状态监测案例诊断与分析

1、状态监测案例诊疗与分析 设备检验检测院 郭晓翡状态监测案例诊断与分析第1页 目标加强设备维护和管理，降低故障停机带来直接与间接经济损失，提升设备管理水平，推进技术进步，帮助企业获取最大经济效益。状态监测案例诊断与分析第2页 定义设备状态监测与故障诊疗技术是一个了解和掌握设备在使用过程中状态，确定其整体或局部正常或异常，早期发觉故障及其原因，并能预报故障发展趋势技术。状态监测案例诊断与分析第3页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.设备状态监测所包含领域振动测量与分析油质检验与分析动平衡校验红外测温与成像电机测试状态监测案

2、例诊断与分析第4页主要内容故障诊疗基础知识惯用各类设备振动标准S8000系统应用经典案例诊疗与分析 电机诊疗技术状态监测案例诊断与分析第5页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved. 故障诊疗基础知识状态监测案例诊断与分析第6页振动系统在平衡位置附近所做往复运动（摆动）。机械振动力学量（位移、速度、加速度）。振动是机器进行能量交换过程详细表达。振动是一个表象，反应了振动体内在“量化”过程。TPQTPt术语状态监测案例诊断与分析第7页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights

3、Reserved. 术语机械振动系统 机械振动所研究对象时机械或结构，在理论分析中要将实际机械或结构抽象为力学模型，即形成一个力学系统振动系统（M、K、C） 激励（作用于输入端外力） 响应（系统运动历程）（力或位移等激励信号）（力或其它振动响应信号）状态监测案例诊断与分析第8页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.机械振动分类机械振动确定振动随机振动分类状态监测案例诊断与分析第9页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.机械振动分类确定振动周期振动非

4、周期振动 分类状态监测案例诊断与分析第10页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.机械振动分类周期振动简谐振动普通周期振动 分类状态监测案例诊断与分析第11页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.机械振动分类非周期振动准周期振动瞬态振动 分类状态监测案例诊断与分析第12页工程中存在振动问题1、共振问题状态监测案例诊断与分析第13页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved. 术语共

5、振 当外部激振力频率和系统固有频率靠近时，系统将产生强烈振动。 在机械设计和使用中，对系统共振问题多数情况下是应该预防或采取控制办法。利用隔振系统和回转轴系统是在发生强烈振动时采取减振和消振办法。状态监测案例诊断与分析第14页工程中存在振动问题2、自激振动状态监测案例诊断与分析第15页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved. 术语自激振动自激振动自激振动引发归于转子，支撑系统中存在某一机械能量反馈步骤。自激振动现象有油膜涡动和油膜振荡；因为转子内阻而引发不稳定自激振动。状态监测案例诊断与分析第16页工程中存在振动问题3、不

6、平衡惯性力状态监测案例诊断与分析第17页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved. 术语转子不平衡转子中心与回转中心不重合时，旋转状态下就会产生不平衡力，在不平衡力作用下，转子就会产生振动。高速旋转汽轮机、压缩机等旋转机械，因为旋转质量不平衡、轴承刚度、滚珠缺点、滑动轴承油膜振荡等原因影响都会引发振动。状态监测案例诊断与分析第18页工程中存在振动问题4非线性振动状态监测案例诊断与分析第19页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.术语 自激振动系统和冲击

7、振动系统也都是非线性振动系统。存在问题均是非线性振动问题，只是因一些系统非线性特征较弱，在一定精度条件下能够简单地作为线性振动问题来处理。状态监测案例诊断与分析第20页1幅 值2频 率3相 位振动测量振动三要素术语状态监测案例诊断与分析第21页 定义：物体动态运动或振动幅度，表示振动强烈程度。 振幅大小能够表示为 峰峰值 （位移惯用） PP 单峰值 （加速度惯用） P 有效值 （速度惯用） RMS 峰峰值2单峰值22有效值幅值（振幅）惯用A表示术语状态监测案例诊断与分析第22页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.术语振

8、动峰峰值、单峰值、有效值和平均值状态监测案例诊断与分析第23页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.术语振动位移D mmil 1mil=25.4m ， 1丝=10m振动速度V mm/s振动速度有效值也称振动烈度振动加速度A m/s2 g, 1g=9.8 m/s2振动加速度积分一次即为振动速度积分二次即为振动位移。 V2fDD A2f V（2f）2D2D状态监测案例诊断与分析第24页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.状态监测案例诊断与分析第25页

9、关注设备零部件位置精度或变形引发破坏时，则应选择振动位移峰值（或峰峰值），因为峰值反应是位置改变极限值。位移表征参数是峰峰值600rpm以下低速设备，一定要关注位移振幅！位移振幅物理和工程意义术语状态监测案例诊断与分析第26页加速度关注是惯性力造成影响，因为加速度与惯性力成正比。加速度物理和工程意义术语状态监测案例诊断与分析第27页 速度关注是零件疲劳破坏，因为疲劳寿命主要取决于零件变形能量与载荷循环速度，振动速度均方根值恰好是它们反应 。 速度反应了分析频段时间历程信号振动能量，即机器振动烈度，所以，速度表征参数用有效值（mm/s)表示。 不论是低速设备，还是高速设备，都要关注对振动速度测量

10、分析。速度振幅物理和工程意义术语状态监测案例诊断与分析第28页 周期：物体完成一个完整振动所需要时间，以T0表示。单位普通是用“秒”来表示。比如一个单摆，它周期就是重锤从左运动到右，再从右运动回左边起点所需要时间。（时域波形） 频率：是指振动物体在单位时间（1秒）内所产生振动次数，即Hz，以f0表示。很显然，f01T0。术语2、频率状态监测案例诊断与分析第29页3、相位相位测量可用来描述某一特定时刻机器转子位置。测量相位最准确可靠方法是利用一个键相器。1-91827经过涡流或光电传感器方法测量，有4种标注方式 +p 正峰点相位； p 负峰点相位； +S 正零点相位； S 负零点相位t术语状态监

