振动监测系统在大型旋转机械上的应用

1振动监测系统在大型旋转机械上的应用谭箭陶洛文/北京盛迪振通科技有限公司王鲁济/济南钢铁厂烧结厂摘要:介绍了一套用于烧结厂主风机的状态监测与故障诊断系统，并给出了现场应用实例。关键词：旋转机械在线状态监测故障诊断中图分类号：TH825文献标识码：B文章编号：1006-8155（2006）05-0062-03TheApplicationofvibrationmonitorsystemonlargesizerotatingmachineAbstract:Asetofstatemonitorandtroublediagnosissystemformainsinterfanisintroduced,andactualexamplesinsituarepresented.Keywords:RotatingmachineOn-linestatemonitorTroublediagnosis1引言济钢烧结厂共有120m2烧结机两台、60m2烧结机两台，2002年又将两台90m2烧结机改造为120m2烧结机，合计有设备184台，具有品种多、连续作业设备多等特点。加强设备点检和早期故障诊断是提高设备作业率的一种有效手段。济钢烧结厂分别于2004年7月和2005年9月在120m2烧结机区域安装了离线和在线网络振动监测与诊断系统。通过一年多的使用，诊断出设备早期故障数十次，避免了事故的发生，提高了设备作业率,创造了很大的经济效益。2系统介绍2.1离线系统离线点检管理和故障诊断系统分B/S和C/S两个部分，B/S是浏览网页版，只要网关开放全公司任何一台电脑上输入网址都可以看到是否有危险、报警的设备（有管理权限和密码）。C/S版是数采器工作站，采集数据后，将数据上传到电脑分析软件，显示的数据有位移、速度、加速度、高频有效值、温度、幅值谱等。能有效地监控设备在线运行的整体状况。对于出现的隐患，在这个系统中可以直接将隐患报告发送到EAM企业资产管理系统（是EPR中的分项）中去，隐患报告中有图片、振动数据、波形。可针对设备的隐患提前做备件计划，以便在计划检修中处理隐患。对于出现的报警设备可实时跟踪监控，增加点检的频率，从而可保证设备的运行。此系统可将全部设备包括在内，同在线监测系统相比，在成本方面有着相当大的优势。2.2在线系统网络在线状态监测与故障诊断系统，首先通过网络数据采集器采集安装在各设备上的传感器信号，然后再通过CAN网络传到工控机，所有的状态监测与故障诊断都在工控机上进行。系统的结构图如图1所示。2硬件部分主要包括振通909B多通道网络数据采集器、研华4017温度传感器和工控机。系统最多可以接32个网采512个振动测点和几百个温度传感器。每个网采和温度传感器标识码的确定，可通过设置拨码开关来完成。数采器通过CAN网络数据传输，进行8×2通道同步采样；可以采集加速度、速度、位移、包络信号振动量等效峰值、有效值、等效峰峰值等；还可以采集转速值和波形，可选波形长度(32～4096)点；可以接入多种方式的传感器，比如ICP型加速度计、电荷型加速度计、磁电式速度传感器、电涡流位移传感器等。软件部分包括数据采集软件、数据处理中心软件、设备监控软件、组态监测软件、故障诊断专家系统。数据采集软件的主要功能是设置测点的基本参数，定时采集多种振值和百线谱、1024点波形；数据处理中心软件是连接其余各软件的中间软件，其主要功能是将实时采集的数据与报警值、危险值作比较，如果出现报警则会通知数据采集软件重新采集1024点波形，以便分析诊断使用，同时将报警信息传给设备监控软件和组态监测软件；设备监控软件的主要功能是实时监测设备各部件健康状态，频谱法发现早期部件缺陷以及进行中长期历史趋势分析等。组态监测软件的主要功能是图形化实时显示设备的振值和报警状态；故障诊断专家系统主要是进行离线的分析和诊断工作。故障诊断知识库中包含了一些比较成熟的故障诊断理论，另外还可以由现场工程技术人员将实践经验输入系统，以丰富知识库的内容。3诊断实例3.1用高频包络振值发现轴承早期故障2005年10月8日混6皮带减速机高速轴垂直方面测点高频包络有效值为9.14m/s2,已超过报警限。最大的可能是高速轴轴承有点蚀类问题。10月10日按检修计划拆开后,发现高速轴轴承有明显点蚀和滚珠损坏，振值比较见图2。CAN网络设备监控软件组态监测软件故障诊断专家系统实时数据管理软件数据采集程序1#网络数采器2#网络数采器n#网络数采器各种传感器……图1系统结构图监控计算机设备现场3图2高速轴轴承振动值比较3.2用频谱分析法诊断风机故障2005年9月24日开机过临界转速时，1号瓦通频振动值为160μm，升速到2970r／min时，汽轮机突然发生低频振动，紧急停机时1、2号瓦振动接近400μm，揭缸发现第10、11级叶片变形。返厂做高速动平衡后再开机，一段时间后振动值依然很大，见图3。图31#测点垂直振动汽轮机转速为6060r/min基频6060/60=100Hz，从幅值谱上分析：水平振动1倍频的速度值为7.3mm/s。超过ISO2372国际标准值。垂直振动主要以1倍频为主，速度值为3.14mm/s，轴向振动有1倍频存在。速度值为3.17mm/s。通过以上幅值谱分析，此转子存在着不平衡现象。开箱检查，转子平衡块松动，送南京做平衡，做完平衡后汽轮机不平衡消除。带上联轴器后试车，又出现振动大现象，再次揭缸检查，发现汽轮机联轴器波形节后端晃度高达0．32mm、瓢偏0.03mm，返厂处理时测量联轴器端面瓢偏为0.06～0.07mm，端面车削去0.10mm，调整瓢偏值到0.02mm以内，使波形节晃度同时减小，并且装复时调整了2、3号瓦的负荷分配。经过处理后，机组投入运行并参加调峰时，各瓦振动值均在合格范围内，一直未再出现低频振动。44结束语离线网络点检和故障诊断系统及在线网络振动监测与诊断系统，在济钢烧结厂的开发与应用一年多取得了较好的效果，向设备实现状态维修管理体制迈进了一大步。两台烧结机设备作业率由2003年的平均93%上升至2004年的95%，月最高作业为98%。双机烧结矿的日产量由2003年的8700吨上升至2004年的9600吨，2005年的12000吨。总公司对此系统进行了评价，列为2005年管理创新项目，有较高的推广价值。