大型旋转机械振动监测和故障诊断系统的研制应用.

浙江大学

硕士学位论文

大型旋转机械振动监测和故障诊断系统的研制应用

姓名：隋明霖

申请学位级别：硕士

专业：热能工程

指导教师：缪思恩;史挺进

2001.2.1

浙江大学颐±学垃论之

摘要

本文根据我国发电厂的实际需要，对计算机监测系统在电厂中的应用进行了深入、系统的研究。

首先，在介绍国内外旋转机械振动监测技术概况和发展趋势的基～一—＿—＿——＿—＿—一

础卜＇阐述了振动数据分析的基本方法，介绍了故障诊断的相关理论，并对几种常用的动平衡方法作了概括说明。

其；ｊ：．在详细介缁ＴＧ４０一ＣＭＡＦＤ系统总体方案设计的基础上，刈振动监测搜故障诊断系统从传感器的选型、当前流行的ＤＳＰ技术１，Ｉ：振动监测系统巾的庸用剑利用ｉ大ｊ特网ｆＩ‘ＪＴＣＰ／ＩＰ技术进行ｒ卜．侮帆的数据通汛等多方面都做了简要的介绍；对振动监测分析及故障诊断软件☆０设计特点及实现的方法作了较为详细的说明。最后．本文对实时监测分析及故障诊断系统的发展做了展望。

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ＡＢＳＴＲＡＣＴ

Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌｎｅｅｄｏｆｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ’Ｓｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｉｎｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｉｓｌｕｃｕｂｒａｔｅｄ．Ｉｔｃａｎｂｅｅｎｓｅｅｎｆｒｏｍｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇａｓｐｅｃｔｓ：

Ｆｉｒｓｔｌｙ．ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆｌａｒｇｅ．ｓｃａｌｅｒｏｔａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ，ｂａｓｉｃｍｅｔｈｏｄｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｄａｔａａｎａｌｙ’ｓｉｓｉＳｒｅｐｉ＇ｅｓｅｎｔｅｄ．ｔｈｅｏｒｙｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｉＳ

ｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄａｆｅＷｃｏｍｍｏｎｄｙｎａｍｉｃｂａｌａｎｃｅｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ．．

Ｓｅｃｏｎｄｌｙ．ａｆｔｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｔｈｅｗｈｏｌｅｄｅｓｉｇｎｏｆＴＧ４０一ＣＭＡＦＤｓｙｓｔｅｍｉｎｄｅｔａｉｌ，ｔｈｅｆｏ／ｌｏｗｉｎｇａｓｐｅｃｔｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｒｉｅｆｌｙ，ｓｕｃｈａｓｓｅｌｅｃｔｉｎｇｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ，ａｐｐｌｙｉｎｇｏｆｔｈｅｐｏｐｕｌａｒＤＳＰｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｕｓｅｏｆＴＣＰ／ＩＰｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｆｅａｔｕｒｅａｓｗｅｌｌａｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｉＳｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．

Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｏｕｔｌｏｏｋｆｏｒｔｈｅｄｅｘ，ｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｒｅａｌ－ｔｉｍｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉＳｍａｄｅ一Ⅱ一

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第一章绪言

§１．１课题的目的意义

随着现代化大生产的发展和科学技术的进步，设备的结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度也越来越高。由于许多无法避免因素的影响，设备有时会出现各种故障，以致降低或失去其预定的功能，甚至造成严重的、灾难性的事故，国内外曾经发生的各种空难、海难、爆炸、断裂、倒塌、毁坏、泄漏等恶性事故，造成了人员伤亡，产生了严重的社会影响；即使是正常生产中的事故，也会导致生产过程不能正常进行或机器设备损坏而造成巨大的经济损失。旋转讥械（如汽轮发电机组、透平压缩机、泵与风机等）在电力、石化、冶金、机械等部门中处于举足轻重的关键地位，此类机械一旦发生故障将会造成巨大的经济损失和严重的社会影响。近年来，我国钢铁、石化企业的大型压缩机曾先后发生过振动破坏，电力系统中的２００ｍＶ汽轮发电机组也相继出现过由轴系扭振、油膜振荡、螺栓断裂、甚至断轴、调速系统失灵等引发的恶性事故，给使用部门及社会造成了巨大的损失。因此利用计算机对这些旋转机械实施在线监测与故障诊断已经十分必要。目前，国内大中型企业已越来越认识到对设备进行状态监测的重要性及其所带来的经济效益．许多电力部门、石化企业都已开始在其重要设备上配置或准备配置状态监测和故障诊断系统。

