机电设备状态监测震动和噪声检测6

诊断效益 (节约费用)
B＝14x0.5x0.5x3x15x(1- 0.2) = US$126 万元/年
投入经费 投资：US$ 20 万元，年监测费：US$ 1.5 万元/年
诊断成本 A＝(20 万/10 年折旧) + 1.5 万/年=US$ 3.5 万元/年
诊断经济效 益系数
C＝B/A = 36
机械量:长度,,位移,速度, 加速度,旋转角,转数, 重量,力,压力, 真空度,力矩,风速, 流速,流量,振动;
机电设备状态监测与故障诊断
机电设备故障诊断的意义：
对关键设备进行状态监测和故障诊断可以提高 设备的可靠性，实现 “事后维修”到 “预知维修”的转 变，提高企业和设备的管理水平，保证产品的质量， 避免重大事故的发生，降低事故危害性，从而获得 潜在的巨大经济效益和社会效益。
日本应用故障诊断技术后，事故发生率减少75%，维修费用降低 25～50％。英国对2000个国营工厂的调查表明，采用状态监测和故障 诊断技术后，每年可节省维修费用3亿英镑，而故障诊断系统的成本 为0.5亿英镑。
机电设备状态监测与故障诊断
国外诊断技术的发展概况：
★ 美国最早，1967年美国宇航局倡导成立了机械故障预 防小组（“MFPG”）
★ 70年代英国机械保健中心成立，并用于核发电、钢铁、 电力等诊断。
★ 71年日本开始发展自己的TPM（全员生产维修）：钢 铁、石油、化工、铁路
★ 进而欧美许多国家都在重视发展。如瑞典SPM轴承监 测、挪威船舶诊断、丹麦B&K的振动与声发射诊断
美国Pekrul电厂故障诊断效益分析
电厂情况
装机容量：1000MW，电费：US$ 0.015 元/千瓦时， 年产值约：US$ 1 亿元
事故损失
按可靠性分析，事故停机 14 次/年，停产损失 US$ 15 万元/天
诊断效果
能查出 50％的事故，其中 50％由诊断系统查出，内 含虚警 20％，修复时间：3 天/每次事故
机电设备状态监测与故障诊断
一、状态信息的获取
➢ 压电加速度传感器
加速度传感器输出的电荷量与振动加速度 成正比。传感器必须与前置电压放大器、电荷 放大器或测量放大器配用。直接放大可测加速 度，经过一次积分可测速度，经过二次积分可 测位移。
加速度传感器一般具有很高的固有频率， 适于测量高频振动或设备振动中的高频成分。 例如齿轮箱的捏合频率、滚动轴承的特征频率 等。
机电设备状态监测与故障诊断
状态监测与故障诊断系统：
❖ 在线监测与故障诊断
机电设备状态监测与故障诊断
状态监测与故障诊断系统：
❖ 在线监测与故障诊断
机床电源
监控箱
计算机 记录、文件
机电设备状态监测与故障诊断
状态监测与故障诊断系统：
❖ 前瞻性的故障诊断模式：
机电设备状态监测与故障诊断
状态监测与故障诊断系统：
声: 声压,噪声 磁: 磁通,磁场 温度: 温度,热量,比热
振动测量
机电设备状态监测与故障诊断
状态监测与故障诊断系统:
❖ Байду номын сангаас线监测与故障诊断
定期或不定期的巡检的方式采集现场数据，然后回放 到计算机，由计算机软件进行监测与诊断分析。
特点：离线分析，对突发故障无能为力，但可精细分 析
例如：基于便携式数采仪的故障诊断与预测维修系统 （天 津大学机电科技中心）
振幅：MM 速度：mm/S 加速度：M/S2 具体采用哪个档位要根据频率来选择。5000HZ 以上的建议选用加速度。1KHZ左右选用速度 振幅100以下的选用。这样才能测量的比较准 确。
机电 设备
状态信息 的获取
状态特征 的提取
状态判断 与决策
测取的信号应能反映设备的状态与故障信息，具体包括：振动、 声、力、温度、超声、油污染、锈蚀、转速、扭矩、功率、电流、 电压等。其中：振动信号最常用，方法成熟，信息量大；声信号 采用非接触测量，测取方便，信息量大，但容易受干扰
方法：以振动测量为例，可以测：加速度、速度、位移。通常采 用加速度传感器。
美国哥伦比亚号载 人航天飞机失事
机电设备状态监测与故障诊断
现实生活和工业过程中恶性事故时有发生
断裂部位
三峡塔带机断裂事故 2002年9月3日
我国因机械设备事故造成的损失十分严 重
– 1985年10月29日山西大同第二电厂20万千瓦 2号机组因超速诱发轴系强烈振动，轴系断 裂为五段，机组严重损坏，直接经济损失达 1400万元；
多机组网络化实时监测模式
远程计算机
局域网
现场工控机
现场工控机
。。。。。。 。。。。。
。。。。。现。 场工控机
。。。。。
信号调理 信号调理 信号调理 信号调理 信号调理
….
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机组
机组 机组
信号调理 机组
信号调理 信号调理 ….
机组
信号调理 机组
机电设备状态监测与故障诊断
设备状态监测与故障诊断主要包括如下几个环节：
加速度传感器测量的是被测物体的绝对振动。
机电设备状态监测与故障诊断
一、状态信息的获取
➢ 速度传感器
速度传感器固定在被测 物体上，物体振动时，传感 器输出的电量与振动速度成 正比。经过一次积分可测位 移，经过一次微分可测加速 度。
速度传感器测量的是被 测物体的绝对振动。
速度传感器的频响范围 较加速度低一些，不适合测 量太高频率的振动。
机电设备状态监测与故障诊断
状态监测与故障诊断系统：
❖ 离线监测与故障诊断
机电设备状态监测与故障诊断
状态监测与故障诊断系统：
❖ 在线监测与故障诊断
由传感器及高速实时数采硬件、控制计算机及监 测分析软件组成。
特点：在线监测，可以给出设备的当前状态，捕 捉突发故障并进行精细分析。
例如：在线故障诊断与自动报警系统 （天 津大学机电科技中心）
– 1998年2月12日陕西秦岭电厂20万千瓦5号机 组轴系发生突发性强烈振动，轴系断裂为十 三段，机组严重损毁，直接经济损失达3000 万元；
– 对石化引进30万吨合成氨和40万吨尿素化肥 厂中的五大透平压缩机组的初步调查结果表 明，仅1987年和1998年的两年的不完全统计， 机械事故就高达一百多次，遭受经济损失约 有几个亿
机电设备状态监测与 故障诊断
机电设备状态监测与故障诊断
现实生活和工业过程中恶性事故时有发生
转子事故
机电设备状态监测与故障诊断
现实生活和工业过程中恶性事故时有发生
透平机械事故
机电设备状态监测与故障诊断
现实生活和工业过程中恶性事故时有发生
水轮机事故
机电设备状态监测与故障诊断
现实生活和工业过程中恶性事故时有发生