機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中狀態(tài)的監(jiān)測(cè)

邵月娥

（天津化工廠電解廠，天津 300480）

機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中狀態(tài)的監(jiān)測(cè)

邵月娥

（天津化工廠電解廠，天津 300480）

機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪音、振動(dòng)、溫升、磨損等信息是受運(yùn)動(dòng)狀態(tài)影響的效果。通過人的感覺功能及各種儀器測(cè)量獲取這些信息變化情況，可以判斷設(shè)備運(yùn)行是否正常，預(yù)測(cè)設(shè)備故障是否可能發(fā)生。

機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；監(jiān)測(cè)；聽診法；觸測(cè)法；觀察法；振動(dòng)儀測(cè)量法

機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)是對(duì)運(yùn)行中設(shè)備的零件、部件或者整臺(tái)設(shè)備的工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)其工作狀態(tài)是否正常進(jìn)行判斷的過程。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)可以為預(yù)測(cè)設(shè)備故障提供可靠的依據(jù)。各類設(shè)備中零部件在發(fā)生故障時(shí)，總是從狀態(tài)異常開始的，例如溫度升高、振動(dòng)加劇、噪音加大、磨損變快等。

利用這些異常信息，便可通過儀器和人的感官功能獲取這些信息變化的情況，也可以通過儀器測(cè)量數(shù)據(jù)，作為預(yù)測(cè)故障是否可能發(fā)生的依據(jù)。本文根據(jù)筆者多年的現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的幾種常用方法，就此加以闡述。

1 聽診法

設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，伴隨發(fā)生的聲響總是有一定音律和節(jié)奏。只要熟悉和掌握這些正常的音律和節(jié)奏，通過人的聽覺功能就能對(duì)比出設(shè)備是否出現(xiàn)了重、雜、怪、亂的異常噪音，判斷設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)的松動(dòng)、撞擊、不平衡等隱患。聽診法對(duì)設(shè)備進(jìn)行的監(jiān)測(cè)常用工具一般是木柄螺釘旋具和電子聽診器。電子聽診器是一種振動(dòng)加速度傳感器，將設(shè)備振動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并進(jìn)行放大，實(shí)現(xiàn)定性測(cè)量的高效簡(jiǎn)便監(jiān)測(cè)儀器，用耳機(jī)監(jiān)聽運(yùn)動(dòng)設(shè)備振動(dòng)聲響。通過測(cè)量同一位置點(diǎn)，不同時(shí)期相同轉(zhuǎn)速、相同工作狀態(tài)下的信號(hào)，并進(jìn)行對(duì)比，判斷設(shè)備是否存在故障。

1.1 應(yīng)用聽診法監(jiān)測(cè)滾動(dòng)軸承的方法

滾動(dòng)軸承正常工作狀態(tài)的聲響特點(diǎn)：一般設(shè)備滾動(dòng)軸承處于正常工作狀態(tài)時(shí)，運(yùn)行平穩(wěn)、輕快、無停滯現(xiàn)象，發(fā)出的聲響和諧而無雜音，可聽到連續(xù)的“嘩嘩”聲，或者較低的“轟轟”聲，噪音強(qiáng)度不大。

1.2 滾動(dòng)軸承異常聲響所反映的軸承故障

1.2.1 用聽診法聽到軸承發(fā)出均勻而連續(xù)的“咝咝”聲，這種聲音由滾動(dòng)體在內(nèi)、外圈中旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生，包含有與轉(zhuǎn)速無關(guān)的不規(guī)則的金屬振動(dòng)聲響。一般表現(xiàn)為軸承內(nèi)加油脂不夠，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充。

1.2.2 聽到軸承連續(xù)的“嘩嘩”聲中發(fā)出均勻的周期性的“嗬羅”聲。這種聲音是由于滾動(dòng)體和內(nèi)、外圈滾道出現(xiàn)傷痕、溝槽、銹蝕斑而引起的。聲響的周期與軸承的轉(zhuǎn)速成正比。應(yīng)對(duì)軸承進(jìn)行更換。

