機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷

1、機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(jī)電設(shè)備的故障診斷就是利用機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中各個(gè)零部件的二次效應(yīng),由局部推測(cè)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(jī)電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷、設(shè)備診斷過(guò)程、振動(dòng)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(wèn)題。關(guān)鍵詞機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)故障診斷中圖分類(lèi)號(hào)TD407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A機(jī)電設(shè)備的故障過(guò)程就是零部件失效的過(guò)程。故障診斷就是利用機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中各個(gè)零部件的二次效應(yīng),由局部推測(cè)整體,發(fā)揮出設(shè)備壽命周期的最大效益。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備故障檢測(cè)、分析和診斷的主要方法有振動(dòng)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(cè)和故障診斷設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)又稱(chēng)為設(shè)備診斷技術(shù),它是在設(shè)備運(yùn)行中或在基本不拆卸設(shè)備的條件下掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),判定產(chǎn)生故障的部位和原因,并預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)未來(lái)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(lái)確定設(shè)備維修工作的內(nèi)容和時(shí)間,比定期更換零部件降*收稿日期:20110408作者簡(jiǎn)介:張錫清,男,漢族,黑龍江雙鴨山人,工程師,從事煤礦機(jī)電技術(shù)工作。低了維修費(fèi)用,可減少不必要的大修,提高設(shè)備正常運(yùn)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(cè)為基礎(chǔ)的預(yù)測(cè)維修轉(zhuǎn)變

3、,使預(yù)防維修效果經(jīng)濟(jì)、有效。設(shè)備診斷技術(shù)主要有以下優(yōu)點(diǎn):(1可較為準(zhǔn)確地判斷零部件磨損更換的時(shí)間,避免“維修過(guò)?！?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(shí),保持設(shè)備精度。(3可預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)零部件磨損剩余壽命,便于安排設(shè)備維修計(jì)劃。(4適合用于安全性要求高、連續(xù)不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)的、無(wú)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(fèi)用,提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性。2設(shè)備診斷過(guò)程與分析21設(shè)備診斷過(guò)程(1設(shè)備狀態(tài)信號(hào)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(yùn)行實(shí)踐證明,液力偶合器是可靠的,機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn),調(diào)速性能良好,操作方便。在并聯(lián)運(yùn)行

4、的供水系統(tǒng)中加裝了無(wú)極調(diào)速的液力偶合器,使水泵由恒速運(yùn)行變?yōu)榭勺兯龠\(yùn)行。泵的流量、揚(yáng)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(yáng)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?jiàn),水泵流量與轉(zhuǎn)速成一次方關(guān)系變化;揚(yáng)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(jī)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(cè)定,用閥門(mén)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(mén)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(mǎn)足生產(chǎn)所需的揚(yáng)程、流量的前提下,去除多余揚(yáng)程。去除多余揚(yáng)程的方法可采用葉輪切削,多級(jí)泵抽取一級(jí)葉輪等。改型改造也是去除多余揚(yáng)程的一種方法。(2在幾臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行的供水系統(tǒng)中配備的多臺(tái)水泵應(yīng)選用揚(yáng)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(duì)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(mén)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(yùn)行的供水系統(tǒng)只在一臺(tái)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(yáng)程;對(duì)機(jī)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(hào),如振動(dòng)、噪聲、溫度等,還有靈敏可靠并滿(mǎn)足檢測(cè)儀器需要的信號(hào)傳感器,以真實(shí)、充分檢測(cè)到足夠數(shù)量且能反映設(shè)備情況的狀態(tài)信號(hào)。這是診斷成功的關(guān)鍵。(2信號(hào)處理是從伴有各種干擾的綜合信號(hào)中,將能反映設(shè)備狀態(tài)的特征信號(hào)提取出來(lái),并精化故障特征信號(hào),實(shí)現(xiàn)提高診斷靈敏度和可靠性目的。(3狀態(tài)識(shí)別是通過(guò)對(duì)設(shè)備狀態(tài)特征信號(hào)的分析和對(duì)比,識(shí)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(cè)是對(duì)還沒(méi)發(fā)生的或還不明確的故障進(jìn)行預(yù)先的估計(jì)和推測(cè)。通過(guò)預(yù)測(cè)故障,對(duì)設(shè)備的劣化趨勢(shì)和剩余壽命做出預(yù)報(bào),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(cè)、預(yù)報(bào)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(lèi)設(shè)備診斷可分為簡(jiǎn)易診斷和精密診斷,直接診斷和間接診斷,定期診斷和在線(xiàn)監(jiān)控,功能診斷和運(yùn)行診斷。3振動(dòng)診斷技術(shù)振動(dòng)診斷技術(shù)是應(yīng)用較廣的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù),它以裝在設(shè)備不同部位上的振動(dòng)傳感器,拾取振動(dòng)信號(hào),經(jīng)處理后用來(lái)識(shí)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(shì),并診斷設(shè)備故障。設(shè)備振動(dòng)診斷適合旋轉(zhuǎn)機(jī)械、流體機(jī)械和加工機(jī)械等的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷。它可診斷轉(zhuǎn)子不平衡、聯(lián)軸器不對(duì)中、滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承故障、齒輪磨損、緊固件松動(dòng)、轉(zhuǎn)軸裂紋、設(shè)備安裝質(zhì)量和流體機(jī)械的結(jié)構(gòu)故障等。31振動(dòng)診斷儀器振動(dòng)診斷儀器有固定式和便攜式。前者是在線(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)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(cè)不同振動(dòng)參數(shù)(振動(dòng)的幅值、速度、加速度的各種振動(dòng)傳感器和中央信號(hào)處理、狀態(tài)識(shí)別、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、監(jiān)控報(bào)警等系統(tǒng)。后者由傳感器和測(cè)振儀組成,有測(cè)振儀、數(shù)據(jù)采集器、滾動(dòng)軸承故障檢查儀等。(1測(cè)振儀。它用于定期檢測(cè)設(shè)備的振動(dòng)值,判斷設(shè)備技術(shù)狀態(tài),并根據(jù)一定時(shí)期內(nèi)的振動(dòng)值變化,分析劣化趨勢(shì)。它的功能較為簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,可適于一線(xiàn)班組使用。與測(cè)振儀功能相同的還有一種烈度計(jì),測(cè)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(cè)振儀的基礎(chǔ)上,增加了儲(chǔ)存功能、現(xiàn)場(chǎng)分析功能、計(jì)算機(jī)接口等,由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)(包括軟件組成的一種離線(xiàn)周期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)用數(shù)

