大型旋转设备中状态监测仪表的应用
旋转机械的状态监测及故障诊断
同步振动：工作频率=激振频率。 强迫振动：对线性系统，在周期激振下的稳态响应 一般采用滚动轴承
2）系统分类——以临界转速分类
⑵ 柔性转子系统--工作转速在一阶临界转速以上的 系统
判别依据：一般工作频率>100Hz的机械系统属于柔性转 子系统。
1 旋转机械的状态特征参数与测试
4）旋转机械的转速检测
齿式轮盘测速 转速测量一般是在轴的测量圆周上设置多个凹槽
或凸键标己或者在轴上安装一个齿轮盘使每转产生多 个脉冲。
1 旋转机械的状态特征参数与测试
5）轴向位移检测
测量转子的轴 向位移时，测量面 应该与轴是一个整 体，这个测量面以 探头中心线为中心。
1 旋转机械的状态特征参数与测试
6）轴心轨迹测试
轴心轨迹非常直观地显示了转子在轴承中的旋转 和振动情况，是故障诊断中常用的非常重要的特征信 息。
1 旋转机械的状态特征参数与测试
正向进动（轴转向与轴心轨迹 转向一致）----例如：转子不 平衡、不对中、油膜失稳产生 的亚同步涡动、内摩擦激发的 涡动等均为正向进动。绝大多 数为正向进动。
振动特点：振动频率（自激振动）<工作频率，并与一阶 横向自振频率有关。
自激振动：振动过程中，由于系统内部不断有能量输入而 产生的共振现象，在设备诊断中又称为亚同步振动。
一般采用滑动轴承。
两种系统振动特点比较
激振原因
频率与工作 频率的关系
强迫振动（刚性系统）
由于外部激振力 或激振位移引起的
振动频率与工作频率同步
1 旋转机械的状态特征参数与测试
3）旋转机械振动相位检测
状态监测在旋转机械设备中的应用
一 ．
’
２
１
：
为主 ；水平方 向和 垂直方 向的相位 差接近９ 。。 Ｏ
案例 １ ０ ８ １月５ ：２ ０ 年 １ 日对 重 整 泵 ２ ３２ （ ０ ／ 型 号 ：２ ０ Ｙ Ｉ一５ ）监 测发 现 ，机 泵振 动达 到Ｄ级 ０Ａ １０ Ｉ （ 轴器 端 水 平 方 向振 动 １．２ ｍｍ／，垂 直 方 向 联 ７２ ５ ｓ
其中 １ ｒ ￣ｆ 的幅值较 大 （ 水平方 向振 动幅值 ：１． ２ ５ ８ ６ ｍｍ／，垂 直方 向振动 幅值 ：１ ． ５ｍ ｓ （ ） ｓ ８ ２ ｍ／）； ２ ６ 水平 方 向和 垂直方 向的相 位差 为８ 。，相 位差接近 ７
９ 。。由此判 断 ：转子 出现 了明显的不平衡 ０
图 １ 重整泵２ ３ ２ ０ ／ 振动频谱图
作者简 介 ：祝继安 （９５ １６一）， 男，１８年毕业于华中工学院 ９６
汉 １ 分院化工设备 专业。现任 中国石 油化 工股份有 限公司荆门分 ２ １
公 司 维 修 车 间 主 任 、 工程 师 。
第２ 期
祝继 安
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
状态监测在旋转机械 设备中的应用
一 ９一 ３
故 障 处 理 措 施 ： 对 机 泵 叶 轮 进 行 动 平 衡 检 查 。２ ０ 年 １ 月５日对此 泵进 行 回装 ，投 入 运 行正 ０８ １
常 ，振动 明显 降低 （ 振动 级别 由Ｄ级 降为Ａ级 ）。
１ ． 体 涡流 激 振 ２流
蜗 形 泵 壳 的离 心 泵 ， 每 当转 子 叶 片通 过 蜗 形 外 壳开 始 卷 曲的地 方 或 导 叶 的前 端 附近 时产 生 水 压 力 的变 动 ， 由于 叶 轮 出 口压 力分 布 不 均 匀 ，液 体 对 叶 轮 的 反作 用 力 也 不 均 匀 。 因此 ，在 叶轮 转 动 时 因 圆周 处 的作 用 力 不均 匀 ，使 叶 轮 和 轴 产 生 振 动 和 噪音 。流 体 涡 流 激振 的振 动 频 率 为 叶 轮 叶
旋转机械状态监测仪表
一、传感器系统
电涡流传感器系统由以下几部分组成： 。探头 。延长电缆 。前置器
系统输出正比于探头端部与被测导体表面之间的距离的电 压信号。它既能进行静态（位移）测量又能进行动态（振 动）测量，在实践中接触的多数系统都是用于油膜轴承机 械的振动和位移测量，以及键相位和转速测量。 在我们辽化的实际应用中，不管是一期还是二期， BENTLY是我们应用最广，也是接触最多的传感器系统， 在技术方面，它具有代表性。下面，我们就以BENTLY的 7200、3300等产品为例，进行介绍。
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转速仪
常见的两种转速仪：超速保护系统 转速表 侧重点不同: 最坏的超速情况之一是一个蒸汽透平在满负荷运行时， 突然失去所有负荷。先进的管理系统要求当这种情况发生 时，限制转速的增加。 而转速表则侧重于各种转速情况下的非正常情况的判断。 如停车过程中的突然转速下降，可能意味着机器内部存在 大面积的金属对金属的摩擦。转速表还有一个零转速功能， 零转速食预先设定的轴旋转速度。当监视仪显示“转子速 度为零”时（到达零转速设置点），发出一个信号，产生 系列的动作，完成停车保护。
系统（多数系统）提供一个线性测量 范围—自探头表面0.25mm开始到最 大距离为2mm,对于高清晰度输出， 系统的比例系数为200mv/mils(8v/mm）
安装