1.2.3 軸承發(fā)出不連續(xù)的“梗梗”聲，這種聲音是由于軸承保持架或者內(nèi)外圈破裂而引起的，必須立即停機(jī)更換軸承。

1.2.4 軸承發(fā)出不規(guī)律、不均勻的“嚓嚓”聲。這種聲音是由于軸承內(nèi)落入鐵屑、沙粒等雜質(zhì)而引起的。聲響強(qiáng)度較小，與轉(zhuǎn)速?zèng)]有聯(lián)系。應(yīng)對(duì)軸承進(jìn)行清洗，重新加脂或換油。

1.2.5 軸承發(fā)出連續(xù)而不規(guī)則的“沙沙”聲，這種聲音一般與軸承的內(nèi)圈與軸配合過松或外圈與軸承孔配合過松有關(guān)系。聲響強(qiáng)度較大，應(yīng)對(duì)軸承配合關(guān)系進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

1.2.6 軸承發(fā)出連續(xù)刺耳嘯叫聲，這種聲音是由于軸承潤(rùn)滑不良、缺油造成了干摩擦，或者滾動(dòng)體局部接觸過緊，如內(nèi)外圈滾道偏斜、軸承內(nèi)外圈配合過緊等情況而引起的。應(yīng)及時(shí)對(duì)軸承進(jìn)行檢查，找出問題，對(duì)癥處理。

2 觸測(cè)法

用人手的觸覺可以監(jiān)測(cè)設(shè)備的溫升、振動(dòng)及其間隙的變化情況。人手的神經(jīng)纖維對(duì)溫度比較敏感，可以比較準(zhǔn)確地分辨出80℃以內(nèi)溫度。如機(jī)件溫度在0℃左右時(shí)，手感冰涼，若觸摸時(shí)間較長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生刺痛感。30℃左右時(shí)，手感微溫，又舒適感。如到70℃手感燙的灼痛，一般只能忍受3s長(zhǎng)的時(shí)間，并且手的觸摸處很快變紅。觸摸時(shí)，應(yīng)試觸后在細(xì)觸，以估計(jì)機(jī)件的溫升。根據(jù)溫度變化可判斷出設(shè)備是否存在問題。

用手晃動(dòng)機(jī)件可以感覺出0.1～0.3mm的間隙大小。用手觸摸機(jī)件可以感覺振動(dòng)的強(qiáng)弱變化和是否發(fā)生沖擊等。

3 觀察法

人的視覺可以觀察設(shè)備上的機(jī)件有無松動(dòng)、裂紋及其它損傷等。可以檢查潤(rùn)滑是否正常，有無干摩擦和跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。可以查看油箱沉積物中金屬磨粒的多少、大小及特點(diǎn)。以判斷相關(guān)零件的磨損情況，可以監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行是否正常，有無異常現(xiàn)象發(fā)生。

4 振動(dòng)儀測(cè)量法

對(duì)于精密度較高、轉(zhuǎn)速較快、設(shè)備較大、并且是用在關(guān)鍵生產(chǎn)部位的設(shè)備經(jīng)常采用振動(dòng)儀監(jiān)測(cè)其運(yùn)行中的振動(dòng)，以找出其設(shè)備部件存在的問題，保證設(shè)備的高精確運(yùn)行。如我電解廠氯氣輸送用的氯壓機(jī)組上采用的是振動(dòng)儀監(jiān)測(cè)裝置。

