機組狀態(tài)監(jiān)測儀表的分析和應用

1、引言
化工生產裝置的特點是自動化水平高、生產連續(xù)性強，一旦某臺設備發(fā)生故障，將迫使機組降低負荷，甚至停機。機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)一般由固定安裝在轉軸附近的傳感器、延長電纜、前置器和狀態(tài)監(jiān)視儀四部分組成，通常用在大型機組和旋轉機械設備上，主要監(jiān)測旋轉機械設備的運行狀態(tài)。它通過監(jiān)控旋轉機械設備的運行狀態(tài)，及時準確的找出故障并進行診斷，實施有效控制和預報決策，保證設備安全運行。
2、機組狀態(tài)監(jiān)測儀表的組成部分
機組狀態(tài)監(jiān)測儀表主要由檢測探頭、延長電纜、前置器和監(jiān)測器四部分組成，通常把探頭、延長電纜、前置器統(tǒng)稱為傳感器部分，主要用來檢測大型機組的運行狀態(tài)參數。軸系參數對于大型機組是非常重要的，直接關系到設備的安全及系統(tǒng)的正常運行。軸系參數通常包括機組的前后軸位移、轉速、軸振動等。
2.1軸振動、軸位移、轉速探頭的試驗與安裝
系統(tǒng)原理：現在常用的軸系傳感器主要是本特利的3500系列，該傳感器是應用電渦流原理測量探頭頂部與軸面之間的距離。主要通過前置器產生一個低功率的頻率信號，這一頻率信號由延長電纜送到探頭端部的線圈上，如果有導體材料的表面接近于探頭頂部，則該信號在導體表面會形成小的電渦流，即這一渦流使得該信號有能量損失，利用該損失可以測量出導體表面與探頭頂部的距離，距離越近，其能量損失越大，傳感器系統(tǒng)可以利用這一能量損失產生一個輸出電壓。
軸振動探頭的安裝：利用探頭靜態(tài)特性，探頭端面與軸表面距離和前置放大器輸出所對應電壓，來確定探頭端面與軸表面的距離。間接定位安裝法的一般安裝間隙電壓為-9～-11V，通常取-10V為測量零點。
軸位移探頭的安裝：機組安裝結束后，要求機組鉗工來回推動被測軸，同時測出軸向可動范圍（俗稱軸竄量），一般軸竄量在0.4～0.6毫米之間。簡捷方法是：可以在已知軸竄量值的前提下，將軸向探頭安裝孔方向推動，直至止推盤與止推瓦接觸為止。接好監(jiān)測系統(tǒng)，以軸竄量值一半的數值，將探頭端面與軸表面的安裝距離，在監(jiān)測儀示值零點上半部的對應位置安裝固定。然后，再來回推動被測軸看監(jiān)測儀示值，是否在以零點為中心對稱的示值內變化，否則須重新調整安裝。
2.2監(jiān)測器
傳統(tǒng)的監(jiān)測器主要是用來接收和處理軸系參數信號，進而根據預設定的參量輸出預警或聯(lián)鎖停機信號，使起到保護設備的功能，例如派利斯的PT2060狀態(tài)監(jiān)測儀。隨著生產裝置向著大型化、自動化、和連續(xù)化方向發(fā)展，生產對機械設備的要求越來越高，在線狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)也顯得非常重要。在線狀態(tài)監(jiān)測主要包括機器狀態(tài)參數的監(jiān)測（信號采集）、信號處理過程，這些信息包含振動、應力、裂紋、功率等等，其中最主要的是振動信號，包括振動信號的采集和處理。對于具備故障診斷的系統(tǒng)，正需要這些采集到的信息，根據這些信息得到一系列的圖譜供分析使用，判斷機器的工作狀態(tài)，確定故障類型和發(fā)生部位，最終可以采取相應的維護措施。
3、機組狀態(tài)監(jiān)測儀表的分析應用
3.1振動分析基礎
振動在設備故障中占了很大比重，是影響設備安全、穩(wěn)定運行的重要因素。振動又是設備的“體溫計”，直接反映了設備健康狀況，是設備安全評估的重要指標。一臺機組正常運行時，其振動值和振動變化值都應該比較小。一旦機組振動值變大，或振動變得不穩(wěn)定，都說明設備出現了一定程度的故障。
3.2常見振動故障分析
3.2.1轉子不平衡
旋轉機械的轉動部分通常稱為轉子。轉子不平衡是各種旋轉機械中普遍存在的問題，是最常見的振動故障之一。不平衡轉子在旋轉工作過程中，由于周期性的離心慣性力對轉子的激勵作用，將產生強迫振動而影響轉子的平穩(wěn)運轉，嚴重時甚至會損壞轉子。
3.2.2轉子彎曲
轉子彎曲分為永久性彎曲和臨時性彎曲兩種類型。轉子永久性彎曲是指轉子軸呈永久弓形，它是由于轉子結構不合理、轉子長期存放不當而發(fā)生永久彎曲變形，或是熱態(tài)停車時未及時盤車、熱穩(wěn)定性差、長期運行后軸自然彎曲加大等原因造成。轉子臨時性彎曲是指轉子有較大預負荷、開機運行時暖機不足、升速過快、加載太大、轉軸熱變形不均勻等原因造成。
故障機理：轉子不論發(fā)生永久性彎曲還是臨時性彎曲，都會產生與質量偏心相類似的旋轉矢量激振力，同時在軸向可能發(fā)生與轉速頻率相等的振動。其故障機理與轉子質量偏心相同。
轉子彎曲故障診斷：對轉子永久性彎曲和臨時性彎曲故障的診斷，與轉子質量偏心的診斷方法基本相同。其不同之處是，具有永久性彎曲故障的轉子，開車起始時振動就很大。而具有臨時性彎曲故障的轉子，隨著開車的升速過程振幅逐步增大到某一個值，然后在穩(wěn)定運行時振幅有所減小。
4、結語
本文主要從自己對機組狀態(tài)監(jiān)測儀表的認識著手，簡單介紹了機組狀態(tài)監(jiān)測儀表的概念和應用領域。接著介紹了機組狀態(tài)監(jiān)測儀表的組成部分，分別講述了軸系傳感器的應用原理和靜態(tài)實驗特性以及狀態(tài)監(jiān)測原理。重點分析了振動狀態(tài)監(jiān)測技術和故障診斷特征。
綜上所述，機組狀態(tài)監(jiān)測儀表的運用和故障診斷技術可以方便、快速、有效地把握設備運行狀況，提高設備維修水平，促進安全生產。但是廠里的設備管理人員往往只重視軸系儀表監(jiān)測，而不注重故障診斷，所以在這里提倡設備管理人員和領導更應該加強故障診斷技術力量，由于設備故障診斷技術是一門新興綜合性學科，還需要在實踐中進一步探討與提高。應用狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術，可以及時發(fā)現并解決許多設備隱患、提高設備運行可靠度，更有利于提高設備管理水平。