• 位移： 止推式探头的安装目的是对轴的整个表面进行监测，以 保证轴位移准确可靠，由于轴向位移的变化和膨胀差异都 可以通过探头读取，那么，安装在相对于止推垫圈一侧的 机器末端的探头就不能提供充分的保护，典型的方法是安 装两个探头，当某一变送器损坏或故障时，轴位移仍然能 被监测到。 示意图 • 振动： X-Y型径向振动探头一个典型的方法是：将探沟竖直放置， 与水平方向上的零件成90°夹角，或者，将探头放置在与 水平（或垂直）中心线呈45°的位置，两个探头的夹角为 90°。示意图
机组轴系仪表安装及注意事项
在高速旋转设备和往复式机械设备的运行 过程中，通过监测轴承温度、振动等运行 参数来了解设备的运行状态，分析设备预 先可能出现的问题。 状态监测系统测量的参数主要包括轴温、 振动、位移、键相、速度、加速度等。
一、轴温 轴承温度（支撑轴，垂直安装）和轴瓦温度 （推力瓦，埋入式安装） PT100，单支或双支
前置器：部件号-AXX –BXX A: 总长度和安装 B: 批准机构 延长电缆：部件号 -AXXX -BXX –CXX A: 电缆长度 B: 接头保护器和电缆 C: 批准机构 3.安装：间隙电压（拆迁电压或组态零点电 压）、调零、9.87 ±7.87 ×远/近端数、键 相（凹槽和凸键）、塞尺
4.常见故障处理 传感器损坏：外观检查、测量同轴芯与外 壳金属的绝缘性（阻值） 探头与延长电缆的连接头检查（松动、接 地） 延长电缆与前置器的连接检查 前置器、延长电缆故障 延长电缆接地 探头安装问题 信号回路接地或有干扰
谢谢观看
2.3键相和转速 在被测轴上设置一个凹槽或凸键，当轴的 凹槽或凸键的与键相探头的端面相对时， 测量间距突变，传感器会产生一个脉冲信 号，旋转一周、有 源磁电转速传感器、无源磁电转速传感器。
2.4工作原理 1.电涡流：靠近高频震荡线圈的金属表面产生 电涡流，大小与距离有关，影响线圈的阻 抗，产生的电压不同。-24VDC供电，灵敏 度7.87v/mm。 2.磁电式：金属导体做切割磁感线运动，产生 感应电动势，转速越高电势越大，输出频 率越大。不需要电源。 3.压电式：石英晶体受力后产生电荷输出，作 用在压电元件的力的大小与加速度有关。
二、状态监测仪表探头 2.1轴振动探头 接触式和非接触式 接触式：包括速度（磁电式、电涡流）、 加速度（压电式）传感器，直接安装在设 备壳体外侧，测量壳振。 非接触式：不直接和被测设备接触，一般 垂直安装在滑动轴承和旋转轴承部位，常 用的是电涡流趋近式传感器。常用的为 5mm、8mm探头。
状态监测技术在高速旋转设备轴承故障诊断中的应用
处理设 备故障创造了条件
一
、
膨 胀／ 缩 机结 构 和 性 能简 介 压
Ｉ 石 油 大 然 气 公 刮 使 用 的 膨 胀／ 缩 机 为 Ｅ ３Ｄ型 径 向 ： 海 压 Ｃ． 透 平 膨 胀 ／ 缩 机 组 （ 国 ＭＡ Ｉ 司 生 产 ） 其 设 计 转 速 压 美 Ｆ公 ， ２ ５０／ ｉ， 口温度 一 ８ ． 口温度 一 ８ ， 胀 比 ２９ ６ ０ ｒ ｎ进 ｍ ３℃ ７℃ 膨 ．。内部 主
迫开 启 主 、 两 台 润 滑 油泵 来 维 持膨 胀 机 的运 行 ＝ 副
单 台油泵不能满足轴承润滑故障出现后 ，首先对两台油泵
的供 油量 、 滑 油粘 度 及 管路 系统 进 行 了检 查 ， 有 发 现 异 常 ， 润 没
尽管不排除油泵设计选小的可能 ，但咨询厂家后认为可能性不 大。这样就将重点放在 了膨胀／ 压缩机本体身上 ， 怀疑膨胀机和 压缩机两端轴承的需油量加大而引起单台油泵供油不足 。按照 设计 ， 轴承的需油量在正常情况下小 于单 台油泵的供油量， 多余
文 献标 识 码
Hale Waihona Puke 膨胀／ 压缩机组一直是石油天然气行业 的关键核心设备 ， 由 于它的高转速 、 超低温和润滑及密封的严要求 ， 在操作 、 维护 和 故障排除方而的技术要求相对很高 。为了确保它住生产中能够
安全 可靠 和连 续 的运 行 ，装 置 在设 计 和 出 厂 时就 配 备 了 完善 的 各 类 在线 监 测 仪 表 ， 为 充 分利 用 状态 监 测 技 术 来 跟踪 、 究 和 这 研
仪表中级理论知识试题及参考答案
仪表中级理论知识试题及参考答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、气动调节阀当信号压力增加，阀杆向下移动，阀芯与阀座之间的流通面积减小的是( )。
A、正作用气开阀B、反作用气开阀C、正作用气关阀D、反作用气关阀正确答案：C2、可燃气体检测报警器出现无指示或指示偏低的故障原因，除了电路系统原因外，其自身检测系统的故障原因不可能是( )。
A、检测器进入脏物或液滴B、检测器元件因污染、中毒或使用过久失效C、扩散式或吸收式仪表过滤器堵塞D、检测或参比元件接触不良正确答案：A3、关于电容式液位开关，下列说法正确的是( )A、具有防挂料、耐腐蚀的特点B、在易燃易爆危险场所安装时，不需要装置设备停产停车C、安装时，不需要清罐、开孔D、对容器内压力、密度和介电常数没有要求正确答案：A4、质谱仪适用于 125amn 范围之内具有( )的气体和液体的量化分析。
A、分子量B、原子量C、离子量D、电子量正确答案：A5、控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程出现下列的形式是最为理想的( )A、等幅振荡B、非周期衰减过程C、发散振荡D、衰减振荡6、某装置椭圆齿轮流量计出现仪表噪声过大，分析故障原因可能为( )A、被测介质由于温度、压力等环境变化，发生凝固现象B、电源电压不正常、供电线路存在接触不良C、流量载荷过大、介质中含有气体或轴承损坏，齿轮撞击D、有外加强电信号干扰导致流量计故障正确答案：C7、内浮子液位计安装，应在容器内设置( )，以防止容器内液体涌动，对浮子产生偏向力。
