搜索
附录6机器状态监测和设备预测维修F61附录6机器状态监测和设备预测维修§.6.1设备预测及维修体制一、破坏性维修（Breakdownmaintenance）一直运行直到机器发生故障再进行维修。这种体制不必安排维修计划。有些设备，维修比更换更费钱，用到不能正常工作为止再替换新的机器。这种体制的缺点是十分明显的。某台设备的突然破坏往往打乱了生产的平衡，造成许多设备不能正常运行。有些故障在初级阶段维修的代价较小，直到毁坏后再维修就要化很大的代价。对于重大关键设备，这种维修体制是完全不可取的。许多灾难性的重大事故造成的严重后果表明必须采用积极的维修体制。此外；这种维修体制下，不知道何时发生事故，或者说，机器运行到一定阶段随时可能发生故障，为尽可能缩短事故后的检修周期，必须备有充足的备品备件，这就增加了备品占用的资金。二、预防性维修（Preventiremaintenance）预防性维修是按照预定的时间间隔或检修周期（通常是节假日或年底、年初）进行计划修理的一种维修体制，也称为定期维修。一般适用于产品价值高、大型机组、高效且无备用和连续生产过程的情况。这种方式是建立在设备故障率的统计分析基础上的，其检修周期远小于最短的故障发生周期。因此可以保证不会出现设备损坏的严重故障。但由于着眼在预报不出故障的最短周期，往往会出现“过剩维修”的现象，使得还可以运行一段时间的设备停下来维修，减少了产量，增加了维修费用。这对于现代化的大型连续生产企业是很不合理的。不仅如此，定期维修在拆装设备时往往还会因人为装配不当导致潜在故障，如轴承安装不当，密封间隙不合适，密封垫泄漏等。新拆装的机器往往要运行一段时间才能正常带满负荷。三、预测性维修（Predictiremaintenance）预测维修是对测试结果进行分析处理后证明有必要时才安排检修的一种方法。它不规定检修周期，但需定期或连续地对设备进行状态监测和健康诊断，并根据其结果查明设备有无异常或故障趋势，再安排在必要时进行维修。这种方法根据其投入和产出效果，一般应用于流程工业关键设备上。它能在设备失效前监测和诊断出存在的故障，并可利用预测预报技术较准确地估计出连续运行的可靠时间，使设备使用寿命最长和意外停机附录6机器状态监测和设备预测维修F62事故最小。还因为控制了过剩维修，从而减少了备件消耗和维修工作量，也防止了因不必要的检修而出现的人为故障，致使维修费用最少。预测维修的实质是将定期维修改为定期监测及诊断。根据有关统计资料证明，在生产发展的前提下，合理使用维修费用问题逐渐成为重要的课题，普遍为人们重视和关心。总之，应用诊断技术，实行预测维修为主体的维修体制有下列优点：1、避免“过剩维修”，防止因不必要的拆卸使设备精度降低，延长设备寿命。2、缩短维修时间，降低维修费用，提高生产效率和经济效益。3、减少和避免重大事故发生，不仅能获得巨大经济效益，而且能保证操作人员的安全和健康。4、在一定范围内合理安排维修时间计划，以使停机所造成的经济损失达到最低限度。用于早期故障诊断的预测维修工具最常用的有下面几种：l、振动分析。2、性能检测。例如，检测泵和涡轮机效率，热交换效率。制冷装置性能及电动机功率因数等。3、油样分析。4、热工图。5、无损检测技术。综上所述，故障维修，定期维修和预测维修各有特点，若根据设备部件职能和影响程序的不同将三种方法混和使用，合理安排，尽量发挥设备维修费用的投入和产出比例，可以获得最大的经济效益。§.6.2预测维修的实施过程任何一个运行的系统或设备，都会产生诸如机械的、温度的、噪声的以及电磁的等种种物理和化学上的信号。例如：振动、噪声、力，扭矩，压力，温度，功率，电，磁，光，超声波，各种射线，油样等等。这些反映机械设备状态的信号都有各自的特点。一般情况下，一个故障可能表现出若干个特征信息，即故障特征信息可能包含在几种状态信号之中。因此，对于一复杂的机械系统（设备）往往需要同时测取几种状态信号进行综合的诊断，以提高诊断的可靠性。