故障诊断内部培训材料(李臻)

1、煤矿大型机电设备在线监测与故障诊断系统煤矿大型机电设备在线监测与故障诊断系统李李 臻臻2011.2.15提纲背景介绍背景介绍设备在线监测诊断系统目的设备在线监测诊断系统目的监测诊断系统概述监测诊断系统概述监测诊断系统主要构成监测诊断系统主要构成主通风机在线监测与故障诊断系统主通风机在线监测与故障诊断系统胶带输送机在线监测与故障诊断系统胶带输送机在线监测与故障诊断系统现场应用情况现场应用情况背景介绍背景介绍管好、用好煤矿大型关键设备，是煤矿稳产高产的前提，管好、用好煤矿大型关键设备，是煤矿稳产高产的前提，也是煤矿安全生产的保障。若能对设备进行状态监测与也是煤矿安全生产的保障。若能对设备进行状态监

2、测与故障诊断，及时准确识别核心零部件故障的微弱特征信故障诊断，及时准确识别核心零部件故障的微弱特征信号，必将为潜在故障预示和演化、寿命预测和制定维修号，必将为潜在故障预示和演化、寿命预测和制定维修策略提供技术支持，从而提高煤矿关键装备整体运行安策略提供技术支持，从而提高煤矿关键装备整体运行安全性和可靠性全性和可靠性，实现由，实现由“事后维修事后维修”到到“预知维修预知维修”的的转变，避免意外停机及恶性事故发生转变，避免意外停机及恶性事故发生，具有巨大的经济，具有巨大的经济效益和社会效益。效益和社会效益。 背景介绍背景介绍-现阶段监测诊断技术现阶段监测诊断技术煤矿现行的设备维修方式基本上是通过煤

3、矿现行的设备维修方式基本上是通过维修工人凭直觉目测、敲维修工人凭直觉目测、敲击、触摸等手段判断，击、触摸等手段判断，由于受人为因素的影响，其可靠性较差。由于受人为因素的影响，其可靠性较差。温度监测技术温度监测技术己广泛应用于煤矿设备状态监测，但设备在即将出己广泛应用于煤矿设备状态监测，但设备在即将出现事故温度才会急剧上升，因此温度检测难以完成设备安全监测现事故温度才会急剧上升，因此温度检测难以完成设备安全监测和早期预警的重任和及时报警的现场要求。和早期预警的重任和及时报警的现场要求。铁谱技术铁谱技术是现阶段煤矿行业设备状态监测与故障诊断常用技术，是现阶段煤矿行业设备状态监测与故障诊断常用技术，

4、美国煤矿开展油磨屑监测工作较早，然而，在应用铁谱分析技美国煤矿开展油磨屑监测工作较早，然而，在应用铁谱分析技术属于离线监测，大多还是从设备现场采集油样，再在实验室制术属于离线监测，大多还是从设备现场采集油样，再在实验室制作谱片进行油液成分分析，作谱片进行油液成分分析，分析周期相对较长，速度慢分析周期相对较长，速度慢，降低了，降低了设备监测的实时性。设备监测的实时性。背景介绍背景介绍-振动监测诊断技术振动监测诊断技术振动监测技术，振动监测技术，利用振动信号对利用振动信号对设备进行诊断，是设备故障诊断设备进行诊断，是设备故障诊断最常用、最有效的方法之一。设最常用、最有效的方法之一。设备振动信号中包

5、含了系统、零部备振动信号中包含了系统、零部件由于磨损、疲劳、老化等因素件由于磨损、疲劳、老化等因素引起的劣化和失效等重要信息，引起的劣化和失效等重要信息，通过对振动信号进行采集、分析通过对振动信号进行采集、分析和处理，可以监测设备的运行状和处理，可以监测设备的运行状态，识别机械设备的故障类型、态，识别机械设备的故障类型、故障来源，从而为设备的维修提故障来源，从而为设备的维修提供依据，以达到保障设备安全运供依据，以达到保障设备安全运行的目的。行的目的。振动监测诊断作用与成果监测诊断系统概述传统的矿用机电设备在线监测系统仅仅局限于简单数据的采集传统的矿用机电设备在线监测系统仅仅局限于简单数据的采集

6、与集中监测显示，这种方式虽然在设备运行状态监测中起到重与集中监测显示，这种方式虽然在设备运行状态监测中起到重要作用，但要作用，但不能及时准确地诊断分析出机电设备可能出现的故不能及时准确地诊断分析出机电设备可能出现的故障。障。矿用机电设备在线监测与故障诊断系统主要由矿用机电设备在线监测与故障诊断系统主要由YHZ18矿用本安矿用本安型振动监测分析仪和型振动监测分析仪和KGS18矿用本安型振动加速度传感器构成，矿用本安型振动加速度传感器构成，可以智能地诊断出设备可能存在的可以智能地诊断出设备可能存在的不对中、不平衡、配合松动、不对中、不平衡、配合松动、装配不当以及轴承疲劳损伤等潜在故障装配不当以及轴