A、定位装置B、固定装置C、无需任何装置D、导向装置正确答案：D8、流量开关普遍应用于工业自动化、空调制冷等场合中，根据原理不同可分为机械式和电子式，电子式流量开关的特点描述正确的是( )。
A、价格相对低廉B、开关点重复性较差C、过载能力差D、管道压力损失可以忽略正确答案：D9、硫化氢探测器正常使用一段时间后，出现显示浓度值比实际偏大，原因分析正确的是 ( )A、标定时样气浓度不符合要求B、探测器电压不稳C、传感器老化D、传感器范围设置不正确正确答案：C10、超声波液位计启动后，出现液位显示时有时无故障，分析可能原因及处理方法不正确的是( )。
机械设备运行中状态的监测
机械设备运行中状态的监测摘要：现代企业使用的机械设备普遍具备高速化、系统化、大型化、精密化、自动化等特点，促使生产规模不断扩大，生产效率不断提高。
然而一旦机械设备出现故障而停产，企业将面临巨大的经济损失。
为此，企业必须要加强机械设备运行管理，熟悉并掌握设备状态监测、维护保养等技术，并采取措施有效控制机械设备状态监测工作，实施机械设备振动诊断，以确保机械设备的运行稳定、正常，从而提高设备的有效性、可靠性，保障现代企业的正常生产。
关键词：机械设备；运行；状态监测1 机械设备状态监测技术的概述机械设备状态监测指的是对正在运行的整台机械设备或零部件的状态进行监测，并按照监测的结果准确判断设备及其零部件的运行是否正常。
基于传统的一看、二听、三检查，机械设备状态监测不需要把机械拆开，而是通过运用各种现代分析手段对设备进行抽样分析，并监测、预报其运行状况，实现对机械设备的动态维修。
机械设备状态监测技术主要有状态监测、分析诊断、故障预测，它在压缩机组、发电机组、泵等常规的机械故障诊断中得到广泛应用，并越来越完善。
机械设备状态监测系统包括四部分，即传感器、预处理、数据采集及处理、显示状态结果并报警。
其中，传感器是对被监测机械设备的原始信号进行拾取，预处理是放大滤波拾取到的原始信号，数据采集及处理是核心组成部门，负责集中信息并进行分析，最后把状态监测的结果显示出来并报警。
2 设备状态监测与故障诊断的基本环节基本环节可分为状态监测、分析诊断和治理预防。
转轴、轴承、齿轮是组成设备传动链的三大组件，用振动法进行状态监测和故障诊断时，可用电涡流位移传感器在尽量靠近轴承的平面内相互垂直的两个方向上，测量转轴的径向振动，在靠近转轴端面处测量其轴向位移；也可用加速度传感器或速度传感器在轴承座底部或侧面测量机壳（轴承座）的水平、垂直和轴向振动。
通过对特征信号的监测、采集、记录、分析处理及数据或图谱显示，对照判断标准和参考图谱，对机械设备进行状态识别，并作出诊断结论。
机组状态监测系统在大型石化工厂中的应用
机组状态监测系统在大型石化工厂中的应用刘齐忠;林融【摘要】The basic function, developing history and trend, system design and engineering application of the Machinery Monitoring System(MMS) is indroduced.The technical work content and key points in the every stage of the MMS engineering application for the large-scale petrochemical complex is described.It is expected to benefit to similar projects in future and provide the technical guide for the engineering application of MMS, as far as possible to resolve problems in the status monitoring and maintenance for machinery, to reduce the maintenance cost, and ensure safe, reliable and high efficiently operating of machinery.%介绍了机组状态监测系统(MMS)的基本功能、发展历程、趋势、系统设计和工程应用,论述了大型石化项目中MMS工程应用过程各阶段的技术工作内容及重点,希望能给后续类似项目提供借鉴并为MMS的工程应用提供技术指南,尽可能地解决机组的状态监测和维护问题,降低维护成本,确保其始终在安全、可靠及高效的状态下运行.【期刊名称】《石油化工自动化》【年(卷),期】2011(047)002【总页数】4页(P29-32)【关键词】机组状态监视系统;信号检测;诊断;预测分析【作者】刘齐忠;林融【作者单位】福建联合石油化工有限公司一体化项目部,福建,泉州,362800;中国石化工程建设公司,北京,100101【正文语种】中文【中图分类】TP274.40 引言随着现代工业生产的规模越来越大、工艺越来越复杂,所用旋转机械也向着大型化、高速化、连续性和自动化的方向发展。
浅谈大型压缩机组轴系仪表安装调试过程
