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AzimaDLIExpertAutomatedDiagnosticSystem(EADS)振动自动专家诊断系统应用培训刘松岩2013.5.15高级状态监测-振动分析©2012AzimaDLI|ConfidentialandProprietary5网络构成TrioCA10/CA6在线监测采集模块AlertONLINE16/32数据通道，4转速通道12-24VDC电源振动，过程量，转速传感器TCP/IP网络有线或无线LAN-WAN机器现场分厂或车间监测站TrioCX10数据采集器数据库服务器SybaseSQL数据库SuscribtionDB服务器ONLINEDriver在线监测管理器设备监测诊断中心公司/工厂有关部门信息共享设备经理，厂长机动处长职能部门设备工程师精密点检服务器基于WEB浏览器的机器状态信息网络化在线离线集成系统案例ExpertAlertViewAlertViewAlertViewAlertViewAlertViewAlert©2012AzimaDLI|ConfidentialandProprietary9一.介绍DLIEA自动专家诊断系统的优势所在：EA给出的是有关机器的信息，而不是数据，工程师可以快速了解到诊断结果和推荐的检修建议，并到现场加以确认；EA有能力对复杂的数据进行筛选，对任何潜在的变化都能有所察觉，而不会感到疲卷造成错误。EA对问题的诊断不会有偏见，不会忽略潜在的故障隐患的存在，不象人一样会产受主观因素影响，而盲目做出诊断，自动专家系统会持之已恒地搜索机器所有可能存在的问题。EA是一个训练有素的工具，通过检阅数据和逻辑推理来识别问题，对于缺少经验的分析师可以从专家自动诊断系统积累的知识中受益。EA系统的主要作用目的：设置、采集、自动分析处理机械设备的振动数据，报告机械设备的运转状态，提供维护检修建议，协助设备管理工程师做出设备维护检修计划决策。应用特点：在机器标准的运转状态下采集的振动数据，不使用启/停机、交叉相位、轴心轨迹、相位等类似数据做诊断，但是这类数据应用本系统的数采器是可以测量得到。最佳的测量工况是机器工作在最大负荷下和对应的稳定转速下，此测量状态要能经常存在并且可重复出现。使用三轴向振动传感器，传感器采用的是螺纹连接，保证了具有极好的可重复能力和高频响应特性，历史数据已经验证，从一个测点测量三个相互垂直轴向的测量数据完全可以提供准确分析大多数机器振动问题的需要。把机器链看成是一台机器的不同组件，每个组件都对应一个能反应出其结构特点的组件代码，当在做振动分析时，EA专家系统会象一位训练有素的振动分析师一样，对每一台机器之内各组件间的相互做用都要进行综合分析。两个高分辨率频率范围的频谱，对每个轴（轴向、径向、切向）都要采集两个800到1600条谱线的低频和高频范围的频谱数据，此外每个轴还要采集一个解调谱和一个高分辨率的时间波形。统计计算基线频谱，在EA专家诊断系统中运用的逻辑诊断规则需要将实际数据与经过统计计算得到的基线平均值加上一个标准方差值进行对比分析、做出逻辑判断。统计计算生成基线频谱的测量数据样本都是来自同一MID下的健康机器。这种使用相对逻辑诊断规则的方法是AzimaDLI与其它公司同类系统的最大区别。二.EA自动诊断系统工作过程介绍自动振动分析诊断：EA专家自动诊断系统是一套计算机程序，利用振动分析的手段，评估机器中存在可能的问题隐患，为了弄懂诊断报告结果中的内容，下面简单说明一下专家自动诊断的过程。专家自动诊断系统所需要的基础数据1.测试数据：a.来自每个测量位置的三个轴方向的振动频谱数据否否提出维修建议是状态正常需要检修统计生成平均值及方差机器的状态及维修建议为？人工审核分析确定检修否？可监测运行是互联网远程数据同步阶次标准化（微调）运行专家自动诊断模块该MID已做过24次数据平均吗？周期采集振动数据创建树状结构测点数据库考察机器填写VTAG表机器上安装固定传感器垫创建MID及采集设置b.