7、承疲劳损伤等潜在故障，适用于煤矿通风机、，适用于煤矿通风机、皮带输送机、水泵等重要机电设备的运行状态监测与故障诊断皮带输送机、水泵等重要机电设备的运行状态监测与故障诊断分析。分析。 监测诊断系统主要构成 - YHZ18矿用本安型振动监测分析仪矿用本安型振动监测分析仪 监测分析仪在监测分析仪在ISO2372国家振动标准基础上融合了振动烈度、国家振动标准基础上融合了振动烈度、振动加速度信息进行报警判断，集在线监测与实时诊断分析为一振动加速度信息进行报警判断，集在线监测与实时诊断分析为一体，实现机械设备的信息化，并可实现设备全寿命周期的状态监体，实现机械设备的信息化，并可实现设备全寿命周期的状态监控

8、与故障实时诊断分析。控与故障实时诊断分析。主要功能主要功能 l12通道数据同步高速采集通道数据同步高速采集 l故障频率自动计算故障频率自动计算 l独特的故障定量分析和智能诊断功能独特的故障定量分析和智能诊断功能 l“黑匣子黑匣子”功能功能 l数据传输功能数据传输功能 监测诊断系统主要构成 - YHZ18矿用本安型振动监测分析仪矿用本安型振动监测分析仪 产品特色：产品特色： (1) 井下机电设备振动数据采集与存储井下机电设备振动数据采集与存储 通过本安型振动传感器与多通道数据同步采集芯片，可以实现煤矿大通过本安型振动传感器与多通道数据同步采集芯片，可以实现煤矿大型机电设备振动信号的同步采集；型机

9、电设备振动信号的同步采集； (2) 多故障信息融合报警判断多故障信息融合报警判断 通过通过ISO2372国家振动标准基础上，融合设备振动烈度、振动加速度国家振动标准基础上，融合设备振动烈度、振动加速度以及设备温度等信息，实现设备振动报警；以及设备温度等信息，实现设备振动报警； (3) 设备实时诊断分析预示设备实时诊断分析预示 通过通过DSP与与ARM双核处理器，集成高性能智能诊断算法，实现煤矿大双核处理器，集成高性能智能诊断算法，实现煤矿大型机电设备在线监测与实时诊断，克服了设备故障诊断对专业人员的过型机电设备在线监测与实时诊断，克服了设备故障诊断对专业人员的过分依赖；分依赖； (4) 广泛的

10、通讯接口广泛的通讯接口 通过通过RS485、网口以及基于数据库的后台软件，实现振动监测分析仪、网口以及基于数据库的后台软件，实现振动监测分析仪与已有设备监测平台的配接；与已有设备监测平台的配接； 监测诊断系统主要构成 - YHZ18矿用本安型振动监测分析仪矿用本安型振动监测分析仪监测诊断系统主要构成 - KGS18矿用本安型振动加速度传感器矿用本安型振动加速度传感器矿用本安型振动加速度传感器主要用于煤矿用本安型振动加速度传感器主要用于煤矿机电设备易损伤部件的振动检测，采用矿机电设备易损伤部件的振动检测，采用双层壳体结构坚固耐用，内置放大器输出双层壳体结构坚固耐用，内置放大器输出电流信号与振动加

11、速度成正比，输出信号电流信号与振动加速度成正比，输出信号对地绝缘，密封性能良好。对地绝缘，密封性能良好。输出灵敏度：输出灵敏度：0.8mA/g 输出方式：输出方式：4-20mA 使用频率范围：使用频率范围：0.5-5000Hz1dB 振动范围：振动范围：0-20g 供电电源：供电电源：12-30V主通风机在线监测与故障诊断系统主通风机在线监测与故障诊断系统 主通风机在线监测与故障诊断系统集数据采集、监测、分析、主通风机在线监测与故障诊断系统集数据采集、监测、分析、管理于一体，既有传统的参数监测如温度、压力、振动等参数管理于一体，既有传统的参数监测如温度、压力、振动等参数监测，又有设备故障实时分

12、析功能，能够对风机运行状态进行监测，又有设备故障实时分析功能，能够对风机运行状态进行全面的监测与诊断分析，给出预警指示，为维修管理提供科学全面的监测与诊断分析，给出预警指示，为维修管理提供科学依据。依据。监测计算机监测、分析诊断工作站设备工程师计算机Hub温度、负压等信号采集工控箱公司办公楼现场操作室局域网络WEB/数据库服务器企业监测工作站设备负责人计算机打印机远程监测工作站防火墙温度传感器压力传感器振动传感器振动监测分析仪Internet主通风机在线监测与故障诊断系统主通风机在线监测与故障诊断系统 系统功能系统功能在线监测通风机的流量、风压、振动、温度等运行状态信息；在线监测通风机的流量、

13、风压、振动、温度等运行状态信息；报警参数设置功能；报警参数设置功能；温度、振动等关键参数趋势分析与预警功能；温度、振动等关键参数趋势分析与预警功能；各种故障点记忆功能，以便于故障分析；各种故障点记忆功能，以便于故障分析；具有运行状态实时数据显示、历史记录查询、工况参数列表显示具有运行状态实时数据显示、历史记录查询、工况参数列表显示设备温度与振动融合监测诊断功能；设备温度与振动融合监测诊断功能；故障智能诊断功能；故障智能诊断功能；振动时域分析功能；振动时域分析功能；频谱分析功能；频谱分析功能；包络谱分析功能包络谱分析功能报表生成与打印报表生成与打印网络通讯传输功能网络通讯传输功能主通风机在线监测