11、测案例诊断与分析第30页监测相位识别故障 当前，许多企业对诸如汽轮发电机组和离心式压缩机组这么高速、关键机组都采取了连续相位监测系统，作为增强预防机器损坏保护办法。1、检测不对中与轴弯曲关系2、检测反作用力与不平衡关系3、确定共振4、指出机械松动5、识别转子不平衡类型状态监测案例诊断与分析第31页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.惯用分析伎俩时域分析频域分析起停车分析术语状态监测案例诊断与分析第32页周期与准周期信号术语状态监测案例诊断与分析第33页瞬态与离散信号术语状态监测案例诊断与分析第34页 Six Disci

12、plines Leadership Center. All Rights Reserved.汽车座椅振动发动机轮子例子时域分析概念自相关函数相互关函数齿轮滚动轴承随机噪声宽频带特征区分轴承还是齿轮例子传递函数Key Advisors(CPA, attorney)CustomersRemote Team Members正弦函数纸浆机基础支架减振办法状态监测案例诊断与分析第35页时域波形分析主要性振动频谱分析并不总是能提供振动完整信息。有些机器问题可能振动频率相同，不过动态特征却差异显著。比如一个有碎片、断裂或变形故障齿齿轮所产生振动。这个有缺点齿在每转一转中冲击粗糙齿轮，于是产生于此有缺点齿轮转

13、速相同频率振动。这个振动频率与不平衡产生振动频率相同。所以，假如仅做频谱分析，完全有可能把这个缺点齿轮误认为是一个不平衡状态。然而有缺点齿轮齿所产生时域波形显著不一样。状态监测案例诊断与分析第36页状态监测案例诊断与分析第37页基频工频（1X） 频率=转速/60 齿轮啮合频率=齿数*转速 叶片经过频率=叶片数*转速取得并显示振动信号中所包含全部振动频率幅值，可能是全部振动分析方法中最有用方法。预计在旋转机器上发生85%以上机械故障能够用振动频谱数据识别出来。频谱分析法术语状态监测案例诊断与分析第38页 通频振动表示振动原始波形振动幅值。 选频振动表示所选定某一频率正弦振动幅值。 工频振动表示与

14、所测机器转子旋转频率相同正弦振动幅值。对于工作转速为6000r/min机器，工频振动频率是100HZ。工频振动又叫基频振动。 基频机器转速/60术语状态监测案例诊断与分析第39页波图奈奎斯特图水落图启停车分析状态监测案例诊断与分析第40页 Six Disciplines Leadership Center. All Rights Reserved.exercise惯用设备标准状态监测案例诊断与分析第41页1、惯用绝对判断家振动标准 GB / T 11348.16(ISO 7919)系列标准 对设备转轴作相对振动测量； GB / T 6075.16 ( ISO /10816 )系列标准在轴承座上

15、作绝对振动测量 VDI2056振动标准（得过工程师协会制订标准） BS4675机械振动标准（英国家标准准化协会制订标准）2、惯用相对判断标准：ISO 2372 状态监测案例诊断与分析第42页3、石化系统振动标准中国石油化工总企业石油化工旋转机械振动标准(SHS 01003-)。适用与电动机、发电机、蒸汽轮机、烟气轮机、离心式压缩机、离心泵和风机，主要包含壳体振动和轴振两部分。4、汽轮机及汽轮发电机组振动标准壳体振动标准：功率大于50MW陆地安装大型汽轮发电机组ISO 10816-2:转轴振动标准：GB/T 11348.2-1997状态监测案例诊断与分析第43页标准上壳体测试位置状态监测案例诊断

16、与分析第44页标准上轴振测试位置状态监测案例诊断与分析第45页1、国家振动标准解析 要求了严谨振动测点和测量方向，建立了以三个边界值为框架四级振动量级评价体系。区域 A 机器情况优 新交付机器振动值落在该区域； 区域 B 机器情况良 振动值在该区域机器能够长久运行； 区域 C 机器情况差 机器不宜作连续运行，应采取办法修理； 区域 D 机器情况劣 该区域振动烈度，足以造成机器损坏。 设备振动标准与评判状态监测案例诊断与分析第46页ABCD1.4222.8454.571372.3714.51137.1V mm/sV mm/sD mD m刚性支承柔性支承15300KW 160mmH 315mm 中

17、型机机器振动评价标准 ABCD2.3294.5577.190453.5907.114011V mm/sV mm/sD mD m刚性支承柔性支承300KW50Mw H315mm 大型机机器振动评价标准 边界值设定考虑了机器支承类型和机器功率等结构、负荷力诸原因。状态监测案例诊断与分析第47页本标准是指电动机在空转状态下值，诊疗参数为速度有效值。状态监测案例诊断与分析第48页中海油炼油分企业重整生成油塔底泵事故分析7 月11日4时10分，某企业某炼油分企业运行三部400单元重整生成油塔底泵机械密封损伤，致使介质泄漏着火，10公里处可见烈火滚滚浓烟冲天，有80余辆消防车进行灭火作业一把不该燃烧大火状态监测案例诊断与分析第49页8.4 mm/s50Hz250 Hz7月10日2#泵组投入运行，9点钟“点检”工采集到一组振动说明，该泵组运行质量已经处于故障状态。状态监测案例诊断与分析第50页 事故分析 1、泵组设备较