9、據(jù)采集器到現(xiàn)場(chǎng)采樣在測(cè)的振動(dòng)數(shù)據(jù),之后輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、診斷;還可把計(jì)算機(jī)的指令和前幾個(gè)周期的各部位振動(dòng)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)采集器,然后現(xiàn)場(chǎng)按計(jì)算機(jī)指令順序進(jìn)行各部位的檢測(cè),并做數(shù)據(jù)比較,分析劣化趨勢(shì)等。這種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集簡(jiǎn)便可靠,處理迅速,檢索方便,還兼有監(jiān)測(cè)和診斷的功能。只需購(gòu)置一般的數(shù)據(jù)采集器就可形成監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)。(3滾動(dòng)軸承故障檢查儀和脈沖沖擊計(jì)。這是專(zhuān)門(mén)用于監(jiān)測(cè)滾動(dòng)軸承故障的,是拾取軸承有損傷時(shí)發(fā)出的周期性脈沖信號(hào),經(jīng)過(guò)信號(hào)處理可判斷故障部位和損傷程度。32故障診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的振動(dòng),主要有強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng),用振動(dòng)監(jiān)測(cè)來(lái)診斷故障,可找出激起振動(dòng)的原因。轉(zhuǎn)軸組件線(xiàn)性系統(tǒng)中振動(dòng)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(lèi)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(dòng)診斷是對(duì)各類(lèi)激振頻率的識(shí)別。4紅外診斷技術(shù)紅外診斷就是用紅外線(xiàn)掃描,間接取得溫度信息,以監(jiān)測(cè)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(cè)溫儀。紅外熱像儀是通過(guò)紅外線(xiàn)掃描,檢測(cè)物體溫度場(chǎng)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(chǎng),監(jiān)測(cè)其溫度分布和異常部位,紅外測(cè)溫儀也叫點(diǎn)溫計(jì),它只檢測(cè)物體某一點(diǎn)或某一范圍內(nèi)的溫度值,并以數(shù)字顯示;有的點(diǎn)溫計(jì)帶有激光瞄準(zhǔn)裝置,可準(zhǔn)確地瞄準(zhǔn)被檢部位。點(diǎn)溫計(jì)尤其適合檢測(cè)運(yùn)動(dòng)物體、電力運(yùn)行中的電氣設(shè)備和線(xiàn)路、及不能觸及和觸及不到的部位的運(yùn)行溫度狀態(tài)。如:在礦區(qū)鐵路車(chē)輛行進(jìn)中檢測(cè)軸瓦溫度,在電力運(yùn)行中檢測(cè)電力線(xiàn)路結(jié)點(diǎn)和開(kāi)關(guān)的電觸點(diǎn)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(guò)對(duì)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(cè)和判斷零部件的磨損程度。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的儀器有直讀式鐵譜儀