電力行業(yè)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷方案PPT課件

1、第1頁/共115頁第2頁/共115頁第3頁/共115頁旋轉(zhuǎn)設(shè)備狀態(tài)旋轉(zhuǎn)設(shè)備狀態(tài) 振動(dòng)振動(dòng)檢測：不平衡、不對中、機(jī)械松動(dòng)、摩擦等檢測：不平衡、不對中、機(jī)械松動(dòng)、摩擦等 潤滑油指標(biāo)檢測、鐵譜分析潤滑油指標(biāo)檢測、鐵譜分析 溫度檢測溫度檢測第4頁/共115頁設(shè)備監(jiān)測診斷的目的設(shè)備監(jiān)測診斷的目的n初級(jí)目的：及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障；準(zhǔn)確分析故障原因初級(jí)目的：及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障；準(zhǔn)確分析故障原因n終極目的：狀態(tài)維修終極目的：狀態(tài)維修第5頁/共115頁狀態(tài)維修狀態(tài)維修 狀態(tài)維修狀態(tài)維修就是利用先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技就是利用先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)制定檢修計(jì)劃。術(shù)，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)制定檢修計(jì)劃。l

2、避免過維修、避免故障檢修避免過維修、避免故障檢修l合理的備品備件庫存合理的備品備件庫存l維修有的放矢，節(jié)約維修時(shí)間和維修成本維修有的放矢，節(jié)約維修時(shí)間和維修成本第6頁/共115頁精密點(diǎn)檢體系精密點(diǎn)檢體系第7頁/共115頁狀態(tài)維修體系狀態(tài)維修體系 狀態(tài)監(jiān)測儀器狀態(tài)監(jiān)測儀器 專業(yè)的人員和機(jī)構(gòu)（監(jiān)測診斷中心）專業(yè)的人員和機(jī)構(gòu)（監(jiān)測診斷中心） 運(yùn)行機(jī)制（閉環(huán)機(jī)制）：運(yùn)行機(jī)制（閉環(huán)機(jī)制）：周期監(jiān)測周期監(jiān)測 發(fā)現(xiàn)故障發(fā)現(xiàn)故障 出具報(bào)告出具報(bào)告 維修反饋維修反饋 檢測驗(yàn)證檢測驗(yàn)證第8頁/共115頁狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷儀器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷儀器 離線監(jiān)測儀器離線監(jiān)測儀器 在線監(jiān)測儀器在線監(jiān)測儀器 精密故障診斷儀

3、器精密故障診斷儀器第9頁/共115頁離線監(jiān)測診斷離線監(jiān)測診斷 簡單便攜式儀器（點(diǎn)檢儀，振動(dòng)值，簡單分析）簡單便攜式儀器（點(diǎn)檢儀，振動(dòng)值，簡單分析） 優(yōu)點(diǎn)：周期性大范圍測量、價(jià)格便宜優(yōu)點(diǎn)：周期性大范圍測量、價(jià)格便宜 缺點(diǎn)：單通道，測試功能簡單，復(fù)雜設(shè)備復(fù)雜故障難以勝任缺點(diǎn)：單通道，測試功能簡單，復(fù)雜設(shè)備復(fù)雜故障難以勝任第10頁/共115頁振動(dòng)測量指標(biāo)加速度5Hz 5kHz 0.1m/s2 200.00m/s2(峰值)速度5Hz 5kHz 0.1mm/s 200.00mm/s(有效值)位移5Hz 5kHz 0.001mm 2.00mm(峰-峰值)測量精度5% 或 2個(gè)字，取大值指標(biāo)計(jì)算峰值、真峰值

4、、有效值、峰-峰值、峭度圖譜分析時(shí)域分析、頻域分析振動(dòng)傳感器吸盤式，5Hz 8KHz，3%靈敏度誤差“小神探”系列產(chǎn)品一：MS400點(diǎn)檢儀第11頁/共115頁在線監(jiān)測診斷在線監(jiān)測診斷 關(guān)鍵機(jī)組（汽輪發(fā)電機(jī)組、給水泵、送排風(fēng)機(jī)等）關(guān)鍵機(jī)組（汽輪發(fā)電機(jī)組、給水泵、送排風(fēng)機(jī)等） 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)監(jiān)測，分析功能豐富，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，實(shí)時(shí)保存故優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)監(jiān)測，分析功能豐富，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，實(shí)時(shí)保存故障信號(hào)障信號(hào) 缺點(diǎn)：傳感器安裝位置以外測點(diǎn)無法測試缺點(diǎn)：傳感器安裝位置以外測點(diǎn)無法測試第12頁/共115頁在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)第13頁/共115頁精密故障診斷精密故障診斷 功能強(qiáng)大：頻譜、