14、与故障诊断系统主通风机在线监测与故障诊断系统 主通风机在线监测与故障诊断系统主通风机在线监测与故障诊断系统主通风机在线监测与故障诊断系统主通风机在线监测与故障诊断系统胶带输送机轴承在线监测与故障诊断系统胶带输送机轴承在线监测与故障诊断系统胶带输送机轴承在线监测与故障诊断系统通过胶带输送机转速信号和胶带输送机轴承在线监测与故障诊断系统通过胶带输送机转速信号和轴承温度信号、振动信号的采集监测与实时诊断分析，为用户提供一轴承温度信号、振动信号的采集监测与实时诊断分析，为用户提供一套专门化的、产品化的，集可靠性、实用性和先进性为一体的故障诊套专门化的、产品化的，集可靠性、实用性和先进性为一体的故障诊断

15、装置与分析系统。断装置与分析系统。系统功能：系统功能：（1）轴承温度在线监测功能）轴承温度在线监测功能（2）轴承振动大小监测功能）轴承振动大小监测功能（3）轴承温度与振动大小融合报警功能）轴承温度与振动大小融合报警功能（4）轴承振动信号实时诊断分析功能）轴承振动信号实时诊断分析功能（5）轴承振动信号频谱分析、包络谱分析等离线分析功能）轴承振动信号频谱分析、包络谱分析等离线分析功能（6）轴承温度与振动大小趋势分析功能）轴承温度与振动大小趋势分析功能（7）诊断报告与打印功能）诊断报告与打印功能胶带输送机轴承在线监测与故障诊断系统胶带输送机轴承在线监测与故障诊断系统胶带输送机轴承在线监测与故障诊断系

16、统胶带输送机轴承在线监测与故障诊断系统现场应用振动监测分析仪与振动加速度传感器山西省西山煤振动监测分析仪与振动加速度传感器山西省西山煤电集团东曲矿黄台峰电集团东曲矿黄台峰2# 通风机轴承故障检测，通风机轴承故障检测， 现场应用振动监测分析仪显示轴承故障原因为轴承内圈配合松动，故障严重程度为中期故障，两个月后检修发现轴承内圈出现划痕。原因分析：考虑到黄台峰风机地基下沉，轴系存在对中不良，轴承受到局部压力大，表面发生塑性变形，使内圈与轴颈的配合尺寸发生变化，轴承内圈与轴两者的轴心线不重合，轴承每转一圈发生一次交变的轴向力作用，从而在振动信号中出现调制频率为轴旋转频率及其倍频成分。根据以上分析，故障

17、原因为轴承内圈与轴配合不当。现场应用振动监测分析仪用于西山煤电集团杜儿坪煤矿新振动监测分析仪用于西山煤电集团杜儿坪煤矿新华风机在线监测华风机在线监测 2010年年9月月18日至今振动日至今振动监测分析仪用于西山煤电监测分析仪用于西山煤电集团杜儿坪煤矿新华风机集团杜儿坪煤矿新华风机在线监测，振动监测仪运在线监测，振动监测仪运行正常。行正常。现场应用振动监测分析仪在左权煤矿新安装通风机在线监振动监测分析仪在左权煤矿新安装通风机在线监测中应用测中应用振动峰峰值大小为振动峰峰值大小为81.6 m/ss (8.16g) 峭度指标峭度指标:1.8103现场应用分析结果：分析结果：1、风机轴承型号为、风机轴

18、承型号为NU324，轴承故障频率为：内圈损伤故障频率，轴承故障频率为：内圈损伤故障频率97.5Hz，外圈损伤故障频率为外圈损伤故障频率为65Hz，滚动体损伤故障频率为，滚动体损伤故障频率为60Hz。 分析图谱中未发分析图谱中未发现与轴承各故障频率相对应的成分。现与轴承各故障频率相对应的成分。2、从振动加速度时域波形可以看出风机振动剧烈，峰峰值达到、从振动加速度时域波形可以看出风机振动剧烈，峰峰值达到80m/ss，此外，时域波形上存在杂乱毛刺，说明风机零部件存在摩擦现象；此外，时域波形上存在杂乱毛刺，说明风机零部件存在摩擦现象；3、振动加速度信号频谱图中没有出现明显的轴承故障频率成分，在、振动加速度信号频谱图中没有出现明显的轴承故障频率成分，在700Hz附近存在明显的边频带现象，对振动信号进行包络解调分析，得出的附近存在明显的边频带现象，对振动信号进行包络解调分析，得出的调制频率为调制频率为12.5Hz，与风机旋转频率，与风机旋转频率750rpm相对应。相对应。4、由于振动加速度信号振动峭度指标为、由于振动加速度信号振动峭度指标为1.