状态监测系统在设备管理中的应用

状态监测系统在设备管理中的应用状态监测及故障诊断在设备管理中的应用我公司是年产40万吨乙烯装置的连续性生产的大型企业，全厂有35台关键机组，这些机组一旦出现停机故障，将导致整个装置停车甚至全厂停产，其经济损失是十分巨大的。所以我们公司非常重视设备的日常管理，我们通过在机器运行时对它的各个主要部位进行状态监测，掌握机器的状况，及时发现设备的异常或故障，把握住它的发展趋势，根据生产需要制订预知维修计划，确定机器应该修理的时间和内容，实现了以状态监测为前提的预知维修。状态监测分为两大部分：一、在线监测及故障诊断系统二、离线监测及故障诊断系统一、关键机组在线状态监测及故障诊断系统（一）高速在线系统性能及方案介绍ENTRX网络化高速在线监测系统是ENTRX-IRD公司的产品，在软件的数据采集、处理中采用了独特的“磁带机原理”和高速的HP采集硬件，对于机组突发性的故障事件，保证了数据在采集时不丢失，软件包提供了对数据的多种分析功能，因此系统非常适合对大机组运行状态的监测。2000年我厂引进了美国ENTRX-IRD公司的ENTRX网络化高速在线监测系统，并把我厂的十六台（套）大机组由三个监测子系统组成了大机组状态监测网，通过我厂的内部局域网，实现了监测数据的共享。如图所示：子站1T8455T8456C400AC400BC650C600C300同时使用ENTRX远程服务功能通过INTERNET可实现采集定义的远程组态和机组故障的远程诊断。被监测机组的振动信号（或其它过程参数）取自己有监控仪表的缓冲输出，多台设备的信号通过屏蔽的多芯信号电缆送到数据采集子站机箱的16通道采集卡上，采集到的数据通过IEEE1394总线把数据送到采集计算机，在采集计算机中可对各测点的采集定义进行组态，ENTRX系统具有开放的、非常灵活多样的用户组态环境，数据采集子站再把所采集到的数据送到公司的局域网。在我厂的监测网络中监测子站一包括7台机组，监测子站二包括6台机组，监测子站三包括3台机组，全部信号包括：轴振动、轴位移和相位近200个参数。ENTRX系统除了在数据的采集上具有独到的性能外，在数据的分析中同样提供了实用的分析、报告管理功能，如常用的时域波形、频谱图、趋势图、瀑布图、轴心轨迹、轴中心线图、波德图和耐奎斯特图等，ENTRX硬件的高速采集性能和分析功能在我厂一设备检修前后的出现故障的分析、诊断，得到了很好的表现。K201GB301C1001AC2002AC1001BC2002BK4003C103AC103B子站2子站3（二）、实例应用空分装置A套空压机C1001A自2001年10月29日开车以来，机组振动明显增大，其中XIA1-1B、XISA1-2B测点尤其明显，且振动幅值趋势与润滑油油温成正比增大，与润滑油油压的关系正好相反，说明了机组轴瓦间隙过大。频谱主要表现在1倍频上，根据频谱和轨迹图分析机组存在轴瓦磨损和转子不平衡问题。图1C1001A振动测点振动幅值趋势图图2检修前测点振动频谱图图3检修后测点振动频谱图图4检修前2A&2B测点轴心轨迹图4检修后2A&2B测点轴心轨迹图6检修前1A&1B测点轴心轨迹图6检修前1A&1B测点轴心轨迹该机组于2001年11月29日停机检修，根据对机组的解体检查发现，主轴上瓦有磨损，一级侧轴承下瓦有明显的磨损，各级叶轮叶片均有冲蚀现象，叶轮结垢；更换新叶轮和新轴瓦后，各振动测点振动值均下降了，具体如图1所示。二、离线状态监测及故障诊断系统在生产中的应用除了16台关键机组实现了在线监测外，其余机组均采用离线监测手段进行监测，我们根据设备重要程度和故障率不同，分别采用不同的周期进行监测，在正常运行状况下，关键机组一周监测一次，较重要的机组和泵一月监测一次，有备用泵的小泵则根据需要监测，每个月向设备管理部门书面汇报关键机组及有故障的其它机组的运行状况；机组在异常状态下运行时，我们加大对机组的监测频率，及时发现机组的恶化趋势，同时给出故障诊断报告，让生产装置和设备管理部门及时了解机组运行情况，作出相应的对策，从而实现设备的预知维修，减少因临时停车造成的经济损失，保证设备的安全运行。我们主要是通过使用变携式数采仪和相关的数据处理软件来完成以上工作的。传感器数采仪计算机（一）、离线故障诊断系统在生产中的应用举例2001年12月22日热电装置锅炉给水泵驱动设备透平P-2000BT更换汽封后，单试透平振动一直偏大，当调整到2H点水平振动为4mm/s时，联泵试车，转速达到4200rpm时，2H振动达到8.2mm/s，在升速到额定转速4800rpm时，2H达到16.6mm/s。23日上午试车从9：30开始，分阶1000、2000、3000、4000RPM5步试运，试到4000时振动2H为2.6mm/s，2V为2.0mm/s，但试到4800rpm时，振动上升到9.8mm/s，运转一段时间后，2H点振动下降4.5mm/s，停车。