氯氣透平機(jī)（簡(jiǎn)稱：氯壓機(jī)）是我廠年產(chǎn)12.5萬t隔膜電解和年產(chǎn)14.5萬t復(fù)極離子膜電解的氯氣輸送設(shè)備，其型號(hào)為L(zhǎng)LY-3700,型式為單吸四級(jí)離心式。氯壓機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)關(guān)系到我廠電解系統(tǒng)和聚氯乙烯單體合成工序及其它用氯單位的正常生產(chǎn)因此保證氯壓機(jī)的良好運(yùn)行對(duì)全廠的生產(chǎn)至關(guān)重要，從投產(chǎn)以來就是我廠重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的設(shè)備。我廠對(duì)于氯壓機(jī)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)有連續(xù)監(jiān)測(cè)和定期監(jiān)測(cè)兩種。連續(xù)監(jiān)測(cè)是機(jī)組內(nèi)置檢測(cè)儀器，輸送信號(hào)至計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)或控制。我廠氯壓機(jī)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由單振監(jiān)視儀、探頭、前置器組成。在長(zhǎng)期的使用過程中,發(fā)現(xiàn)存在數(shù)值飄逸較大,探頭易損壞等缺點(diǎn)。由于氯壓機(jī)為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備,在每年的系統(tǒng)停電檢修或機(jī)組維修時(shí)才能更換已損壞探頭,所以長(zhǎng)期以來我們以連續(xù)和定期監(jiān)測(cè)相結(jié)合。定期檢測(cè)是每隔一定時(shí)間，例如每周或每月對(duì)工作狀態(tài)下的機(jī)組進(jìn)行一次振動(dòng)監(jiān)測(cè),以此來間接判斷機(jī)組中關(guān)鍵零、部件的狀態(tài)。我廠進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)的設(shè)備采用PZ-6型振動(dòng)測(cè)量?jī)x，可以測(cè)量機(jī)械振動(dòng)的加速度、速度、位移等物理量,直接數(shù)字顯示,適用于旋轉(zhuǎn)往復(fù)式機(jī)器、機(jī)械的烈度和設(shè)備振動(dòng)狀態(tài)的測(cè)量,測(cè)量范圍:加速度 P0.1～1999m/s2、速度 Vvms0.1～1.999m/s、位移 Sp-p0.001～1.999mm。

氯壓機(jī)主要由壓縮機(jī)、增速器、電機(jī)三部分組成,在實(shí)際應(yīng)用中由于氯壓機(jī)振動(dòng)頻率較低,因此選擇位移參數(shù)對(duì)機(jī)組11個(gè)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行水平、軸向、垂直3個(gè)方向的振動(dòng)參數(shù)測(cè)量,按照生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)要求,機(jī)組振動(dòng)參數(shù)應(yīng)≤0.06，圖1為氯壓機(jī)11個(gè)振動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)示意圖。

氯壓機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)主要有以下幾種原因：主機(jī)發(fā)生喘振引起的振動(dòng)，（喘振：是發(fā)生在特殊工況下的強(qiáng)烈振動(dòng)，可以用工藝以及操作進(jìn)行調(diào)解解決。）由于轉(zhuǎn)子不平衡、軸不對(duì)中、元件松動(dòng)等引起的振動(dòng),同樣軸不同心也是軸的振動(dòng)原因，還有其它因素引起的振動(dòng),如潤(rùn)滑油質(zhì)量差,會(huì)造成軸承磨損,腐蝕加劇,使轉(zhuǎn)子與軸承間隙增大使油楔承載能力下降,從而使機(jī)組徑向振動(dòng)增加。

4.1 通過對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析判斷，可以驗(yàn)證設(shè)備檢修和更換部件后的效果。由于氯壓機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備，并且其各種部件加工精度要求高，費(fèi)用昂貴，所以必須要求檢修質(zhì)量，每次檢修完成后，試車時(shí)都要對(duì)各個(gè)部位進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量，以1#機(jī)組檢修時(shí)更換了轉(zhuǎn)子、氣封前后軸封等零部件,試車后作振動(dòng)監(jiān)測(cè),其結(jié)果列于表1(其中表中各值編號(hào)表示監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置見圖1)。

表1

表1顯示各監(jiān)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)參數(shù)正常,說明檢修質(zhì)量良好,達(dá)到了預(yù)期目的,試車成功,1#氯壓機(jī)組正常運(yùn)行

