狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的意義及發(fā)展現(xiàn)狀
可作為機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的信息是多種多樣的，主要有：振動、聲音、變形、應(yīng)力、裂紋、磨損、腐蝕、溫度、壓力、流量、電流、轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、等等。大機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷常用的方法，主要有以下幾種。
一、振動分析診斷法
振動分析診斷法是對設(shè)備所產(chǎn)生的機(jī)械振動（對大機(jī)組來說，主要是是轉(zhuǎn)子相對于軸承的振動）進(jìn)行信號采集、數(shù)據(jù)處理后，根據(jù)振幅、頻率、相位及相關(guān)圖譜所進(jìn)行的故障分析。振動分析診斷法是大機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷所使用的主要方法。一方面，由于在大機(jī)組的所有故障中，發(fā)生振動故障的概率最高；另一方面，振動信號所函括的設(shè)備狀態(tài)的信息量最大，它既包含了轉(zhuǎn)子、軸承、聯(lián)軸器、齒輪、殼體、基礎(chǔ)、管線等機(jī)械零部件自身運(yùn)行狀態(tài)的信息，又包含了諸如轉(zhuǎn)速、流量、壓力、溫度、介質(zhì)組分、潤滑油（主要是油溫）等工藝及運(yùn)行參數(shù)影響機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的信息，因為機(jī)械零部件或運(yùn)行參數(shù)的非正常變化，都會引起振動值增大，振動信息量如此之豐富，是其它任何信息所無法比擬的；第三，振動信號易于拾取，便于在不影響機(jī)組運(yùn)行的情況下實行在線監(jiān)測和診斷。因此，振動分析診斷法是轉(zhuǎn)動設(shè)備故障診斷中運(yùn)用最廣泛、最有效的方法。采用振動分析診斷法，可以對旋轉(zhuǎn)機(jī)械大部分的故障類型進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷，例如轉(zhuǎn)子不平衡、軸彎曲、軸橫向裂紋、滑動軸承不良（間隙過大、磨損嚴(yán)重、剛度差異大、軸頸偏心、軸承不對中、軸瓦或油擋錯位、瓦面接觸差、瓦背緊力不足、可傾瓦搖擺性差等）、油膜渦動及油膜振蕩、摩擦、轉(zhuǎn)子部件或支承部件松動、軸系不對中、結(jié)構(gòu)共振、旋轉(zhuǎn)失速及喘振、流體激振、電磁力激振、臨界轉(zhuǎn)速、聯(lián)軸器缺陷、齒輪缺陷、滾動軸承缺陷、皮帶輪偏心等等。振動分析診斷法是大機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷所使用的主要方法。
二、油液分析法
油液分析法是對潤滑油本身以及油中微小顆粒所進(jìn)行的理化分析，也是大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測與故障診斷中的一個重要方法。油液分析法分為兩大類，一類是潤滑油油液本身的常規(guī)理化分析，另一類是對油中所含有的微小顆粒所進(jìn)行的鐵譜分析、光譜分析、顆粒計數(shù)等。
通過對潤滑油油液的粘度、閃點(diǎn)、酸值、破乳化度、水分、機(jī)械雜質(zhì)、液相銹蝕試驗、抗氧化安全性等各項主要性能指標(biāo)的檢驗分析，可以準(zhǔn)確地掌握潤滑油本身的性能信息，也可以大概地了解到機(jī)組軸承、密封的工作狀況。
