在線振動監測與故障分析診斷用于大型水泵機組中的作用價值研究

瞿 聰 顧秋鵬

江蘇省太湖地區水利工程管理處 江蘇 蘇州 215128

前言

面對全球經濟化的高速發展,各類資源不斷被搶占、利用,全力應對市場的變化,尤其水利資源的利用競爭更加激烈。設備在線振動監測與故障分析診斷技術的應用,取代了感官感覺式的經驗模式,不再利用人工手摸、眼看等方式,同時該技術判斷設備故障準確率是傳統經驗的幾倍。人工判定時需要進行故障排查、停機檢修,浪費了大量的時間,增加了設備的運營成本,該技術的使用,解決了這些問題的同時更提升了設備的使用效率,為企業發展提高了競爭力。

1 在線振動檢測的目的

大型水泵機組設備,在全天24小時不停歇的運行以及使用過程中,會出現磨損、消耗或者其他故障問題。而故障的顯現通常不能第一時間發現,等到發生時,就是嚴重的問題,這也就導致設備損傷嚴重、無法運行,更嚴重的會引起事故災難[1]。要保障該設備機組的最佳運行狀態,在線振動監測與故障分析診斷技術的應用,是必不可少的,為企業帶來了切實的價值,包括以下四方面:第一,為企業降低成本,在線振動情況,直接反應了機組設備的運行狀況,及時對發現的故障問題進行維護保養檢修,減少了設備的停機修復時間,預防重大事故的發生,提高了機組運行效率,降低了企業消耗的時間成本。第二,保障設備安全生產。通過該技術積累的長期的振動數據,可以得出長期的趨勢圖,該趨勢圖能夠很大程度上反映出機組設備可能存在的故障問題,提醒運行人員需要加強巡視的部位,出現問題時能夠快速判定,防止事故的進一步發生。第三,機組設備的精準檢修。該技術設有故障模型庫,通過對比分析,快速得出損壞部件,從而不需耗費傳統故障判定的所需的大量時間和精力,為企業縮短了維修時間,為安全生產提供了保障。第四,判斷機組設備的安全狀況。機械設備的運行狀態,利用在線振動檢測手段,對比長期運行正常的數據庫,判斷其處于優良中差的哪個狀態中,如表現為中差狀態,很有可能設備出現了故障,維修人員根據在線振動檢測的振動頻率,確認設備故障的原因、部位等,以其科學的數據,進行分析,按照設備狀態得出下次大修時間。

2 大型水泵機組常見故障

2.1 水導軸承故障 作為水泵機組中重要的轉動部分,其使用頻率大,關聯部件多,很容易造成其故障發生,而究其原因包括產品部件磨損老化、安裝精度不符合要求等問題。水導軸承故障會降低其使用周期同時其關聯的系統也會報廢,而水導軸承的隱蔽位置導致故障突發,無法第一時間判斷,甚至造成抱軸卡死現象。所以,以軸承特征頻率作為其故障檢測方法,簡單而有效。

2.2 轉子不平衡 轉子質量分布散亂,不成規律,導致轉子不平衡,不平衡的原因有:幾何尺寸不同心,受熱不均勻造成變形,安裝高程不符合要求等,轉子不平衡會導致其他部件連鎖損傷。

2.3 固定配件松動 機組設備的固定地腳螺栓松動或者老化斷裂,造成設備的支撐作用下降。其原因有螺栓老化松動、部件銹蝕,墊片脫落等,固定配件的松動或者老化,會引起機組設備振動急劇加大,引起系統共振,造成整個設備的損傷。

2.4 聯軸器不對中 兩個以上互相連接的機器軸線不重合、不平行就是聯軸器不對中[2]。造成其原因有安裝不當、調整不到位等。其不對中會導致軸承損傷、轉動時產生擺渡,聯軸器斷裂等問題。

3 在線振動監測與故障分析診斷配置需求分析與實用功能

3.1 徑向、軸向安裝傳感器的目的 振動本質為力與機械設備剛性互相作用的結果,表示為振動隨著作用力增大或剛性下降而增大[3]。因立式水泵機組水平與垂直方向剛性差異大,需分別進行振動檢測,所以要在兩個方向上布置振動傳感器,確保振動檢測數據的準確。以立式軸流泵機組為例,一般至少需在電機推力頭和水導軸承處分別安裝徑向和軸向傳感器,分別測量引起徑向和軸向振動故障的數據,安裝傳感器時,靠近著力點,盡可能選擇作用力傳遞路徑大的位置。

3.2 鍵相傳感器安裝目的 鍵相測量可以分析故障原因,相位作為振動的重要元素之一,振動故障在其相位上都可以找到診斷信息。通過鍵相測量可以獲取設備轉速,數據基于設備轉速而進行采集,所以鍵相安裝傳感器,采集有效轉速數據,避免采集停機或轉速不達標的垃圾數據。

3.3 在線振動檢測技術的實用功能 在線振動監測與故障分析診斷技術能夠對水泵機組的振動狀態,回傳數據監測設備的異常信息,及早預警故障隱患。發生故障時,及時報警。同時,也能預防事故的發生。其主要功能有:遠程監測與管理、振動分析與故障診斷分析、數據庫管理、檔案報告功能、趨勢分析等。

總結

隨著在線振動監測與故障分析診斷技術的不斷發展,功能不斷開發升級,國內外大多企業已將其運用到設備中,針對于水泵機組的大量案例來看,該技術對于隱藏的隱患、故障的預防、長期的安全狀況等方面,運用科學的檢測手段,合理的維修措施,保證了設備的安全運行,提升了企業的經濟效益。而未來發展方向上,需對各類設備進行更多的信息搜集,包括電氣量、模擬量、瞬時流量等,實現該技術的飛躍提升。