35一、前言大型压缩机组的状态监测，是指利用各种仪器和仪表，对反映旋转机械运行状态的参数进行测量和监视，从而了解其运动状态，保证安全运行，提高设备的科学管理水平。
目前采用常规仪表固定安装，实施在线监测，其监测的参数主要包括振动、位移、键相、转速、轴温等。
二、轴系仪表基本原理在旋转机械测试中，用于测量振动和位移的传感器主要有三种：趋近式电涡流传感器、惯性式速度传感器、压电式加速度传感器等。
速度传感器和加速度传感器为接触式传感器，其特点是传感器与被测物体接触，主要用来测量基座或壳体的振动。
速度传感器，将机械振动转换为正比于振动速度的电信号，如速度即为位移相对于时间变化的速率，一般由磁铁、弹簧、线圈系统组成。
加速度传感器，与普通转速传感器测量方法相同，并提供同样类型的输出，一般由质量块、弹簧、压电陶瓷系统组成。
电涡流传感器为非接触式传感器，传感器不直接和被测物体接触，将机械振动转换为一个正比于振动位移的电信号，可测量出位置距离发生的变化，直接测量转轴在径向和轴向两个平面的运动。
目前，最常用的是本特利电涡流传感器。
电涡流传感器是通过传感器顶端线圈与被测物体（导体）间的间隙变化来测量物体的振动和位移，由平绕在固体支架上的铂金丝线圈构成，用不锈钢壳体和耐腐蚀的材料将其封装，再引出同轴电缆尾线，与前置器的延伸同轴电缆相连接。
其主要特点有：非接触式安装、测量范围宽、动态响应好、长线传输抗干扰能力强、可测量轴的位置或机械与探头的相对位置。
电涡流传感器由探头、延伸电缆、前置器三部分组成。
探头规格有φ5mm 和φ8mm，常用的规格是φ8mm。
延长电缆也有两种规格，5m和9m。
这两种都可以由探头所带电缆加上延伸电缆组成，也可以由探头本身就带有5m和9m长电缆，这样就不再需要延长电缆，整个传感器系统就只有探头和前置器两部分组成。
在选型过程中，要求延伸电缆长度与探头所带电缆长度之和等于前置器要求总长度（电长度），否则影响传感器系统使用。
大型旋转机械的状态检测与故障诊断
⼤型旋转机械的状态检测与故障诊断第四期全国设备状态监测与故障诊断实⽤技术培训班讲义⼤型旋转机械的状态检测与故障诊断沈⽴智中国设备管理协会设备管理专题交流中⼼2007年9⽉西安⽬录第⼀节状态监测与故障诊断的基本知识 (6)⼀、状态监测与故障诊断的意义及发展现状 (6)1. 状态监测与故障诊断的定义 (6)2. 状态监测与故障诊断的意义 (6)3. 状态监测与故障诊断的发展与现状 (8)⼆、⼤机组状态监测与故障诊断常⽤的⽅法 (9)1. 振动分析法 (9)2. 油液分析法 (10)3. 轴位移的监测 (11)4. 轴承回油温度及⽡块温度的监测 (11)5. 综合分析法 (11)三、有关振动的常⽤术语 (11)1. 机械振动 (11)2. 涡动、进动、正进动、反进动 (11)3. 振幅 (12)3.1 振幅 (12)3.2 峰峰值、单峰值、有效值 (12)3.3 振动位移、振动速度、振动加速度 (13)3.4 振动烈度 (13)4. 频率 (15)4.1 频率、周期 (15)4.2倍频、⼀倍频、⼆倍频、0.5倍频、⼯频、基频、转频 (15)4.3 通频振动、选频振动 (15)4.4 故障特征频率 (16)5. 相位 (19)5.1 相位 (19)5.2 键相器 (19)5.3 绝对相位 (19)5.4 相位差、相对相位 (20)5.4 同相振动、反相振动 (21)5.5 相位的应⽤ (21)6. 刚度、阻尼、临界阻尼 (23)7. 临界转速 (24)8. 挠度、弹性线、主振型、轴振型 (25)9. 相对轴振动、绝对轴振动、轴承座振动 (26)10. 横向振动、轴向振动、扭转振动 (26)11．刚性转⼦、挠性转⼦、圆柱形振动、圆锥形振动、⼸状回转（弯曲振动） (26)12. ⾼点、重点 (27)13. 机械偏差、电⽓偏差、晃度 (28)14. 同步振动、异步振动、亚异步振动、超异步振动 (28)15. 谐波、次谐波（分数谐波） (28)16. 共振、⾼次谐波共振、次谐波共振 (29)17. 简谐振动、周期振动、准周期振动、瞬态振动、冲击振动、随机振动 (29)18. ⾃由振动、受迫振动、⾃激振动、参变振动 (32)19. 旋转失速、喘振 (33)20. 半速涡动、油膜振荡 (35)四、振动传感器的基本知识 (36)1. 振动传感器的构成及⼯作原理 (36)2. 振动传感器的类型 (36)3. 磁电式速度传感器 (37)4. 压电式加速度传感器 (37)5. 电涡流式位移传感器 (39)6. 常⽤振动传感器主要性能及优缺点 (40)第⼆节状态监测与故障诊断的基本图谱 (41)⼀、常规图谱 (41)1. 机组总貌图 (41)2. 单值棒图 (41)3. 多值棒图 (42)4. 波形图 (43)5. 频谱图 (46)6. 轴⼼轨迹图 (46)7. 振动趋势图 (48)8. 过程振动趋势图 (52)9. 极坐标图 (52)10. 轴⼼位置图 (53)11. 全息谱图 (53)⼆、启停机图谱 (54)1. 转速时间图 (54)2. 波德图 (55)3. 奈奎斯特图 (57)4. 频谱瀑布图 (58)5. 级联图 (59)第三节⼤型旋转机组常见振动故障的机理与诊断 (60)⼀、不平衡 (60)⼆、转⼦弯曲 (62)三、不对中 (64)四、轴横向裂纹 (69)五、⽀承系统连接松动 (71)第四节故障诊断的具体⽅法及步骤 (73)⼀、故障真伪的诊断 (73)1. ⾸先应查询故障发⽣时⽣产⼯艺系统有⽆⼤的波动或调整 (73)2. 