数据来自机器上的所有测量位置c.数据要来自机器的标准工作状态d.数据来自每个方向上的二个频段（低频，高频）e.筛选表3.趋势图2.机器自身的结构信息数据（创建的MID）a.机器的物理结构信息b.机器的组成部件信息3.平均基线频谱数据（生成统计平均）(CSDM=特定部件振动成分数据矩阵表)各特征频率成分幅值经阶次标准化后与平均谱加一个标准方差比较得到的输出值一台机器的测试数据筛选输出表电动机CSDM联轴器泵分析诊断规则（模板）a.测量数据分解与诊断EA自动专家诊断系统的工作过程b.EA系统分析诊断过程否否提出维修建议是状态正常需要检修统计生成平均值及方差机器的状态及维修建议为？人工审核分析确定检修否？可监测运行是互联网远程数据同步阶次标准化（微调）运行专家自动诊断模块该MID已做过24次数据平均吗？周期采集振动数据创建树状结构测点数据库考察机器填写VTAG表机器上安装固定传感器垫创建MID及采集设置简言之，EA做出的故障诊断和评估出的故障的严重程度，是基于机器的振动幅值大小和振幅值超过平均值+σ值的程度相结合进行评判的，对每一振动方向上最大的这一振幅值和差值表述为它的总振动，此外其它频率成分的振动和振动峰值组表述为振动模板。每一特定的机器故障是与一个诊断模型（诊断规则）相对应，目前已有400多个不同的诊断模型。EA专家诊断系统例行程序将测到的机器振动频率及幅值数据传递到筛选矩阵表，此筛选矩阵表也称为部件数据矩阵表或CSDM。这些部件数据矩阵表的格式与诊断模型是一至的，将在部件数据矩阵表（CSDM）中的数据项与诊断模型中的对应数据项进行比较确定超过基线值的差值。三.考察机器目的：1.弄懂在你的机器中存在的作用力2.了解在工作中存在的动态行为3.定义在数据采集过程中的标准工作状态4.弄懂特征频率是如何发展和作用在机器中的弄懂你所监测的机器为了精确地设置和使用EA自动专家诊断系统（EADS），很重要的一点是要搞清在机器中有那些作用力的存在，及这些力是如何在机器中传递的。EA专家系统是依据在相同的工况条件（转速、负荷、流量…）下采集的机器的振动数据做出诊断的，这就需要求你对机器的工作原理和动特性具有深入详细的了解，才能更好的定义采集振动数据时的标准机器工作状态，定义机器的标准工作状态要考虑如下因素：1.机器必须处于稳态运行（负荷、和转速稳定）2.负荷要尽可能地接近额定负荷3.测试采集状态必须是可容易得到的在了解机器时应重点了解如下几个方面：1.驱动端设备是什么？①电动机驱动（交流、直流）②汽轮机驱动（蒸汽、燃气）③流体马达驱动（气动、液动）2.与驱动端设备相连接的传动装置是什么？①变转速机构（皮带传动、链传动、齿轮传动）②动力传递机构（联轴器、离合器）3.被驱动设备是什么？①泵，压缩机，或风机（改变流体压力）②发电机（交流、直流）③机床（车床、钻床、磨床）4.驱动设备是如何控制的？①调速器（负荷限度，转速限度）②电动机控制器（On/Off，变频调速）③限制开关（压力，液位，温度）5.被驱动设备是如何控制的？①阀门控制②可以控制的叶片角度③可调节的往复位移量④数字控制6.当你站在机器旁或在控制室时，什么样的工艺参数可用来定义机器的工作状态，它们的额定值，正常值和报警值分别是多少？⑦电压⑧电流⑨频率⑩输出功率11阀位12电度表①转速②压力③压差④温度⑤温度差⑥流量特征频率在机器内部，部件间的相互作用力所产生的振动频率称为该部件的特征频率。如上图所示，机器故障经常是发生在机器的转动部件和静止部件上，所产生的振动峰值所对应的频率通常是与该机器的转速频率成倍数的关系，这个倍数一般是与机器上特定的转动或静止部件上的构造有关，如，有5个叶片的泵叶轮，将会产生具有5倍叶轮转速频率成分的振动成分；具有27个齿的齿轮将产生27倍齿轮转速频率成分的振动成分。机械部件间的相互作用力会引起机械振动，这个振动的频率成份就称为与此部件对应的特征频率。举例1紧偶合泵这是一台非常简单的泵，其泵叶轮直接安装在转子轴的一端，用螺栓固定。