機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀表的分析和應(yīng)用

1、引言
化工生產(chǎn)裝置的特點(diǎn)是自動(dòng)化水平高、生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)，一旦某臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障，將迫使機(jī)組降低負(fù)荷，甚至停機(jī)。機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般由固定安裝在轉(zhuǎn)軸附近的傳感器、延長(zhǎng)電纜、前置器和狀態(tài)監(jiān)視儀四部分組成，通常用在大型機(jī)組和旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備上，主要監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。它通過(guò)監(jiān)控旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)準(zhǔn)確的找出故障并進(jìn)行診斷，實(shí)施有效控制和預(yù)報(bào)決策，保證設(shè)備安全運(yùn)行。
2、機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀表的組成部分
機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀表主要由檢測(cè)探頭、延長(zhǎng)電纜、前置器和監(jiān)測(cè)器四部分組成，通常把探頭、延長(zhǎng)電纜、前置器統(tǒng)稱為傳感器部分，主要用來(lái)檢測(cè)大型機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。軸系參數(shù)對(duì)于大型機(jī)組是非常重要的，直接關(guān)系到設(shè)備的安全及系統(tǒng)的正常運(yùn)行。軸系參數(shù)通常包括機(jī)組的前后軸位移、轉(zhuǎn)速、軸振動(dòng)等。
2.1軸振動(dòng)、軸位移、轉(zhuǎn)速探頭的試驗(yàn)與安裝
系統(tǒng)原理：現(xiàn)在常用的軸系傳感器主要是本特利的3500系列，該傳感器是應(yīng)用電渦流原理測(cè)量探頭頂部與軸面之間的距離。主要通過(guò)前置器產(chǎn)生一個(gè)低功率的頻率信號(hào)，這一頻率信號(hào)由延長(zhǎng)電纜送到探頭端部的線圈上，如果有導(dǎo)體材料的表面接近于探頭頂部，則該信號(hào)在導(dǎo)體表面會(huì)形成小的電渦流，即這一渦流使得該信號(hào)有能量損失，利用該損失可以測(cè)量出導(dǎo)體表面與探頭頂部的距離，距離越近，其能量損失越大，傳感器系統(tǒng)可以利用這一能量損失產(chǎn)生一個(gè)輸出電壓。
軸振動(dòng)探頭的安裝：利用探頭靜態(tài)特性，探頭端面與軸表面距離和前置放大器輸出所對(duì)應(yīng)電壓，來(lái)確定探頭端面與軸表面的距離。間接定位安裝法的一般安裝間隙電壓為-9～-11V，通常取-10V為測(cè)量零點(diǎn)。
軸位移探頭的安裝：機(jī)組安裝結(jié)束后，要求機(jī)組鉗工來(lái)回推動(dòng)被測(cè)軸，同時(shí)測(cè)出軸向可動(dòng)范圍（俗稱軸竄量），一般軸竄量在0.4～0.6毫米之間。簡(jiǎn)捷方法是：可以在已知軸竄量值的前提下，將軸向探頭安裝孔方向推動(dòng)，直至止推盤(pán)與止推瓦接觸為止。接好監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以軸竄量值一半的數(shù)值，將探頭端面與軸表面的安裝距離，在監(jiān)測(cè)儀示值零點(diǎn)上半部的對(duì)應(yīng)位置安裝固定。然后，再來(lái)回推動(dòng)被測(cè)軸看監(jiān)測(cè)儀示值，是否在以零點(diǎn)為中心對(duì)稱的示值內(nèi)變化，否則須重新調(diào)整安裝。
2.2監(jiān)測(cè)器
傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)器主要是用來(lái)接收和處理軸系參數(shù)信號(hào)，進(jìn)而根據(jù)預(yù)設(shè)定的參量輸出預(yù)警或聯(lián)鎖停機(jī)信號(hào)，使起到保護(hù)設(shè)備的功能，例如派利斯的PT2060狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀。隨著生產(chǎn)裝置向著大型化、自動(dòng)化、和連續(xù)化方向發(fā)展，生產(chǎn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的要求越來(lái)越高，在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)也顯得非常重要。在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要包括機(jī)器狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測(cè)（信號(hào)采集）、信號(hào)處理過(guò)程，這些信息包含振動(dòng)、應(yīng)力、裂紋、功率等等，其中最主要的是振動(dòng)信號(hào)，包括振動(dòng)信號(hào)的采集和處理。對(duì)于具備故障診斷的系統(tǒng)，正需要這些采集到的信息，根據(jù)這些信息得到一系列的圖譜供分析使用，判斷機(jī)器的工作狀態(tài)，確定故障類型和發(fā)生部位，最終可以采取相應(yīng)的維護(hù)措施。