其次应查看仪表、主要是探头的间隙电压是否真实可信 (75)3. 应查看相关的运⾏参数有⽆相应的变化 (77)4. 应察看现场有⽆⼈可直接感受到的异常现象 (78)⼆、故障类型的诊断 (80)1. 振动故障类型的诊断 (80)1. 1主要异常振动分量频率的查找步骤及⽅法 (80)1.2 根据异常振动分量的频率进⾏振动类型诊断 (82)2. 轴位移故障原因的诊断 (88)三、故障程度的评估 (89)四、故障部位的诊断 (92)五、故障趋势的预测 (93)附件⼀齿轮的故障诊断 (94)⼀、齿轮的常见故障 (94)1. 断齿 (94)2. 点蚀 (94)3. 磨损 (95)4. 胶合 (95)⼆、齿轮故障的特征信息 (95)1. 啮合频率及其谐波 (95)2. 信号调制和边带分析 (97)1) 幅值调制 (97)2) 频率调制 (99)3. 齿轮振动信号的其它成分 (100)1) 附加脉冲 (100)2) 隐含成分 (101)3) 滚动轴承信号及交叉调制 (101)4. 齿轮常见故障与特征频率及其谐波、以及边频带的⼩结 (102)三、齿轮故障的诊断⽅法 (103)1. 细化谱分析法 (104)2. 倒频谱分析法 (104)3. 时域同步平均法 (107)4. ⾃适应消噪技术 (108)附件⼆滚动轴承的故障诊断 (108)⼀、滚动轴承的常见故障 (108)1. 疲劳剥落（点蚀） (108)2. 磨损 (109)3. 胶合 (109)4. 断裂 (109)5. 锈蚀 (109)6. 电蚀 (109)7. 塑性变形（凹坑及压痕） (109)8. 保持架损坏 (110)⼆、引起滚动轴承振动的原因及其特征频率 (110)1. 由于结构特点引起的振动——滚动体通过载荷⽅向时产⽣的通过频率 (110)2. 由于轴承刚度⾮线性引起的振动 (110)3. 由于制造及装配等原因引起的振动 (111)1) 由于表⾯加⼯波纹引起的振动 (111)2) 由于滚动体⼤⼩不均匀引起的振动 (111)3) 由于轴承偏⼼引起的振动 (111)4) 由于轴承装歪或轴弯曲引起的振动 (111)5) 由于轴承装配过紧或过松引起的振动 (111)4. 由于润滑不良引起的振动 (111)5. 由于轴承⼯作表⾯上的缺陷引起的振动 (112)三、滚动轴承振动的固有频率和缺陷间隔频率 (113)1. 滚动轴承的固有频率 (113)1) 滚动轴承内、外圈固有频率的计算公式 (114)2) 钢球固有频率的计算公式 (114)2. 滚动轴承的缺陷间隔频率 (115)四、滚动轴承故障振动的诊断⽅法 (116)1. 合理选择分析频段的范围 (116)1) 低频段（0 ~ 1 kHz） (116)2) 中频段（1 ~ 20 kHz） (116)3) ⾼频段（20 ~ 80 kHz） (117)2. 传感器位置的选择 (117)3. 滚动轴承故障波形的评定指标及因数判断法 (118)1) 有效值X rms (118)2) 峰值X p (118)3) 波峰因数C f (119)4) 峭度β与峭度系数K (119)4. 滚动轴承的诊断⽅法 (120)1) 低频信号接收法 (120)2) 冲击脉冲法(SPM) (121)3) 共振解调法(IFD) (122)5. 轴承失效的四个阶段及各阶段内的主要特征频率成分 (124)第⼀节状态监测与故障诊断的基本知识⼀、状态监测与故障诊断的意义及发展现状1. 状态监测与故障诊断的定义通俗地说，状态监测与故障诊断就是给机器看病。
旋转机械振动监测和分析
第23卷 第1期2010年3月燃 气 轮 机 技 术GAS TURB I NE TECHNOLOGYV o l 23 N o.1M ar.,2010旋转机械振动监测和分析郑月珍(南京汽轮电机(集团)有限责任公司,南京 210037)摘 要:本文介绍旋转机械振动监测和设备故障诊断的意义、旋转机械的常见振动问题和振动测量的原理及测试方法。
最后介绍我公司研制开发的以计算机为核心的旋转机械振动监测和分析系统的主要功能。
关 键 词:机械振动;轴振动;频谱分析;故障诊断中图分类号:O329 文献标识码:A 文章编号:1009-2889(2010)01-0039-061 振动状态在线监测及预测维修旋转机械的振动监测是设备运转状态监测的重要组成部分。
随着生产技术的发展,一种以状态监测为基础的故障诊断和预测技术得到推广与应用。
这种技术的发展,将使设备的维修方式从传统的 事故维修 和 定期维修 过渡到 预知性维修 ,从而大大提高设备的年利用率,减少停机维修时间,降低维修费用,同时也减少了备件库存量。
此外,旋转机械的振动测试技术也是转子现场动平衡和转子动力特性试验研究不可缺少的手段。
近十年来,我国振动状态监测技术得到了重视和研究,在关键设备上配备了监测仪表或监测系统。
例如从国外引进的燃气轮机发电机组都安装了振动保护系统。
对国内制造的200MW、300MW和600MW汽轮发电机组的仪表设计工作正在选择相应的振动保护系统与主机配套。
国内原有的电站设备已逐渐安装机械保护系统及准备安装机械保护系统。
2 旋转机械振动测试概要旋转机械振动测试的主要对象是一个转动部件 转子或转轴,在进行振动测量和信号分析时,也总是将振动与转动密切结合起来,以给出整个转子运动的某些特征。
2.1旋转机械的振动问题转子是旋转机械的核心部件。
