搜索
设备状态监测与故障诊断技术现场应用——浅析传统诊断、简易诊断、精密诊断之关系蓝星石化有限公司天津分公司(300380)Vibration设备状态监测与故障诊断技术现场应用——浅析传统诊断、简易诊断、精密诊断之关系第一章：序言第一节：论坛感想登陆振动论坛已经几个月了，总的感觉这里是一个和谐、新颖、便利的学习交流园地。通过学习、交流受益非浅，增长了见识、提高了水平。振动论坛是现代故障诊断人员，特别是现场诊断人员自我学习、继续教育的好地方。Vibration通过对论坛的访问，也感觉到目前从事故障诊断的新人们，还存在某些思想和认识上的缺憾。因此，本期讲座我不想过多地复述那些大家都已经熟悉的技术理论、方法，而主要想从诊断工作的现场实际出发，和大家共同探讨一些理念性的东西，以期在大家的思想中形成一个完整的现场工作思路和工作体系。这对故障诊断现场工作的整体发展，提高专业人员的整体素质有着重要和现实的意义。最后再给大家一些经典的案例分析，通过这些案例分析，大家可以感受到讲座所提出的的思想，而不要单纯地将这些案例作为一个诊断的技术问题或者成功经验来理解。Vibration第二节：状态监测与故障诊断的理念从事了20多年的故障诊断工作，阅读了大量的资料和教科书，产生了很多感想，特别是从现场实际出发，对以往的某些概念或者说理念和定义产生了新的认识，在此提出来和大家共同探讨，某些认识可能未必正确或者准确。Vibration一.状态监测与故障诊断的新理念1.设备状态监测以监测设备振动发展趋势为手段的设备运行状态预报技术。Vibration可以看出状态监测是以监测为基础，以判定设备的运行状态为目的，以预报设备的振动发展趋势为目标。通过长期监测最基础的振动数据（如：位移、速度、加速度），根据国际或国家的简易诊断的振动标准，判定设备振动是否超标或者对设备运行趋势做出预报，应用数学方法估算出运行设备将可能在什么时间振动超过标准，需要停车检修；具体的故障原因、部位、性质的分析则不是主要任务。当然仅依靠状态监测要准确地判断故障的部位、原因和性质还是有一定困难的。Vibration2.设备故障诊断以分析设备振动特征参数为手段的设备运行故障诊断技术。Vibration可以看出故障诊断是以分析设备的振动特征为基础，以判断设备的故障部位、原因、性质为目的，以保证设备经济运行和科学检修为目标。故障诊断主要对异常（故障）设备进行更加细致的分析，期望找出与故障对应的特征参数，达到判断故障部位、原因、性质的目标，是建立在简易诊断之上的精密诊断，而不是抛开简易诊断而独往独来的，关于这一点我们后面再做详细地讨论。Vibration第三节：故障诊断的作用1.判断设备的运行状况和发展趋势；2.分析设备的故障原因、部位、性质；3.提供科学检修的依据、指明检修的方向；4.降低设备维修和维护成本，提高设备运行的经济性；5.保证生产安全，提供决策信息；Vibration第四节：开展设备故障诊断工作的意义1．有利于提高设备的管理水平。2．避免重大设备事故发生，减少事故危害程度。3．可以获得潜在的巨大经济效益和社会效益。第五节：监测方式的分类1.连续监测：也称在线监测，以数据采集和计算机分析技术，包括远程故障诊断技术为手段的精密诊断。优点：信息收集比较全面，分析手段丰富，准确性较高。缺点：设备投资较高，操作人员需要较高的理论基础。Vibration２.定期监测：按照确定的时间间隔，进行定期监测，一般以简单小型便携式检测仪器为手段，属于简易诊断。优点：设备简单、投资较小，操作简便、易行。缺点：信息收集和分析相对简单。3.故障监测:以操作人员和维修人员巡回检查为基础，感官发现设备运行异常时，再对设备进行测试和分析，查找故障原因，评价运行状况，为检修提供依据、指明方向。由于检测仪器硬件技术发展，基本抛弃了传统的定期状态监测方法，是目前现场较为常用的监测方法，介于精密诊断和简易诊断之间，适合于小型机组或离线监测设备的诊断分析，对大型机组，尤其是滑动轴承的机组并不适用。