测量技术、传感器技术和计算机技术的发展为保证这些旋转机械的安全运行提供了１１丁能。采用计算机对这些设备实施在线状态监测与故障诊断技术，不仅能及时了解设备当前的工作状况，进行报警监测，还可将设备各种工作状态下的数据、信息进行存储、管理和分析，实现故障预报和早期诊断，并视情指导和安排

维修计划，变定期预防维修为预测维修，提高设备利用率，增加产值，减少人力物力的浪费，在故障时还能高速瞬时地保存大量异常信息以便进行事故追忆与分析。所有这些对保证设备安全、可靠地运行，避免重大事故的发生，提高设备的运行效率，降低设备的维护费用，具有十分重大而深远的意义！因此，设备的工作状态监测与故障诊断技术已得到国内外学术界和工程界的广泛关注。

国内外许多资料表明，开展故障诊断的经济效益是明显的。据日本统计，国营工厂．．勺调查表明，采用诊断技术后每年节省维修费３亿英镑。英国中央发采用诊断技术后，事故率减少７５％，维修费降低２５％至５０％，英国对２０００个

衙江大学髓｝学使沦文

电局的ＤＬＴｈｏｍａｓ在１９８４年所撰的“大型汽轮发电机组的振动监测策略”一文中指出．若对大型汽轮发电机组进行振动监测诊断，其获利与投资之比可高达１７／Ｉ。Ｄｒ．ＧｅｏｒｇｅＴｈｏｍｐｓｏｎ也曾在第三届状态监测与诊断工程管理的国际会议（ＣＯｔＭＤＥＭ９１）上强调人们应该在设计阶段就考虑设备的状态监测，并将设备的过程控制和状态监视有机地结合起来。另据９１年英国工程部管理委员会报告，对重要设备采用状态监测在头一年就可得到１／１０～１／２０的投入与产出的收益，一般地，设备的监测投资费用在６～９个月内即可从获益中收回。设备的状态监测和故障诊断技术还使预测维修成为了可能，从而节省大量的检修费用。例：根据美国国家统计局资料，１９８０年美国用于设备检修的费用高达２４６０亿美元，据专家分析．其中有近ｌ／３即７５０亿美元是不合理检修所造成的浪费。３５％。

§１。２国内外技术概况和发展趋势

我们通常把连续测量运行设备状况的仪器，及记录这些设备过去的状况和这些年来，固、内外都有了实用化的旋转机械状态监测系统如：荷兰菲利浦据日本资料介绍，日本１９８３年由于采用设备诊断技术，使其检修费用减少了现在状态的技术称为状态监测，而把分折判断没备是否运行正常，若异常，故障是什么．可能原因是什么，以及估计设备的运行趋势和提出治理建议等称为故障诊断。五十年代以前，人们通常采用原始的检测手段，凭藉经验处理设备的振动问题，例如用小槌敲击或用细｝乏导体抵在机器某部位，以耳朵听到的声音来判断机器工作是否正常。五十年代后期，由于非接触传感器及其它传感技术的发展，人们开始了各种机器枪测方法及仪器的研究，并着手研究故障机理、诊断理论和方法。到了七十年代，己开始采用各种固定安装的监视仪和便携式仪器对设备运行状况进行监测和分析，并开始实现了对设备零部件的诊断。七十年代后期，多参量综合监测与故障诊断系统的研制己达到工程应用阶段，计算机技术也开始直接应用在离线分析和长期连续监视及故障诊断中。目前，在西方先进工业国家，几乎所有重要的大中型汽轮发电机组都配备了振动监测分析与诊断装置，而且产品正在不