào)速性能良好,操作方便。在并聯(lián)運行

4、的供水系統(tǒng)中加裝了無極調(diào)速的液力偶合器,使水泵由恒速運行變?yōu)榭勺兯龠\行。泵的流量、揚程、軸功率隨轉(zhuǎn)速的變化如下:Q2/Q1=n2/n1H2/H1=(n2/n12N2/N1=(n2/n13式中Q、H、n、N分別表示水泵的流量、揚程、轉(zhuǎn)速及軸功率,其中腳注1,2分別為轉(zhuǎn)速變化前、后的數(shù)值?？梢?水泵流量與轉(zhuǎn)速成一次方關(guān)系變化;揚程與轉(zhuǎn)速成二次方關(guān)系變化,軸功率與轉(zhuǎn)速成三次方關(guān)系變化。因此,采用變速調(diào)節(jié)可大大減少電機所消耗的功率。當(dāng)然,這種調(diào)速應(yīng)該以保證管網(wǎng)的供水壓力為前提。據(jù)測定,用閥門節(jié)流調(diào)節(jié)輸送3752t/h的水所消耗的功率為800kW,而用變速調(diào)節(jié)輸送3769t/h水所消耗功率為710kW,

5、變速調(diào)節(jié)比閥門節(jié)流調(diào)節(jié)減少消耗功率90kW。3結(jié)論(1泵的節(jié)能首先要在滿足生產(chǎn)所需的揚程、流量的前提下,去除多余揚程。去除多余揚程的方法可采用葉輪切削,多級泵抽取一級葉輪等。改型改造也是去除多余揚程的一種方法。(2在幾臺水泵并聯(lián)運行的供水系統(tǒng)中配備的多臺水泵應(yīng)選用揚程相同,而流量有一定差額的泵,這樣便于水量的調(diào)節(jié)。(3對流量調(diào)節(jié)頻繁的供水系統(tǒng),用變速調(diào)節(jié)取代傳統(tǒng)的節(jié)流調(diào)節(jié),可節(jié)省消耗在閥門上的能量,調(diào)節(jié)越頻繁的供水系統(tǒng),節(jié)能效果越明顯。(4并聯(lián)運行的供水系統(tǒng)只在一臺泵上加調(diào)速裝置即可,調(diào)速裝置在容量最大的泵上。(5泵的節(jié)能改造的順序應(yīng)是:消除多余的揚程;對機組作適當(dāng)調(diào)整、改造;采用調(diào)速技術(shù)。體

6、,應(yīng)選擇便于診斷的狀態(tài)信號,如振動、噪聲、溫度等,還有靈敏可靠并滿足檢測儀器需要的信號傳感器,以真實、充分檢測到足夠數(shù)量且能反映設(shè)備情況的狀態(tài)信號。這是診斷成功的關(guān)鍵。(2信號處理是從伴有各種干擾的綜合信號中,將能反映設(shè)備狀態(tài)的特征信號提取出來,并精化故障特征信號,實現(xiàn)提高診斷靈敏度和可靠性目的。(3狀態(tài)識別是通過對設(shè)備狀態(tài)特征信號的分析和對比,識別和判斷設(shè)備狀態(tài),判定其是否存在故障,及故障的部位、原因和嚴(yán)重程度。(4預(yù)測是對還沒發(fā)生的或還不明確的故障進(jìn)行預(yù)先的估計和推測。通過預(yù)測故障,對設(shè)備的劣化趨勢和剩余壽命做出預(yù)報,為進(jìn)行事故預(yù)防和預(yù)防維修提供依據(jù)。決策是按照預(yù)測、預(yù)報和故障診斷結(jié)論采取

7、的防治故障的方法和措施。22設(shè)備診斷的分類設(shè)備診斷可分為簡易診斷和精密診斷,直接診斷和間接診斷,定期診斷和在線監(jiān)控,功能診斷和運行診斷。3振動診斷技術(shù)振動診斷技術(shù)是應(yīng)用較廣的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù),它以裝在設(shè)備不同部位上的振動傳感器,拾取振動信號,經(jīng)處理后用來識別和判斷設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)、零部件的磨損和劣化趨勢,并診斷設(shè)備故障。設(shè)備振動診斷適合旋轉(zhuǎn)機械、流體機械和加工機械等的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷。它可診斷轉(zhuǎn)子不平衡、聯(lián)軸器不對中、滾動軸承和滑動軸承故障、齒輪磨損、緊固件松動、轉(zhuǎn)軸裂紋、設(shè)備安裝質(zhì)量和流體機械的結(jié)構(gòu)故障等。31振動診斷儀器振動診斷儀器有固定式和便攜式。前者是在線連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的成套儀