转速为1800RPM，叶轮有7个叶片。对应的振动频谱图举例2简单电机驱动的泵这是一台带有冷却风扇的电机，直接驱动一台离心式泵结构参数如下：如果电机转速为1780RPM，则频为1780CPM，其它部件的特征频率如下：现在我们已经有了这台机器各部件的特征频率，我们用它来做什么呢？在振动频谱图中，我们使用它来识别振动的幅值，如果出现某一部件特征频率成分较大的振动，那么就说明机器的那个部件存在潜在的问题。举例3高速离心式压缩机输入轴转速：1800RPM齿轮传动增速比：1：3.19压缩机的输入轴和输出轴的转速基频为：1800CPM和1800x3.19=5742CPM压缩机上的各部件A,B,C,D,E参数为：各部件的特征频率为：压缩机的振动频谱图，从中可以识别出各部件的特征频率成分及其振动幅值：四、准备机器一旦你掌握了机器的结构原理后，就要在机器上安装传感器安装垫，EA专家诊断系统依据机器结构参数的不同，即以MID（MachineIdentificationDesignation）把机器分成组，一个MID是一组铭牌数据相同的一组机器，EA专家系统将机器看成是部件的集合。如下是准备机器的参考步骤：1.考察机器•定位机器的轴承，确定是滚动轴承还是滑动轴承；•定位联轴器，确定是弹性联轴器还是刚性联轴器；•定位转动部件，转子，齿轮，叶轮等；•确定转子是以何种方式支撑；•确定EA专家系统，将要使用的部件代码；•确定EA专家系统所需要的测量位置；•确定安装振动传感器垫的最佳位置。2.在机器上安装加速度振动传感器安装垫•使用锉刀或砂纸，制做一块平整的无锈蚀、无油漆、无油渍的平面；•在机器上粘接传感器安装垫，缺口要按要求对正，并且保证是金属对金属的接触；•在同一MID的机器，安装传感器的安装垫的位置要精确一至；•确定每一测量位置的测量方向（RAT，ART，…）；•确定测量位置轴承的数量（1，2，3，…）；•在靠近每一测量位置，较方便的地方安装条型码标签；•使用频闪仪或手持式转速计测量未知转速的机器的转速；•如果是皮带驱动，测量皮带轮的直径和两带轮轴之间的间距。传感器安装垫实物3.在机器振动测量分析指导表（VTAG）中记录机器的信息•机器的名称，包括编号；•机器的各组成部件上的铭牌数据；•测量位置，方向和与每一传感器安装垫相对应的条型码；•绘制表现机器轮廓和测量位置的草图；•绘制能表现出机器各转动部件的示意草图；•已拍摄的能表现出整台机器或机器主要部分及传感器垫的位置及方向的照片；•转动部件上的构造要素的数量（叶片数，齿数…）。4.从图纸资料上收集如下信息•齿轮传动比和齿轮箱中所有齿轮的齿数（如果是可得到的）；•机器的技术特性规格参数；•机器的安装图；•表现机器内部结构的断面图或装配图；•技术手册编号和标题；•能够说明工作原理的主要参数。5.定义标准的测量状态为了能给EA自动诊断专家系统提供一个基线数据,用于诊断比较和将来的趋势跟踪，设定一个标准的测量状态是极其重要的。例如一台可变转速的电机，每次测量振动时，必须在一个相同的转速下或在此转速下一定的变化范围内进行测量；一台泵每次测量应该在几乎相同的出口压力下进行。制定下来的标准测量状态，应该注明在VTAG表中，用于振动测量时参考，一般来说，机器的振动测量应该在选择在较为苛刻的工况下进行，例如，对于有两个转速的电机，选择高转速的工况测量，对压缩机应该在满负荷工况下测量等。最重要的是测量工况是可重复出现的，你可以在每次测量时，保证能在相同的工况下进行。当你在确定机器的标准测量状态时，应考虑如下因素：•机器的用途是什么？•驱动设备是如何控制的？•被驱动设备是如何控制的？•机器的额定负荷及转速是多少？•机器正常工作时的负荷占额定负荷的%是多少？•对于汽轮机，调速器设置的转速是多少？•机器的维修历史是什么？•如此机器故障失效引起的结果或损失是什么？•在进行振动测时，还有哪些特殊的参数需要维持不变满足测试要求？•如空压机的储气罐缷压；屏蔽限位开关；傍路调速器增加转