通常转子是用油膜轴承、滚动轴承或其它类型轴承支承在轴承座或机壳、箱体及基础等非转动部件上,构成了所谓的 转子 支承系统 。
状态监测及故障诊断技术在大型旋转机械上的应用
装 备 与产 品版
ＰＯ ＵＴ Ｑ Ｉ Ｅ。 Ｒ Ｄ Ｃ ＆Ｅ Ｕ Ｍ Ｎ Ｐ
状 态监 测及 故 障诊 断技 术 在 大 型 旋 转机 械 上 的应 用
余 毅
（ 投 海 南 水 泥 有 限 公 司 ， 海 南 昌江 ５ ２ ０ ） 国 ７ ７ ０ 生 产 设 备 状 态 的好 坏 ，直 接 影 响 到 生 产 效 率 及
１ 水 泥生 产 设 备 的状 态 监测
实 施 状 态 监 测 的 目 的主 要 是 了解 被 监 测 机 器 当
铸转子 中的铸造缩松 及气孔 、 正常静 态动态气 隙 、 非
静 前 的 运 行 状 况 ， 断 机 器状 态 未 来 的 发 展 趋 。 判 诊 １ ２ 大 型 旋 转 机 械 的 状 态 监 测 ． 机 器 故 障 的 发 生 部 位 ， 以及 检 查 和 验 收 大 修 或 临 时 维 修 的效 果 ， 实 现 对 设 备 故 障 “ 知 道 、 预报 、 以 早 早 早 诊 断 ” 把 故 障 消 灭 在 萌 芽 之 中。 ，
显 得 尤 其 重 要 。 文 采 用 美 国 Ｒ ｃ ｗ ｌ—Ｅ ｔｋ公 司 本 ｏ ｋ ｅｌ ｎｅ
Ｐ 系 统 的监 测 参 数 以振 动 为 主 ， 由软 件 设 定 Ｍ 可 和 数 据 采 集 器 进 行 采 集 的 数 据 包 括 振 动 幅 值 、振 动 频 谱 、 域波形 、 络谱 、 位 、 程参 数等 。 时 包 相 过 能 诊 断 的 故 障 包 括 ：机 械 故 障 如 不 平 衡 、不 对 中 、 动 、 振 、 动 轴 承 故 障 、 瓦 故 障 、 轴 节 故 松 共 滚 轴 联 障 、 轮 磨 损 、 片 故 障 、 子 故 障 、 故 障 等 。 配 备 齿 叶 转 轴 电 机诊 断 专 家 系统 ，可 自动 诊 断 电机 故 障 如 转 子 铸
大型转动设备轴系仪表的检测与安装
大型转动设备轴系仪表的检测与安装以透平压缩机为代表的大型转动设备作为核心装备，广泛应用于石油炼制企业的诸多关键装置中。
其自身特点决定了此类设备在生产装置中不可替代的关键作用。
保证透平压缩机在整个生产周期中安全稳定地运转，目前广泛采用的手段是运用独立的监测系统，连续监测包括轴承温度、轴振动、轴位移、转速及键相等关键参量，以便及时掌握、分析和判断设备的运行状态。
1 系统特点本特利3500机组运行状态监测系统独立于机组控制系统之外，辅以不同的现场状态监测元件，可以稳定可靠地持续监测机组的运行状态，不仅为实时的机组操控提供依据，还能针对机组运行状态的变化趋势，提前预判故障征兆，降低设备运行隐患。
从硬件组成来讲，一套完整的机组运行状态监测系统由现场传感器(探头、延伸电缆和放大器)以及3500监测系统框架(电源卡、接口卡、I/O卡件及通信卡件等)两个部分组成。
具体工作流程是：现场传感器等轴系仪表将持续监测到的数据通过前置放大器传送至3500监测系统框架内相对应的功能模块，模块在采集数据后不断地与前期设置的报警值进行比较，一旦有异常便由具体的系统功能模块输出信号至机组控制系统或生产过程控制系统，触发相应的自保功能。
3500监测系统框架一般安装在室内机柜间，一旦完成架构一般都将在较为稳定的恒温恒湿环境下工作，工况较好。
而现场传感器则直接接触转动设备机体，且室外环境变化较频繁，工况较为复杂，是日常使用过程中较容易出现问题的部分。
下文将着重对传感器部分加以介绍。
2 传感器探头作为整个系统中直接安装于转动设备上的检测部分，担负着采集测量信号的重要使命，其内部基于法拉第电磁感应原理的电涡流传感器能精确探测出被测体表面相对于探头端面间隙的变化，从而产生涡旋状感应电流。
线圈作为整个探头的核心，其型号规格亦有区分，常用的3300XL系列探头，其外径有5、8、11、14mm，不同外径尺寸决定了不同的线性测量范围。
一般而言，线性测量范围大致是探头外径的1/4～1/2，如8mm探头的线性量程是2mm，11mm探头的线性量程是4mm。
旋转机械设备状态监测技术应用
旋转机械设备状态监测技术应用Ξ胡晓峰(中油辽河油田公司,辽宁锦州 121209) 摘 要:针对设备运行中存在的问题和隐患,结合设备的具体结构特点和使用维修情况进行综合分析,发现设备和使用过程中存在的问题,并做出正确的判断,使设备能够长期正常运转,减少设备管理、维护费用,取得了较好的效果。
关键词:设备管理;状态监测;诊断前言设备状态监测技术是目前国内外设备管理中的最重要的技术手段之一,随着人们对设备运行状态认识的不断提高和计算机技术的不断发展,设备管理从原有的计划检修逐渐发展成为以状态监测为依据、以设备故障诊断为标准的设备管理维修模式。
目前,设备状态监测技术已应用到航空、航天、冶金、电力、石油、石化等领域,并取得了较好的效果〔1〕。
2007年引进旋转机械设备状态监测技术,利用该技术对设备进行管理,虽然时间较短,但也取得了一定效果。
1 设备状态监测技术特点1.1 设备状态监测设备的组成设备状态监测技术可分为硬件部分和软件部分,辽河油田公司使用LM -8900设备状态监视系统。
该系统是目前国内外最先进的旋转机械设备状态监测设备,软件功能强大,包括了状态采集及监测,旋转设备故障专家诊断软件,电机专家诊断软件和现场动平衡软件。
