谢迪
北京市水利规划设计研究院 北京 100048
摘要：设备在线监测与故障分析诊断技术在各行各业得到越来越广泛地应用。现代化的仪器设备和分析诊断技术是建立在量化和标准化基础上的,从而最大限度地避免了人为因素的影响,大大提高了分析诊断的准确性。特别是现代化分析诊断手段,可以在设备不停机运行中完成各种故障隐患的查找、分析和诊断工作,可以提早发现设备故障隐患,做好应急准备,避免非计划停车;利用振动监测与故障分析诊断软件系统提供的强大功能,为查找水泵机组的故障性质、部位和原因提供了可靠、有效的手段,并为实现科学的预测性维护检修提供明确的指导方向。本文对振动监测对多级泵检修中的指导应用进行了探讨。
关键词：振动监测；多级泵检修；指导应用
中图分类号：TH311 文献标识码：A 文章编号
1多级泵在线振动监测与故障分析
多级泵一般由定子、转子、平衡机构、轴承和密封等组成?水泵机组设备随运行时间的延长,会出现磨损或其他机械故障。如:轴承损伤、联轴器对中不良、转子动平衡故障、转子轴弯曲、刚性下降(地脚松动、钢制框架基础焊口开裂等)、电动机的机械和电气故障等。如果不能及时发现加以消除,将会造成机械设备损伤失效、运行效能降低,消耗更多能量,甚至严重时可能导致灾难性事故。
如何保证水泵机组设备处于最佳运行状态,在设备出现故障隐患时,及早发现并准确判断故障原因,避免非计划停车,为安全运行和科学检修提供可靠依据已经成为设备现场管理的重中之重,而开展水泵机组在线振动监测与故障分析诊断,则是有效、可行、可靠的手段。
设备振动监测与故障分析诊断技术的应用,为企业带来的实际价值主要在以下四个方面:
(1)安全生产。振动情况直接反映机组的运行状态。无论是国际标准化组织还是国内及行业标准化组织,针对不同类型的设备(包括大型水泵)制定相关的振动标准,以判定设备运行状态的能量等级(优、良、中、差)。如:ISO 2372、ISO 10816、GB 10068—2000等都是目前国际、国内正在执行的相关振动标准;通过监测机组的运行状态,及时对故障机组进行维护维修,防止出现重大机械事故,是企业安全生产的可靠保证。
(2)节能降本。通过对机组实施在线振动监测与故障分析诊断,及时发现、修复故障设备,使机组时刻处于最优的运行状态,提高机组效率,降低备品配件的消耗,是企业实现节能降本的重要途径。
(3)质量控制。应用振动监测手段,对设备购置、安装、检修等工作,依据国家或国际相关振动标准进行质量检测和验收,是保证设备安全运行的前提条件。通过振动监测,对购置设备及施工检修质量进行标准化的量化管理,做到依法验收,可以最大限度地加强质量管理,消除故障隐患,为企业安全生产提供可靠保证。
(4)科学检修。设备运行的状态(优、良、中、差)需要以振动监测为手段来进行判断,对于振动超标的异常设备,维修人员面临的主要问题在于是否需要马上检修?修什么地方?如何维修等问题?这就需要分析诊断其振动超标的原因、部位、性质,为科学的检修提供可靠的依据;同时维修工作完成后,检修质量是否达到要求,振动监测则是可靠有效的验收工具。
2振动故障诊断
引起回转机械故障振动的主要原因有以下三类:轴承故障;转轴组件不平衡;旋转轴不同轴。
2.1转轴组件不平衡引起振动
当转轴组件振动异常时,由于不平衡造成的可能性较大,对于不平衡引起的振动,振幅的增大同转速成正比。随后对水泵各部位在不同转速下进行振动值检测,结果表明,随着转速的提高,振幅值并未明显增大。由此可以排除因转轴组件不平衡引起了异常振动。
2.2旋转轴不同轴引起振动
所谓旋转轴的不同轴,是指用联轴节连接起来的两根轴的中心线不重合,从而引起的振动现象。存在不同轴时,容易发生轴向振动。轴向振动值是判定转轴不同轴的重要依据。