对于机械设备常用的监测方法有：附录6机器状态监测和设备预测维修F63l、直接法对设备进行直接的观察，以获得其运行状态的第一手资料。操作人员根据自己积累的经验可以直接作出对设备状态的判断。这种方法局限于静止的设备和直接能观察到的零件。通常，这种方法是借助于一些简单的仪器来进行的。2、振动信号监测任何一部运转的机器，都伴随着振动信号的产生，它的变化常常隐含着初期故障特征信号，这种监测方法有以下特点：①方便性：利用现代的各种振动传感器及其二次仪表，可以很方便地监测出设备振动的信号。①在线性：监测可以在现场以及在设备正常运行的情况下进行。③无损性：在监测过程中，通常不会给研究对象造成任何形式的损坏。3、磨损残余物的测定设备内的零件，如轴承、齿轮、活塞环、缸套等在运行过程中的磨损残余物可以在润滑油中找到。现有方法是直接检查残余物，残余物的收集和油样分析法。4、整机性能的测定测定设备的输出或输出与输人的关系，以判断设备的运行状态是否正常；例如泵效率的变化和发电机组耗油量与输出的关系。有时也可以测定两个输出变量之间的关系的变化。预测维修的实施过程一般应有下述四个阶段：一、人员培训和技术投资在贯彻预测维修的维修体制中，首先应作的工作是对现有的工作人员进行技术培训，使其能够胜任预测维修这一工作。这样的培训计划一般分为两个层次，即高级培训和普及培训。前者是不但能完成这种操作，还应具有一定的预测维修的技术咨询能力，利用测试结果进行判断机器运行状态的好坏以及提出维修建议。二、计划安排用户应建立一完整的方案计划，建立目标，决定要作的工作内容。例如，在生产加工企业实施预测维修，应制定这样一个计划，它包含怎样测得有效的结果，要对什么样的设备进行监测，有多少个监测点，利用哪一类状态参数来产生有效的信息。以便制定一个预算方案。有时，人为地确定一个是否采用预测维修的分界线，如对大于50马力的所有电机进行监测，实施预测维修。这样根据已有的人才资源和技术条件，制定出满足附录6机器状态监测和设备预测维修F64要求时合理计划，并根据执行情况的反馈进行适当地修改，成为普遍接受的方案。预测维修体制的总体规划方案，不可避免地存在一个经费概算的问题。一般应根据需要和可能条件统筹考虑。对于一个大型企业或一个工业或军事系统，这个总体规划本身就是一个软科学的项目，需要对国内外同类型设施以及历史上的故障或事故档案进行深入分析以及对某些项目进行探索性试验。三、预测维修的技术和方法预测维修的技术和方法通常包括软件和硬件两部分。软件是其中的关键部分，这里所说的软件包括以下功能：规划数据库，获取数据；数据分析，产生报表和数据库管理，这种软件要取决于所建立的是什么样的预测维修体系。因为软件建立了用户的数据库，所以，它控制获取数据的过程，并且完成人所赋与的各种分析工作。而且，随人们能力的提高，它将更准确地判断各种机器运行状态，发挥更大的作用。软件还将产生时间报表，即详细地建立机器运行状态的档案报表，供数据管理，储存和进一步分析之用。在硬件选择时应该满足软件的要求。这里所说的硬件包含两方面内容，即数据采集器和微型计算机。数据采集器是提供给维护人员在监测区内对监测对象进行信号采集和存储的一种装置，这些信号可传输给计算机作进一步分析和诊断。四、系统运行实施预测维修的最后一步是系统操作。它包括以下几个方面：l、进行更系统更全面的培训。2、建立所监测设备的所有有关信息的数据库和数据采集的线路。．3、进行数据的实地采集，按着已规定好的采集路线逐点进行，作这项工作最好是有计划的而且是等时间间隔周期地进行，以便能建立起机器设备运行状态随时间变化的数据库。4、数据采集器的信息回放给计算机供软件进行数据处理，使其成为可用来作维修时间的进度计划。5、根据已获取的数据做趋势分析和预报，预测出下一段时间机器运行状态将会发生什么样的变化，预测机器报警的时间即预测机器维修的日期。6、因为已预报出发生故障的临界时间，所以，可以在认为方便时提前报警安排维修日程计划。