硬件包括振动高频加速度传感器,光电转速传感器,主、次回路电流传感器,专用电缆,振动四通道+转速通道采集器,高性能采集用电脑等。
1.2 设备状态监测技术特点描述设备状态监测技术包括状态监测、分析诊断和故障预测3个方面,具体实施过程包括信号采集、信号处理、状态识别、诊断决策4个方面〔2〕。
该技术广泛应用于发电机组、压缩机组、泵等常规旋转和往复机械的故障诊断,状态识别和诊断决策标准日臻完善。
设备振动信号很复杂,依据数据处理分类,可以分为确定性信号和非确定性信号。
确定性信号可以用函数关系来描述,即通过理论计算和频谱分析技术均可确定它们的特征频率,从而确定故障的类型和部位〔3〕。
振动分析仪器利用电压加速度传感器将振动信号转换为电信号,对振动信号进行处理和分析,得到设备各种振动量的准确值,进而判断这些设备的运转状态。
设备维保中的设备状态监测与预警技术
知识推理
基于专家经验和故障案例库，进行故障模式推 理和分析。
预警决策
根据推理结果，输出设备故障预警信息和应对措施建议。
04
设备状态监测与预警技术的实际应用案例
案例一：风电设备的状态监测与预警系统
总结词
实时监测、预防性维护、提高设备可靠性
详细描述
风电设备的状态监测与预警系统通过实时监测风电机组的运行状态，如振动、温度、转速等参数，及时发现异常 情况，进行预警，有效预防设备故障，提高设备运行的可靠性和稳定性。
01
02
03
算法优化
通过改进算法，提高预警 模型的准确率，减少误报 和漏报。
数据融合
将多种传感器数据进行融 合，综合分析设备的运行 状态，提高预警的可靠性 。
深度学习技术
利用深度学习算法，自动 提取设备运行特征，提高 预警模型的自适应能力。
跨领域技术的融合研究
物联网技术
将设备状态监测与物联网 技术相结合，实现远程监 控和预警。
振动监测技术广泛应用于旋转机械、 往复机械、机床等领域，能够及时发 现设备异常，预防设备故障。
温度监测技术
温度监测技术是通过测量设备的温度变化，分析其温度分布和温差等参数，以判 断设备的运行状态和散热情况。
温度监测技术广泛应用于电子设备、电力设备、化工设备等领域，能够及时发现 设备过热和散热不良等问题。
大数据分析
利用大数据技术对设备运 行数据进行分析，挖掘潜 在的故障模式和预警规律 。
人工智能技术
将人工智能技术应用于设 备状态监测与预警，实现 智能化决策支持。
智能化预警系统的研究
预警系统智能化
通过集成多种预警技术和方法， 构建智能化的预警系统，实现自 动预警和故障诊断。
大型旋转设备中状态监测仪表的应用
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大型旋转设备中状态监测仪表的应用
摘要:在大型旋转设备中,如汽轮发电机组、压缩机组、风机等大型旋转设备中,机组能否安全和可靠运行,就需要多个检测仪表如油温、振动、位移、转速等及时跟踪监测设备当前的运行状态,以便操作人员做出进行应用监测和故障处理。
本文以Bently(本特利)3300 XL8系列探头为例,就其现场测量部分,从其测量原理、组成、安装和维护等方面来介绍其在测量过程中的应用。
关键词:旋转设备振动位移安装维护检修
由本特利3500系统提供-24VDC或-18VDC电源给前置传感器,一般以-24VDC应用较多。
前置器产生一个低功率高频率(RF)信号,这一RF信号由延伸电缆送到探头端部里面的线圈上,根据麦克斯韦尔电磁场理论,趋近传感器线圈接到高频电流之后,线圈周围便会产生高频磁场,该磁场穿过靠近它的导体材料的转轴金属表面时,会在其中感应产生一个电涡流,根据楞次定律,这个变化的电涡流又会在它周围产生一个电涡流磁场,其方向和原线圈磁场的方向刚好相反。
这两个磁场相叠加,将改变线圈的阻抗,即RF信号有能量损失,该损失大小是可以测量的。
导体表面距离探头顶部越近,其能量损失就越大,传感器可利用这一能量损失,产生一个输出电压。
线圈阻抗的变化既与电涡流效应有关又与静磁学效应有关。
如果磁导率、激励电流强度、频率等参数恒定不便,则可把阻抗看成是探头顶部到金属表面间隙的单值函数,即两者之间成比例关系。
通过前置器测量变换电路将阻抗的变
化测出并转换成电压或电流输出,再送至3500系统处理后经二次仪表显示出来,即可反应出间隙的变化。
1 系统组成
主要由探头、延伸电缆和前置传感器三部分组成。
(1)探头:主要由线圈、头部、壳体、高频电缆和高频接头等组成。
①探头是系统的测量部分,靠近轴的表面,所以能测量其顶部和轴表面的间隙。
由平绕在固体支架上的铂金丝线圈构成,用不锈钢壳体和耐腐蚀材料将其封装,再引出同轴电缆猪尾线和延伸电缆相连接后接入前置器。
②探头端部材料为聚苯硫醚(PPS),壳体材料一般为ANSI304不锈刚(SSI)。
其结构坚固,在探头所带的延伸电缆上可以铠装也可不铠装,可以带接头也可以不带接头。
探头通过前端丝扣与外套管相连,再通过套管固定在设备上。
③探头按端部直径一般为5mm、8mm、11mm、25mm等,其中以5mm、8mm应用较多。
由于头部线圈直径决定探头的基本性能—线性量程,因而常用头部直径来分类和表征各型号探头。
④探头按所带电缆长度一般为0.5m、1m、1.5m、2m、5m和9m。
其选择原则见文中图表1,探头直流阻抗(额定)(RPROBE)表。
(2)按安装形式分。
①接触式传感器,即传感器直接和被测物体接触。
如速度、加速度传感器。
多用于非固定安装,只测取机壳振动的地方。