Vibration第六节：故障的分类各种资料和教科书中对设备故障的分类很多，从各种角度做了比较详细的分类。比如：局部故障与整体故障、突发性故障与渐发性故障等等，但偏偏没有从振动分析角度对设备故障进行分类。综合20年的现场工作经验，从故障诊断角度，我第一次提出将设备故障分为：内源性故障和外源性故障。Vibration1．内源性故障：设备自身零、部件缺陷导致机组振动异常。这类故障与机器的外部条件无关，仅仅是机器自身内部的原因导致的故障。比如：零、部件的制造缺陷；安装缺陷；各部件的配合不当等等。2．外源性故障：设备外部条件、参数变化导致机组振动异常。这类故障与机器自身的制造、安装、设计等没有直接关系，仅仅是机器外部条件变化引起的振动异常。比如：温度、压力、抽空、过载、操作不当等等。Vibration第二章：传统故障诊断第一节：传统故障诊断的含义所谓“传统故障诊断”就是我们常说的感官诊断。主要是依靠人的“眼看、耳听、手模、鼻子闻”，通过人体的感觉器官来感知设备的振动、温度、声音、气味等，获得这些物理特征的模糊量值，达到主观判断设备运行状况的目的。所以传统诊断是以模糊量值为样本的，不能够定量地反映设备的各种物理特征，具有模糊定性的性质。Vibration第二节：传统故障诊断的方法和意义传统诊断是来自现场最实际、最直接的故障诊断应用技术，之所以称之为技术，而不仅仅是经验，是由于在传统的诊断方法中，也有其自身的特点和内在的东西，需要人们去研究和掌握，不是任何一个人随便拿来就行的。Vibration传统诊断中的技术含量，当然更多地是建立在经验上的，但并不仅仅是建立在经验上，而是更多地融入了现代诊断的思想和方法，形成了现场一种特殊的诊断技术，单纯的经验性诊断应该称为“工匠诊断”。传统的诊断方法中涉及最多的是耳听：那么如何来听、听什么部位？；其次就是手模：通过手模感知振动的强弱、温度的高低，同样也涉及如何摸？摸什么部位的问题；还有眼看：如何看、看哪里也同样是个问题。在现场经常遇到这样的情况：我怎么没听出来？我怎么没看出来？那我问一句：别人为什么听出来了？为什么看出来了？所以我说传统的诊断还是有技术可言的。Vibration比如：听，人人都能听，但听什么部位却需要对设备的结构、性能、工作方式等有比较深入的了解；通过听达到诊的目的却更不是人人都可以的，通过分辨声音，可以大体判断轴承的状况、齿轮的状况，甚至可以辨别出行星摆线减速机花板轴销是否断裂。在判断轴承情况时，我们大多听轴承部位的声音，分辨声音的高低，辨别在轴承自身转动产生的背景声音下是否还有额外叠加的其它异常音响；在判断转子是否存在扫膛的时候，我们更多地去听转子与定子的壳体部位；当发现电动机背景噪声中存在类似拍振声音的时候，我们听电机壳体的部位；在判断泵是否存在抽空问题的时候，我们常听泵的入口管线部位……Vibration在判断机泵振动的时候，我们可以通过手模，感知水平和垂直方向振动的大小，以期分辨是否存在基础松动问题；在判断系统刚性问题的时候，我们是摸基础框架感知水平和垂直方向的振动强弱；在判断温度高低的时候，我们是用手背指尖的指甲部位试探，然后再正式地感知温度……眼观诊断：我举一个实在的案例：2006年9月供水车间操作工人，设备巡回检查发现一台大型水泵电动机振动较大，通知设备管理人员进行振动测试。测试人员经过仔细检测，发现仪器测量振动很小（几乎没有振动），没有任何故障迹象，但现场眼观和手感确实振动不小，怀疑仪器有问题，更换仪器后现象依然。Vibration我到达现场仔细观察设备振动情况，给出结论：由于支撑系统刚性不足，导致电机振动较大。众人疑惑，我解释分析如下：通过对电动机的听诊，轴承及转子各部位无异常音响，工艺参数正常，仪器测量几乎没有振动（位移、速度、加速度），但眼观和手感振动明显，特别是眼观可以分辨出电机壳体在做水平摆动，说明振动频率极低，而仪器测量传感器是加速度传感器，其测量频率下限为10Hz。