在線振動監(jiān)測與故障分析診斷用于大型水泵機(jī)組中的作用價(jià)值研究

瞿 聰 顧秋鵬

江蘇省太湖地區(qū)水利工程管理處 江蘇 蘇州 215128

前言

面對全球經(jīng)濟(jì)化的高速發(fā)展,各類資源不斷被搶占、利用,全力應(yīng)對市場的變化,尤其水利資源的利用競爭更加激烈。設(shè)備在線振動監(jiān)測與故障分析診斷技術(shù)的應(yīng)用,取代了感官感覺式的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?不再利用人工手摸、眼看等方式,同時(shí)該技術(shù)判斷設(shè)備故障準(zhǔn)確率是傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)的幾倍。人工判定時(shí)需要進(jìn)行故障排查、停機(jī)檢修,浪費(fèi)了大量的時(shí)間,增加了設(shè)備的運(yùn)營成本,該技術(shù)的使用,解決了這些問題的同時(shí)更提升了設(shè)備的使用效率,為企業(yè)發(fā)展提高了競爭力。

1 在線振動檢測的目的

大型水泵機(jī)組設(shè)備,在全天24小時(shí)不停歇的運(yùn)行以及使用過程中,會出現(xiàn)磨損、消耗或者其他故障問題。而故障的顯現(xiàn)通常不能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn),等到發(fā)生時(shí),就是嚴(yán)重的問題,這也就導(dǎo)致設(shè)備損傷嚴(yán)重、無法運(yùn)行,更嚴(yán)重的會引起事故災(zāi)難[1]。要保障該設(shè)備機(jī)組的最佳運(yùn)行狀態(tài),在線振動監(jiān)測與故障分析診斷技術(shù)的應(yīng)用,是必不可少的,為企業(yè)帶來了切實(shí)的價(jià)值,包括以下四方面:第一,為企業(yè)降低成本,在線振動情況,直接反應(yīng)了機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行狀況,及時(shí)對發(fā)現(xiàn)的故障問題進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)檢修,減少了設(shè)備的停機(jī)修復(fù)時(shí)間,預(yù)防重大事故的發(fā)生,提高了機(jī)組運(yùn)行效率,降低了企業(yè)消耗的時(shí)間成本。第二,保障設(shè)備安全生產(chǎn)。通過該技術(shù)積累的長期的振動數(shù)據(jù),可以得出長期的趨勢圖,該趨勢圖能夠很大程度上反映出機(jī)組設(shè)備可能存在的故障問題,提醒運(yùn)行人員需要加強(qiáng)巡視的部位,出現(xiàn)問題時(shí)能夠快速判定,防止事故的進(jìn)一步發(fā)生。第三,機(jī)組設(shè)備的精準(zhǔn)檢修。該技術(shù)設(shè)有故障模型庫,通過對比分析,快速得出損壞部件,從而不需耗費(fèi)傳統(tǒng)故障判定的所需的大量時(shí)間和精力,為企業(yè)縮短了維修時(shí)間,為安全生產(chǎn)提供了保障。第四,判斷機(jī)組設(shè)備的安全狀況。機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),利用在線振動檢測手段,對比長期運(yùn)行正常的數(shù)據(jù)庫,判斷其處于優(yōu)良中差的哪個狀態(tài)中,如表現(xiàn)為中差狀態(tài),很有可能設(shè)備出現(xiàn)了故障,維修人員根據(jù)在線振動檢測的振動頻率,確認(rèn)設(shè)備故障的原因、部位等,以其科學(xué)的數(shù)據(jù),進(jìn)行分析,按照設(shè)備狀態(tài)得出下次大修時(shí)間。

2 大型水泵機(jī)組常見故障

2.1 水導(dǎo)軸承故障 作為水泵機(jī)組中重要的轉(zhuǎn)動部分,其使用頻率大,關(guān)聯(lián)部件多,很容易造成其故障發(fā)生,而究其原因包括產(chǎn)品部件磨損老化、安裝精度不符合要求等問題。水導(dǎo)軸承故障會降低其使用周期同時(shí)其關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)也會報(bào)廢,而水導(dǎo)軸承的隱蔽位置導(dǎo)致故障突發(fā),無法第一時(shí)間判斷,甚至造成抱軸卡死現(xiàn)象。所以,以軸承特征頻率作為其故障檢測方法,簡單而有效。