下午3点钟重新开车，试到4800rpm时2H点振动还是一直从9.3~3.5mm/s成周期性波动，从频谱上看振动值还是在1x频上，把振动传感器放在2H点上，根据振动值的变化调整蒸汽入口管线的高度和角度，又通过调整透平地脚顶丝的位置来调整机身的位置，振动值随机发生改变，比原来的振动值有所下降，到晚上8点2H点振动最大为8.2mm/s，继续在4800rpm下运行晚上9:40振动值下降到2.0mm/s以下，停机联泵找正再试车，振动值均较小。分析机组振动下降原因有以下几方面：蒸汽入口管线在调整和充分的热膨胀后，消除了管线热应力，本身的固有频率发生了改变，透平发生共振的因素消除；透平壳体与转子之间的位置关系通过调整后恢复到合适的状态；调整透平地脚螺栓和顶丝并把紧地脚螺栓，并且透平经过了一天的运行，也已经得到充分的热膨胀。P-2000BTP2000B12345转速RPM透平后轴承（南）透平前轴承（北）时间HVAHVA10000．6850．350．20．2948009．24．32．62．20．68降速至40002．21．71．42．30．5停车调整地脚螺栓后再次单试10000．530．840．250．520．2711：5848009．13．22．05．02．81．376．0降速至40003．52．30．840004．11．40．82．22．50．5815：1048003．62．31．65．82．92．215：508．94．72．35．42．22．116：02因振动值较大，碰头会后采取上紧顶丝及地脚螺栓的办法48008．24．62．36．22．92．916：42紧顶丝3．82．00．716：49紧地脚3．53．81．75．62．53．017：1048008．84．92．45．72．71．917：30放松管线支撑，间隔6分钟振动值在2.2~7.4mm/s之间波动17：4048008．24．82．65．03．31．820：001．91．40．51．81．10．621：40振动值稳定，停机找对中40001．30．40．60．80．80．523：2548001．61．30．71．40．80．623：30（二）、离线故障诊断系统在生产中的应用举例电机耦合器减速机膨胀机561342减速机膨胀干燥机GY6205自2001年6月4日大修后，机组基本处于正常运转状况，此次大修更换了液力耦合器两端的轴承，没有解决液力耦合器东南地基变形的问题，地基的振动幅值还在继续上升，特别是在8月6日前停车近一个月、10月22日前停车近一个月、12月20日前停车一周多的三次停车后振动分别上了一个台阶，到12月20日液力耦合器东南地基振动最大值达到356UM，从频谱图可以看出其主要频谱成分为25Hz处，峰值达到345UM，从液力耦合器两端的轴承座处测得水平振动速度都超过了ISO2372规定的Ⅲ级大型机械允许的振动值11.2mm/s，其中靠电机侧的轴承座水平振动为12.8mm/s，主要成分在25Hz处，峰值为12.56mm/s，靠减速箱侧的轴承座水平振动为11.7mm/s，主要成分在25Hz处，峰值为11.28mm/s。根据以上振动情况及频谱分析液力耦合器存在以下问题：橡胶后处理膨胀机GY6205一、由于液力耦合器南边地基的长期高振动，直接造成液力耦合器两侧轴承的磨损。二、根据每一次较长时间的停车后，恢复开车后振动有较大上升和频谱主要表现在1X频（25Hz）处的特点和该转子转鼓较大且无法在停车时定时盘车来判断，转子存在轴弯曲。因为轴弯曲造成转子运转不平衡，频谱表现在1X频上。三、液力耦合器东南地基存在变形。DCBJAEF液力耦合器转子图液力耦合器解体检修，对输入轴进行检查发现，各处跳动量：A面=1.2mmB面=1.1mmC面=0.08mmD面=0.06mmE面=0.04mmF面=0.03mmI面=1.1mm检修前通过测量可以看出，在输入轴组件中，A面、B面端面跳动特别大，C面、D面也明显偏大。而在输出轴组件中，E、F两面的跳动量在要求的范围内。这说明输入轴已发生了明显的弯曲变形，特别是直径较大的B面（直径为360mm)，输出轴基本完好。单独测量轴结果基本一至。解体转子组件还发现内部的主止推轴承有三块相邻的瓦块有偏磨现象。从这个侧面也反映了轴弯曲存在。通过对转子各端面进行修正，并对整个转子作动平衡；更换轴承；检查基础，重新开车后，机组振动减小，具体数据如下表。日期5H（mm/s)6H(mm/s)6V（东南地基）(um)2001.6.18(停车1周）7.06.12162001.8.6(停车近1个月）8.97.72532001.9.279.182412001.10.22(停车近1个月）9.78.62692001.12.20(停车1个周多）12.711.63562002.1.9（更换轴承后）11.210.23132002.1.30（大修后）2.32.1442002.4.262.12.046谢谢大家的观赏！