因此，振动频率低于传感器频率下限的时候，则无法正常拾取信号，表现出振动测量值非常小；再观察电机支撑基础，为槽钢框架结构，明显单薄、刚性不足。这是一个典型的传统诊断的故障分析案例。Vibration第三章：简易故障诊断第一节：简易故障诊断的含义简易诊断主要是依靠小型的简单仪器，对设备的振动情况进行测量，测量的物理特征量也是最简单的，主要是振动的速度、位移、加速度值，以振动速度的有效值为依据，参照国际或国家相关的振动标准，判定设备振动是否超过规定的极限值，达到判定设备是否需要检修的目的。Vibration第二节：简易故障诊断的方法和意义简易诊断是以测量设备的简单振动参数为基础的，但测量数据虽然简单，在现场应用中却有着重要的意义。简单数据反映出的故障信息其实是非常丰富的。下面我分别加以介绍：1.振动位移：大多数仪器测量的都是位移峰值，从位移上，结合速度和加速度的测量，我们可以判断出振动是否来自低频或者高频；从位移在水平和垂直方向的大小上，我们可以初步判断出设备基础是否存在松动问题；从位移上，我们还可以分析设备基础的刚性问题……Vibration2.振动速度：一般简易诊断仪器测量的振动速度都是有效值。这与国际或国家振动标准相统一，利用振动速度的测量与相关标准比较，可以确定设备的基本运行状况（良好、可用、不可用），对延长设备运行时间，提高运行的经济性有重要指导意义。振动速度的测量还有一个非常重要的作用，就是转动设备的采购或检修质量验收。因为国际和国家标准，包括某些行业标准，对转动设备都有明确的振动要求，制定了一系列的法规性标准，任何企业都是要遵循的。比如：ISO-2372、GB10068-2000等。用户和供货商要在一个共同认可的检验平台上，确定设备质量是否合格，而振动测试就是一个简单、易行的验收方法。Vibration举个例子：当你接收一台电动机的时候，一般企业用户没有专业的电机检测设备。如何判断电机质量是否合格，可以根据国家的GB10068-2000电动机振动质量标准进行验收，对于一般电动机，当其中心高在400毫米以内，自由悬置，转速在600~3600rpm内时，其振动不得大于2.8mm/s（国际标准是3.5mm/s）。这样就有了一个统一的验收标准平台，在电机出现振动问题时，可以有效地避免厂家的“推委”和“扯皮”。Vibration3.振动加速度：对加速度的测量，可以判定设备是否出现了高频振动，特别是对于分析滚动轴承故障有着非常实际的现场意义。4.简易诊断中其它有用信息：在进行简易诊断过程中，建议使用模拟输出指示的仪器。因为数字化显示的仪器在进行A/D转换的过程中，或多或少地丢失了部分信息，而模拟表的显示是实时的，不存在采样周期的问题，对于观察振动的波动（冲击）情况具有先天的优势。比如：轴承钢圈不圆，造成的滚动体瞬间卡死，发生轻微摩擦的情况，轴承内圈或外圈“耍套”情况都是很容易分辨出来的。Vibration5.简易诊断仪器已经具备了简单的频率分析功能，在现场是非常实用的。对于一般的故障，其频率的分析功能完全可与精密诊断仪器媲美。第四章：精密故障诊断第一节：精密故障诊断的含义精密故障诊断主要是依靠计算机技术、数学处理技术（包括FFT、IFFT）、数据采集技术、频率分析等技术对设备的振动情况进行分析，测量、采集振动的物理量，通过数学处理，提取出振动的特征参数，以期查找、判断造成振动故障的原因、部位和性质，为消除故障提供参考依据。Vibration第二节：精密故障诊断的方法和意义精密诊断是当今振动故障诊断发展的最高实用性成果。为故障诊断人员提供了一个非常有效的工具，帮助诊断人员提高了判断故障的准确性。特别是在大型机组的在线分析监测中，更突显了技术的优势，为早期发现故障征兆，避免大型机组灾难性事故的发生，保证安全生产，起着不可替代的作用。Vibration目前使用最广泛、最成熟的是频率分析技术，这一点大家都是非常有感受的，就不用多说了。其实在现场应用中，轴心位置与轴心轨迹也是非常有意义的，特别对于大型机组的动