附录6机器状态监测和设备预测维修F65总的说来，这就是预测维修的实施过程，它可获得长期的经济效益，它的基本投资是人才、软件和硬件三方面。在预测维修过程中人的作用是非常重要的，但是要进行系统地培训，软件的作用也同人一样，它需要不断地更新和扩充，及时将新的技术和好的数据处理方法反映到软件中，使其发挥越来越重要的作用。§.6.3预测维修的测试方法从运行的设备上监测到的状态信号，有时可以直接作出有无故障的判断或经过简单分析和处理就可以得出有关故障状态的判断，而有的则需经过更深入的分析和处理，提取与故障相对应的特征信息才能识别其故障。如何将故障特征信息从状态信号中分离出来，这是预知维修过程中最关键的一步。根据状态信号监测方法，可将提取故障特征信息的方法分为相应的四大类：l、静态检测法它主要用于无损探伤，方法有：内孔检测法、渗透探伤法、磁力探伤法、射线探伤法、涡流检测法、电阻应变测量技术、微波和红外检测技术、激光全息检测技术、声发射技术。2、磨损残留物分析法光谱分析法、铁谱分析法、磁性碎屑探测技术、X射线荧光探测法。3、振动分析法时域分析法、濒域分析法、相关分析法、传递函数法、倒谱分析法、转速谱分析法、包络分析法、系统参数识别法、模糊识别法、时序分析法、4、性能趋势分析法通过对设备的温度、压力、速度、油耗、功率、输入输出的关系等参数的测定结果的分析来提出预知维修的日程安排。在归纳总结燃气轮机、发电机、电动机、泵、风扇、压气机及机床等机械设备的监测方法时，可清楚发现振动分析法是应用最多最普遍的方法。由于振动分析法的方便性；在线性和无损性。因此，国内外仍广泛应用该方法实施预测维修的监测和诊断工作，并证明它具有更广泛的应用前景。若要得出正确的决策必须使测试与分析仪器满足使用要求。对振动监测仪器最重要的要求之一，就是能够在足够宽的频率范围内测量包括所有主要成分在内的全部信息。附录6机器状态监测和设备预测维修F66其中包括那些与失衡、不同轴、齿轮及轴承损坏、叶片共振、轴承元件径向共振等有关的频率成分。它的频率范围一般从10到10000Hz，甚至更高一些，已经发现，在机器内部损伤还未影响到机器实际工作能力之前，高额分量就包含了缺损的信息。仅当内部缺损已发展为较大时，才可从低频信息反映出来。因此，为了预测机器是否损坏，高频信息是非常重要的。大部分机器的振级都随频率而变，因此要求测量仪器的有效动态范围在整个频率范围内都能容纳得下这些量级。通常用来描述振动响应的三个参数是位移，速度和加速度。一般看法是，低频时的振动强度由位移值度量。中频时的振动强度由速度值度量。而高频时的振动强度由加速度值度量。对于大多数机器来说，最佳参数是速度。通常用于振动分析的传感器有三种类型：非接触式传感器，速度传感器和加速度计，每一种传感器都有其各自的优缺点但都有一定的局限性。了解其各自特点，有助于提高监测工作的有效性。位移传感器是用来测量传感器与被测物体之间的距离，它的主要优点是它与被测点不发生接触，特别适用于旋转机械的转子振动的监测。它具有灵敏度高，频率范围宽（0－3500Hz)等优点。不足是这种传感器安装不便，对于与测点间的间隙的清洁度要求较高。速度传感器是用于测量振动件的绝对振动速度，它的主要优点是安装方便，线圈的阻抗较低，对所记测量仪器的输入阻抗和电缆长度要求不高，并在几百赫磁以下的频率范围内有较大的电压输出，因此，它被广泛地用于发动机组的振动监测，转子动平衡测量以及建筑物的振动和地震测量。它的不足之处是结构尺寸较大，运动部件易受到磨损。加速度传感器是用来测量振动件的绝对加速度的，它的主要优点是灵敏度高，频率范围宽线性动态范围大，以及重量轻，体积小，便于安装，抗高温耐久性强，所以，应用范围很广，不仅在高频范围内广泛应用，而且在中低频率范围也得到应用，只需经过积分处理就可得到位移和速度。常用的测试仪器有通用测量仪、低通（或高通）滤波器，FFT分析仪和数据采集器。通用测量仪是用来作全带宽振动的测试。它带有指针或数字显示模拟装置，