2.2 轉(zhuǎn)子不平衡 轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布散亂,不成規(guī)律,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子不平衡,不平衡的原因有:幾何尺寸不同心,受熱不均勻造成變形,安裝高程不符合要求等,轉(zhuǎn)子不平衡會導(dǎo)致其他部件連鎖損傷。

2.3 固定配件松動 機(jī)組設(shè)備的固定地腳螺栓松動或者老化斷裂,造成設(shè)備的支撐作用下降。其原因有螺栓老化松動、部件銹蝕,墊片脫落等,固定配件的松動或者老化,會引起機(jī)組設(shè)備振動急劇加大,引起系統(tǒng)共振,造成整個設(shè)備的損傷。

2.4 聯(lián)軸器不對中 兩個以上互相連接的機(jī)器軸線不重合、不平行就是聯(lián)軸器不對中[2]。造成其原因有安裝不當(dāng)、調(diào)整不到位等。其不對中會導(dǎo)致軸承損傷、轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生擺渡,聯(lián)軸器斷裂等問題。

3 在線振動監(jiān)測與故障分析診斷配置需求分析與實(shí)用功能

3.1 徑向、軸向安裝傳感器的目的 振動本質(zhì)為力與機(jī)械設(shè)備剛性互相作用的結(jié)果,表示為振動隨著作用力增大或剛性下降而增大[3]。因立式水泵機(jī)組水平與垂直方向剛性差異大,需分別進(jìn)行振動檢測,所以要在兩個方向上布置振動傳感器,確保振動檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。以立式軸流泵機(jī)組為例,一般至少需在電機(jī)推力頭和水導(dǎo)軸承處分別安裝徑向和軸向傳感器,分別測量引起徑向和軸向振動故障的數(shù)據(jù),安裝傳感器時(shí),靠近著力點(diǎn),盡可能選擇作用力傳遞路徑大的位置。

3.2 鍵相傳感器安裝目的 鍵相測量可以分析故障原因,相位作為振動的重要元素之一,振動故障在其相位上都可以找到診斷信息。通過鍵相測量可以獲取設(shè)備轉(zhuǎn)速,數(shù)據(jù)基于設(shè)備轉(zhuǎn)速而進(jìn)行采集,所以鍵相安裝傳感器,采集有效轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù),避免采集停機(jī)或轉(zhuǎn)速不達(dá)標(biāo)的垃圾數(shù)據(jù)。

3.3 在線振動檢測技術(shù)的實(shí)用功能 在線振動監(jiān)測與故障分析診斷技術(shù)能夠?qū)λ脵C(jī)組的振動狀態(tài),回傳數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備的異常信息,及早預(yù)警故障隱患。發(fā)生故障時(shí),及時(shí)報(bào)警。同時(shí),也能預(yù)防事故的發(fā)生。其主要功能有:遠(yuǎn)程監(jiān)測與管理、振動分析與故障診斷分析、數(shù)據(jù)庫管理、檔案報(bào)告功能、趨勢分析等。

總結(jié)

隨著在線振動監(jiān)測與故障分析診斷技術(shù)的不斷發(fā)展,功能不斷開發(fā)升級,國內(nèi)外大多企業(yè)已將其運(yùn)用到設(shè)備中,針對于水泵機(jī)組的大量案例來看,該技術(shù)對于隱藏的隱患、故障的預(yù)防、長期的安全狀況等方面,運(yùn)用科學(xué)的檢測手段,合理的維修措施,保證了設(shè)備的安全運(yùn)行,提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。而未來發(fā)展方向上,需對各類設(shè)備進(jìn)行更多的信息搜集,包括電氣量、模擬量、瞬時(shí)流量等,實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的飛躍提升。