通過對油液中不溶物質(zhì)、主要是微小固體顆粒所進(jìn)行的鐵譜分析、光譜分析、顆粒計數(shù)，不僅可以定性、而且可以定量地測定磨損顆粒的元素成分及含量、以及大小顆粒各自所占的濃度。其中，光譜分析能夠迅速、準(zhǔn)確、簡便地測定出金屬或非金屬顆粒的元素成分及含量，但是對大顆粒（大于 5μm）測定的準(zhǔn)確性會降低，尤其是不能進(jìn)行磨粒的大小顆粒計數(shù)。盡管鐵譜分析只能夠在一定程度上對化學(xué)元素進(jìn)行定性、定量分析，但是，鐵譜分析儀（具體有分析式、直讀式、在線式、旋轉(zhuǎn)式）能夠定量地測出含鐵大小磨粒各自數(shù)量的象征性讀數(shù) DL、DS，即大小磨粒各自所占的濃度，而且通過鐵譜顯微鏡等還能夠觀察到磨損顆粒具體的形貌、尺寸，從而可以對磨粒的來源、產(chǎn)生的原因以及零部件當(dāng)前磨損的程度進(jìn)行科學(xué)的分析與診斷。因為，正常磨損的磨粒為魚鱗狀，表面光滑，周邊圓滑，長軸尺寸為 0.5~15μm（多數(shù)小于 5μm），厚 0.15~1μm，長軸與厚度之比為 3~10；
而非正常磨損磨粒的形貌則由于不同的產(chǎn)生原因分別形成為帶狀、球狀、晶體型層狀、螺旋狀、彎曲狀等，表面有劃痕，周邊不圓滑或有銳利的棱邊，磨粒的尺寸（除了滾動軸承疲勞磨損的球狀磨粒直徑為 1~5μm 外）均大于 5μm、多數(shù)在20μm 以上、較為嚴(yán)重時大于 100μm、甚至更大，磨粒的長軸與厚度之比降低，大磨粒濃度 DL讀數(shù)與小磨粒濃度 DS 讀數(shù)之差顯著增大。總之，根據(jù)元素成分和濃度來判斷哪些零部件（如軸頸、軸承、油封、浮環(huán)、機(jī)械密封、齒輪、齒式聯(lián)
軸器等）發(fā)生了非正常磨損，根據(jù)大小磨粒的濃度以及磨粒的形貌、尺寸來判斷其當(dāng)前的磨損程度。
三、軸位移的監(jiān)測
在某些非正常的工況下，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子會因軸向力過大而產(chǎn)生較大的軸向位移，嚴(yán)重時會引起推力軸承磨損，進(jìn)而發(fā)生轉(zhuǎn)子端面與隔板或缸體摩擦碰撞；汽輪機(jī)在啟動和停車過程中機(jī) ，會因轉(zhuǎn)子與缸體受熱和冷卻不均而產(chǎn)生差脹，嚴(yán)重時會發(fā)生軸向動靜摩擦。盡管轉(zhuǎn)子軸位移故障的概率不是很高，但也常有發(fā)生，一旦發(fā)生往往是災(zāi)難性的。對軸位移進(jìn)行在線監(jiān)測和故障診斷很有必要。此外，軸位移監(jiān)測技術(shù)還被用于往復(fù)式機(jī)械，通過監(jiān)測活塞桿的橫向位移，來診斷活塞支承環(huán)或活塞環(huán)的磨損量，從而避免發(fā)生拉缸故障以及打氣量不足。
四、軸承回油溫度及瓦塊溫度的監(jiān)測
對于滑動軸承，檢修或運(yùn)行不當(dāng)都會造成軸承工作不良，從而引起軸承回油溫度及瓦塊溫度升高，嚴(yán)重時會造成燒瓦，因此對軸承回油溫度、瓦塊溫度進(jìn)行監(jiān)測非常必要。API（美國石油協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定，軸承進(jìn)出口潤滑油的正常溫升應(yīng)小于 28℃，軸承出口處的最高油溫應(yīng)小于 76(原為 82)℃。另外，用鉑電阻在距軸承合金 1mm 處測量瓦塊溫度時，一般不應(yīng)超過 110～115℃。由于具體測量的方法、位置等各不相同，溫度反映往往滯后，因此應(yīng)具體情況具體分析。
五、綜合分析法
對轉(zhuǎn)動設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷，此外還有噪聲分析法、熱紅外分析法、應(yīng)力分析法等，以及觀察設(shè)備內(nèi)部情況的激光、光纖和設(shè)備成像技術(shù)，分析介質(zhì)成分的氣相色譜技術(shù)，檢驗金屬內(nèi)部缺陷的 X 光射線、超聲波探傷技術(shù)等。在進(jìn)行轉(zhuǎn)動設(shè)備實際狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷時，往往是以振動分析診斷法為主、相應(yīng)配合以上一些方法連同工藝及運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測與分析一起進(jìn)行綜合分析的。運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測與分析一起進(jìn)行綜合分析的。
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