②非接触传感器,不直接和物体接触,可以固定安装直接检测转动部件的运行状态,常用的有永磁式趋近传感器和电涡流趋近传感器(测量范围宽,抗干扰能力强,结构简单和不受介质影响的特点)。
2 延伸电缆
采用75三维轴向FEP绝缘标准电缆。
用于连接探头和前置器。
一定要保证延伸电缆的长度加上探头所带电缆长度等于前置传感器所要求的电缆长度5m或9m,其选择原则见表2。
否则系统便无法测量。
而对于前置传感器和控制系统相连的电缆,为保证和前置器之间的可靠连接,一般应选用多芯的电缆。
3 前置传感器
3.1 前置传感器,又称前置器
一方面为探头线圈提供高频交流电源;另一方面感受探头前面由于金属导体靠近引起探头参数的变化,经过处理产生随探头端面与被
测金属导体间隙线性变化的输出电压或电流信号。
3.2 前置器主要有两种
一种是与5m电长度的电缆相配;另一种是与9m电长度的电缆相配,这里所指电缆长度是由探头所带电缆长度和延伸电缆长度之和组成,也就是我们常说的5m系统和9m系统。
3.3 前置器电源要求
无安全栅时要求-17.5～26VDC电流最大12mA。
有安全栅时要求-23～26VDC。
3.4 前置器具有容错性、极性保护和输出短路保护等特点,即电源端、公共端和输出端任意接线错误都不回损坏前置器
4 探头的安装过程及注意事项
(1)检测振动的探头。
零点的确认,振动探头一般性能曲线中点为零点,用标准测量仪器测得的间隙电压输出值在-10VDC±0.5即可(探头一般性能曲线中点)。
1)安装前首先一定要确定好系统的总长度。
选用合适连接尺寸的探头和延伸电缆。
2)确保前置传感器电源电压和控制系统组态等完好。
3)安装或检修过程中,一定要保护好探头,避免端部碰到金属外壳或其他坚硬外壳上而损坏。
4)安装探头前一定要保证探头、测量轴和外壳安装孔处表面清洁,以免带入铁渣等影响以后测量。
5)用于监测机组同一点径向振动值的探头一般为两个,且成对在X—Y方向。
6)安装时一定保持两个探头轴线相互垂直90°,并且每个探头轴线和水平面夹角为45°。
7)对于探头端部和轴承之间到底相差多少尺寸安装才算合适,我们通常有两种方式进行测量:①机械测量法,即通过用塞尺来测量探头端部和被测轴间的距离来确定。
常用于测量安装在设备外壳内的探头,如位移等。
②电气测量法,即通过测量前置器输出电压值确定。
选用标准测量仪器的直流电压档,一表笔接前置传感器公共端,另一表笔接前置器输出端,一般输出在-10VDC±0.5即可。
③机械测量和电气测量法共用法,为更精确保证安装尺寸,我们可以采用二者结合来用。
8)将探头安装到相应安装孔,将探头旋到底,再退出两到三圈,然后将探头、延伸电缆以及前置器和控制系统电缆连接起来,最后用万用表测量输出电压,待达到要求值时,Bently(本特利) 3300 XL8一般要求
调至输出值在-10VDC±0.5时将探头锁紧螺母拧紧。
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5 系统的特点
由于测量振动、位移、键相位参数的系统原理是相同的,因此,对于相同厂家和同一系列的仪表之间,在探头、延伸电缆和前置器尺寸等参数相同的情况下,各部分相互之间是可以替换使用的,这就为我们在平日的检修和备品备件准备上提供了很好的帮助。
6 系统的故障判断和处理
大型机组在平时的生产过程中,一般起着极为关键的作用。
机组的安全可靠运行是生产得以正常进行的关键。
正确和科学的判断和分析设备故障或者是检测系统异常对于操作人员做出正确判断和及时处理尤为重要。
因此,在出现检测参数异常情况时我们可以从以下方面进行判断。
(1)当多个参数同时或接连出现异常时,这种情况大多是由于工艺状况或设备出现异常。
此时我们可先从工艺或设备本身检查,看看工艺工况、设备、控制系统卡件等有无异常情况。
(2)当某一个参数异常时在工艺和设备都无异常的情况下我们可先检查单个测量回路。
①检查探头锁紧螺母是否松动。
②检查探头猪尾线、延伸电缆、前置传感器和控制系统各接线处是否连接可靠,有无松动等情况。
③检查电缆等有无毛刺、接壳、接地等是否完好。
④检查延伸电缆等有无破皮、绝缘等情况是否完好。
⑤检查电缆屏蔽、接地等是否完好。
⑥可通过对照图表三检查探头和延伸电缆阻抗等是否正常。
⑦检查控制卡件等处是否正常。
(3)当机组处在停车状况下,而某个或多个参数异常时,除了考虑以上因素外,我们还可以工艺操作方面去考虑,如检查盘车油泵是否启动等进行判断。
(4)检查工艺状况油温、油压等有无变化。
(5)对于在原始调试过程中出现的无法测量等情况,我们还可以从以下方面来进行检查:①检查探头的长度和外套管长度是否满足,可以通过铁丝等探测深度来测量对比进行判断。
②检查探头、延伸电缆、前置器是型号等是否匹配。
③检查系统总长度是否合适。
7 结语
大型旋转设备中,检测仪表种类较多,控制系统复杂。
因此,仪表的稳定和可靠运行对于机组设备的安全和稳定运行极为重要。
本文仅从以上部分进行简单论述,希望能与大家分享和探讨,不足之处敬请指正。
参考文献
[1] Bently(本特利)传感器系列资料、相关文献.
[2] 张毅,张宝芬,草丽,等,编著《自动检测技术及仪表控制系统》ISBN 7-5025-6239-7/G.1609,化学工业出版社.
[3] 王福利.《石油化工工厂设备检修手册》压缩机组ISBN9787802292826,中国石化出版社.。