8、器裝備,包括安裝在設(shè)備或系統(tǒng)不同部位的、檢測不同振動參數(shù)(振動的幅值、速度、加速度的各種振動傳感器和中央信號處理、狀態(tài)識別、數(shù)據(jù)儲存、監(jiān)控報警等系統(tǒng)。后者由傳感器和測振儀組成,有測振儀、數(shù)據(jù)采集器、滾動軸承故障檢查儀等。(1測振儀。它用于定期檢測設(shè)備的振動值,判斷設(shè)備技術(shù)狀態(tài),并根據(jù)一定時期內(nèi)的振動值變化,分析劣化趨勢。它的功能較為簡單,價格便宜,可適于一線班組使用。與測振儀功能相同的還有一種烈度計,測振儀均帶有傳感器和數(shù)據(jù)顯示裝置。(2數(shù)據(jù)采集器。它是在便攜式測振儀的基礎(chǔ)上,增加了儲存功能、現(xiàn)場分析功能、計算機接口等,由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機(包括軟件組成的一種離線周期監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)用數(shù)

9、據(jù)采集器到現(xiàn)場采樣在測的振動數(shù)據(jù),之后輸入計算機進(jìn)行分析、診斷;還可把計算機的指令和前幾個周期的各部位振動數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)采集器,然后現(xiàn)場按計算機指令順序進(jìn)行各部位的檢測,并做數(shù)據(jù)比較,分析劣化趨勢等。這種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集簡便可靠,處理迅速,檢索方便,還兼有監(jiān)測和診斷的功能。只需購置一般的數(shù)據(jù)采集器就可形成監(jiān)測診斷系統(tǒng)。(3滾動軸承故障檢查儀和脈沖沖擊計。這是專門用于監(jiān)測滾動軸承故障的,是拾取軸承有損傷時發(fā)出的周期性脈沖信號,經(jīng)過信號處理可判斷故障部位和損傷程度。32故障診斷旋轉(zhuǎn)機械中的振動,主要有強迫振動和自激振動,用振動監(jiān)測來診斷故障,可找出激起振動的原因。轉(zhuǎn)軸組件線性系統(tǒng)中振動的頻率應(yīng)等于激振

10、力的頻率,而激振力又是因零部件故障產(chǎn)生的。故障類型不同,激振力頻率即轉(zhuǎn)軸組件的激振頻率也有區(qū)別。所以,振動診斷是對各類激振頻率的識別。4紅外診斷技術(shù)紅外診斷就是用紅外線掃描,間接取得溫度信息,以監(jiān)測和判斷設(shè)備狀態(tài)。紅外診斷儀器一般有紅外熱像儀和紅外測溫儀。紅外熱像儀是通過紅外線掃描,檢測物體溫度場信息,在彩色屏幕上顯示物體表面的溫度分布圖像,并以數(shù)字顯示圖像上各部位的溫度。它適合在面積較大的溫度場,監(jiān)測其溫度分布和異常部位,紅外測溫儀也叫點溫計,它只檢測物體某一點或某一范圍內(nèi)的溫度值,并以數(shù)字顯示;有的點溫計帶有激光瞄準(zhǔn)裝置,可準(zhǔn)確地瞄準(zhǔn)被檢部位。點溫計尤其適合檢測運動物體、電力運行中的電氣設(shè)備和線路、及不能觸及和觸及不到的部位的運行溫度狀態(tài)。如:在礦區(qū)鐵路車輛行進(jìn)中檢測軸瓦溫度,在電力運行中檢測電力線路結(jié)點和開關(guān)的電觸點溫度等。5鐵譜分析技術(shù)和油液氣相分析技術(shù)鐵譜分析是通過對油液中的磨損殘粒金屬磨屑的成分、形狀、光澤、顏色、磨屑大小狀況進(jìn)行采樣分析,以監(jiān)測和判斷零部件的磨損程度。生產(chǎn)現(xiàn)場使用的儀器有直讀式鐵譜儀