4.2 通過對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析判斷,可以減少或避免由于機(jī)組突然停止運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生氯氣泄漏惡性事故造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡.幫助維修人員早期發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象,迅速查明故障原因,預(yù)測(cè)故障影響,從而有計(jì)劃,有針對(duì)性地進(jìn)行維修。

表2 軸位移

表2顯示，2#氯壓機(jī)組壓縮機(jī)部位的振動(dòng)數(shù)據(jù)已明顯加劇,已接近控制值(0.06mm),并且軸位移已趨近于控制報(bào)警值0.3mm,說明2#氯壓機(jī)組前軸及軸瓦等地方在運(yùn)行中已出現(xiàn)磨損等問題，需對(duì)2#氯壓機(jī)組進(jìn)行解體修理。經(jīng)解體后發(fā)現(xiàn)2#氯壓機(jī)組由于多年運(yùn)行前后軸承組處產(chǎn)生磨損,轉(zhuǎn)子葉輪部分磨損，由于輸送介質(zhì)氯氣中有帶酸量對(duì)葉輪產(chǎn)生腐蝕,葉輪上的蓄積物附著不均勻,使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動(dòng)或偏移,造成了壓縮機(jī)的振動(dòng),前后機(jī)封等處都發(fā)生了不同程度的磨損。故及時(shí)對(duì)2#氯壓機(jī)組進(jìn)行了大修理，并更換了主要的配件及轉(zhuǎn)子等。

4.3 對(duì)于新安裝或剛維修好機(jī)組需診斷它的功能是否正常,并根據(jù)檢查和診斷的結(jié)果對(duì)它進(jìn)行調(diào)整.如增速器檢修完進(jìn)行安裝,以壓縮機(jī)后軸及電機(jī)前軸為基礎(chǔ)對(duì)增速器進(jìn)行了同心度找正,達(dá)到要求后.進(jìn)行了試車,著重對(duì)增速器及電機(jī)進(jìn)行了振動(dòng)參數(shù)的監(jiān)測(cè),測(cè)量數(shù)據(jù)見表3。

表3

分析表中振動(dòng)參數(shù),壓縮機(jī)后軸和增速器及電機(jī)前軸水平振動(dòng)都接近或超過控制值e≤0.06mm。其水平方向振動(dòng)偏大,說明壓縮機(jī)增速器及電機(jī)對(duì)中不好,考慮到機(jī)組運(yùn)行的安全及使用周期的需求,對(duì)增速器及電機(jī)進(jìn)行了重新找正,并進(jìn)行了試車,再次進(jìn)行了振動(dòng)監(jiān)測(cè)直到達(dá)到要求。

4.4 振動(dòng)監(jiān)測(cè)與機(jī)組其它監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合,可準(zhǔn)確判斷機(jī)組中的關(guān)鍵零部件的狀態(tài)等信息。其它監(jiān)測(cè)主要包括:軸向位移、噪音、各軸承回油溫度等信息。在此不再一一贅述。

由以上監(jiān)測(cè)例子可見，設(shè)備各種狀態(tài)監(jiān)測(cè)在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中重要性，通過狀態(tài)監(jiān)測(cè)就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種信息的產(chǎn)生和變化情況，幫助維修人員判斷設(shè)備故障的性質(zhì)，制定檢修計(jì)劃。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)可以為確切分析設(shè)備故障提供必要的依據(jù)。當(dāng)設(shè)備檢修時(shí)可以根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)收集的信息盡快找到故障位置，減少盲目拆裝，并幫助分析故障原因，減少盲目修理和過剩修理提高工作效率。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)可以為適當(dāng)延長(zhǎng)設(shè)備檢修周期提供充分依據(jù)，根據(jù)監(jiān)測(cè)收集的信息，就能分析判斷設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行趨勢(shì)，有利于建立合理的檢修計(jì)劃。

10.3969/j.issn.1008-1267.2012.05.019

TQ051.3

C

1008-1267（2012）05-0052-03

2012-04-22

邵月娥，（1963～）,女，工程師，主要從事設(shè)備維修與管理。