2.3轴承故障引起振动
分析运转所测数据,表明成套水泵的轴承运转情况差,存在异常振动源,所以初步诊断水泵轴承是造成异常振动的主要原因。
为进一步确认异常振动的部位,分析如下。滚动轴承故障诊断的一个重要特征,是滚动轴承同时产生异常高频振动和低频振动。
3振动监测对多级泵检修中的指导应用
随着设备制造水平的发展,水泵机组具备了大功率、高能态的特点,作为一个系统机组,电机与水泵具有同等的重要性。从行业振动测试与故障分析诊断的经验看,电机的故障率与泵的故障率几乎相当,且电机出现的故障修复起来比水泵更加困难;以往的振动监测系统大多仅以满足振动的联锁保护为目标,而忽略故障分析诊断的需求,机组出现振动报警后,设备管理人员无法充分获得故障分析所需要的数据,使故障诊断无法实现。因此,“重水泵、轻电机;重保护、轻分析”的监测思想已经不能满足现代化企业安全、稳定、长周期、满负荷、优质运行的需要,更难以适应企业现代化设备管理的长远发展需求。
3.1径向水平与垂直方向安装传感器的目的
振动的本质就是力与刚性相互作用的结果,即振动随力(周期作用力)的增大或支撑刚性的下降而增大。卧式安装的水泵机组由于垂直方向与水平方向的刚性存在较大差异,对机组转子支撑轴承实施径向水平和垂直方向的振动监测,可以从根本上区分导致机组振动加大的因素。因此,一个有效、可靠、完整、先进的振动监测系统需要在转子支撑轴承部位沿径向布置水平和垂直2只振动传感器。
3.2轴向安装传感器的目的
轴向安装传感器的主要目的是针对某些引起轴向振动增大的故障。如:联轴器角度不对中、轴弯曲、转子两端轴承不同心、滚动轴承安装偏翘(包括内环偏翘或外环偏翘)等问题。这些故障常导致设备轴向振动明显增大,为此,需要对设备进行轴向振动测量。对于卧式安装的设备,由于联轴器端是直接的受力点,故联轴器端反映出的故障现象一般比自由端更加丰富,所以转子轴向振动传感器选择安装于联轴器端。如:联轴器角度不对中引起的轴向振动,其力的作用点在联轴器端,而安装传感器的基本原则:尽可能靠近力的作用点、尽可能选择力的传递刚性最大的路径。
3.3安装键相转速传感器的目的
通过键相的测量可以帮助分析很多故障。相位作为振动三要素之一,在振动故障分析和诊断中具有重要的地位,几乎所有的振动故障在其相位上都可以获得分析诊断的重要信息。同时可以通过键相测量获得设备的转速,实现基于转速的条件采集。即:当设备停机或转速未达到要求时,采集系统不进行数据采集,以避免大量垃圾数据。
4在线振动监测系统实现的功能
监测系统能够对机组的振动状态作出不同级别的评估(优、良、中、差),及时发现振动异常的机组并捕获振动故障信息,早期预告机组振动故障隐患,监视故障发展趋势,并为故障分析诊断提供必要的各类数据,减少查找和处理振动故障的时间,避免灾难性事故发生。系统主要功能如下:
(1)远程监测与管理;
(2)机组振动健康监测及基于ISO&TA的状态报警;(3)振动分析与故障分析诊断功能;
(4)软件数据存储与管理;
(5)系统通讯及数据传输;
(6)多用户系统管理及基于Web的远程浏览功能;
(7)设备档案记录与报告功能;
(8)故障特征频率识别;
(9)事故追忆;
(10)传感器故障报警。
5结束语
在线振动监测与故障分析诊断技术能够对大型水泵机组的运行状态进行有效监测,随时把握关键机组当前的运行状况,了解被监测水泵机组的状态变化趋势,分析诊断振动异常水泵的故障性质、部位、原因和严重程度,以及检查和验收大修或临时维修的效果,提高机组运行完好率,减少停机时间及降低维修成本,提升设备管理的现代化水平。
参考文献：
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