3、機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀表的分析應(yīng)用
3.1振動(dòng)分析基礎(chǔ)
振動(dòng)在設(shè)備故障中占了很大比重，是影響設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。振動(dòng)又是設(shè)備的“體溫計(jì)”，直接反映了設(shè)備健康狀況，是設(shè)備安全評(píng)估的重要指標(biāo)。一臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，其振動(dòng)值和振動(dòng)變化值都應(yīng)該比較小。一旦機(jī)組振動(dòng)值變大，或振動(dòng)變得不穩(wěn)定，都說(shuō)明設(shè)備出現(xiàn)了一定程度的故障。
3.2常見(jiàn)振動(dòng)故障分析
3.2.1轉(zhuǎn)子不平衡
旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)部分通常稱為轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子不平衡是各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械中普遍存在的問(wèn)題，是最常見(jiàn)的振動(dòng)故障之一。不平衡轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)工作過(guò)程中，由于周期性的離心慣性力對(duì)轉(zhuǎn)子的激勵(lì)作用，將產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)而影響轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞轉(zhuǎn)子。
3.2.2轉(zhuǎn)子彎曲
轉(zhuǎn)子彎曲分為永久性彎曲和臨時(shí)性彎曲兩種類型。轉(zhuǎn)子永久性彎曲是指轉(zhuǎn)子軸呈永久弓形，它是由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不合理、轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期存放不當(dāng)而發(fā)生永久彎曲變形，或是熱態(tài)停車時(shí)未及時(shí)盤(pán)車、熱穩(wěn)定性差、長(zhǎng)期運(yùn)行后軸自然彎曲加大等原因造成。轉(zhuǎn)子臨時(shí)性彎曲是指轉(zhuǎn)子有較大預(yù)負(fù)荷、開(kāi)機(jī)運(yùn)行時(shí)暖機(jī)不足、升速過(guò)快、加載太大、轉(zhuǎn)軸熱變形不均勻等原因造成。
故障機(jī)理：轉(zhuǎn)子不論發(fā)生永久性彎曲還是臨時(shí)性彎曲，都會(huì)產(chǎn)生與質(zhì)量偏心相類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力，同時(shí)在軸向可能發(fā)生與轉(zhuǎn)速頻率相等的振動(dòng)。其故障機(jī)理與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心相同。
轉(zhuǎn)子彎曲故障診斷：對(duì)轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時(shí)性彎曲故障的診斷，與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心的診斷方法基本相同。其不同之處是，具有永久性彎曲故障的轉(zhuǎn)子，開(kāi)車起始時(shí)振動(dòng)就很大。而具有臨時(shí)性彎曲故障的轉(zhuǎn)子，隨著開(kāi)車的升速過(guò)程振幅逐步增大到某一個(gè)值，然后在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)振幅有所減小。
4、結(jié)語(yǔ)
本文主要從自己對(duì)機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀表的認(rèn)識(shí)著手，簡(jiǎn)單介紹了機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀表的概念和應(yīng)用領(lǐng)域。接著介紹了機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀表的組成部分，分別講述了軸系傳感器的應(yīng)用原理和靜態(tài)實(shí)驗(yàn)特性以及狀態(tài)監(jiān)測(cè)原理。重點(diǎn)分析了振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和故障診斷特征。
綜上所述，機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀表的運(yùn)用和故障診斷技術(shù)可以方便、快速、有效地把握設(shè)備運(yùn)行狀況，提高設(shè)備維修水平，促進(jìn)安全生產(chǎn)。但是廠里的設(shè)備管理人員往往只重視軸系儀表監(jiān)測(cè)，而不注重故障診斷，所以在這里提倡設(shè)備管理人員和領(lǐng)導(dǎo)更應(yīng)該加強(qiáng)故障診斷技術(shù)力量，由于設(shè)備故障診斷技術(shù)是一門(mén)新興綜合性學(xué)科，還需要在實(shí)踐中進(jìn)一步探討與提高。應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決許多設(shè)備隱患、提高設(shè)備運(yùn)行可靠度，更有利于提高設(shè)備管理水平。