机电设备状态监测震动和噪声检测6

源自文库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。
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。
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:
❖ 离线监测与故障诊断
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）
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
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
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：
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；
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。
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：
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。
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
– 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
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）
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