5、波形、軸心軌跡、軸心位置、啟停機(jī)分析、功能強(qiáng)大：頻譜、波形、軸心軌跡、軸心位置、啟停機(jī)分析、包絡(luò)解調(diào)、現(xiàn)場動(dòng)平衡、敲擊試驗(yàn)等包絡(luò)解調(diào)、現(xiàn)場動(dòng)平衡、敲擊試驗(yàn)等 分析頻率高、分辨率高：齒輪、軸承、超高速、超低速分析頻率高、分辨率高：齒輪、軸承、超高速、超低速 多通道：互相關(guān)、相位比較（松動(dòng)、不對中）軸心軌跡、軸心多通道：互相關(guān)、相位比較（松動(dòng)、不對中）軸心軌跡、軸心位置、啟停機(jī)等位置、啟停機(jī)等第14頁/共115頁本特利本特利408第15頁/共115頁上海鳴志上海鳴志MS502第16頁/共115頁精密故障診斷精密故障診斷第17頁/共115頁什么是振動(dòng)什么是振動(dòng) 振動(dòng)：自然界或社會(huì)中，某一參數(shù)隨時(shí)間或

6、大或小的變化過程振動(dòng)：自然界或社會(huì)中，某一參數(shù)隨時(shí)間或大或小的變化過程 機(jī)械振動(dòng)：物體在一定位置附近來回往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)：物體在一定位置附近來回往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。第18頁/共115頁振動(dòng)振動(dòng)第19頁/共115頁振動(dòng)振動(dòng)第20頁/共115頁監(jiān)測對象：旋轉(zhuǎn)機(jī)械監(jiān)測對象：旋轉(zhuǎn)機(jī)械第21頁/共115頁監(jiān)測對象：旋轉(zhuǎn)機(jī)械監(jiān)測對象：旋轉(zhuǎn)機(jī)械第22頁/共115頁監(jiān)測對象：旋轉(zhuǎn)機(jī)械監(jiān)測對象：旋轉(zhuǎn)機(jī)械第23頁/共115頁監(jiān)測對象：旋轉(zhuǎn)機(jī)械監(jiān)測對象：旋轉(zhuǎn)機(jī)械第24頁/共115頁監(jiān)測對象：旋轉(zhuǎn)機(jī)械監(jiān)測對象：旋轉(zhuǎn)機(jī)械第25頁/共115頁監(jiān)測哪些參數(shù)監(jiān)測哪些參數(shù) 振動(dòng)位移振動(dòng)位移-微米（微米（m），峰峰值，一般用于軸振動(dòng)

7、測量），峰峰值，一般用于軸振動(dòng)測量 振動(dòng)速度振動(dòng)速度-毫米秒（毫米秒（mm/s），有效值，軸承座振動(dòng)），有效值，軸承座振動(dòng) 振動(dòng)加速度振動(dòng)加速度-米米/秒秒2（m/s2），有效值和峰值，用于測量滾動(dòng)軸承和），有效值和峰值，用于測量滾動(dòng)軸承和齒輪箱齒輪箱第26頁/共115頁振動(dòng)位移、速度和加速度的應(yīng)用振動(dòng)位移、速度和加速度的應(yīng)用振動(dòng)位移用于判斷設(shè)備的約束力是否能承受，即當(dāng)振動(dòng)位移超過一定值時(shí)，某些部件將會(huì)損壞,故障與應(yīng)力相關(guān)。位移參數(shù)通常用于：滑動(dòng)軸承設(shè)備，低轉(zhuǎn)速設(shè)備振動(dòng)速度表明設(shè)備的疲勞程度，是設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)運(yùn)用最廣泛的參數(shù)，有國際標(biāo)準(zhǔn)可以參照加速度常用于高頻故障的診斷，如齒輪、軸承等第27頁/

8、共115頁振動(dòng)的位移、速度、加速度振動(dòng)的位移、速度、加速度對簡諧振動(dòng)的位移表達(dá)式分別求一階和二階導(dǎo)數(shù)，即得簡諧振動(dòng)的速度和加速度表達(dá)式： 只要位移是簡諧函數(shù)，則速度和加速度也是簡諧函數(shù)，且與位移具有相同的頻率 速度的相位比位移超前/2，加速度的相位比位移超前 簡諧振動(dòng)的加速度與位移恒成正比而方向相反第28頁/共115頁振動(dòng)速度和加速度區(qū)別振動(dòng)速度和加速度區(qū)別第29頁/共115頁振動(dòng)位移、速度和加速度振動(dòng)位移、速度和加速度 振動(dòng)位移：振動(dòng)位移：軸振動(dòng) 振動(dòng)速度：振動(dòng)速度：適用于不平衡、不對中、軸彎曲、松動(dòng)、摩擦等故障 振動(dòng)加速度：振動(dòng)加速度：滾動(dòng)軸承、齒輪箱、氣蝕等第30頁/共115頁振動(dòng)分類振

9、動(dòng)分類 強(qiáng)迫振動(dòng)：不平衡、不對中等等 自由振動(dòng)：敲擊第31頁/共115頁振動(dòng)傳感器比較振動(dòng)傳感器比較上海鳴志自動(dòng)控制設(shè)備有限公司第32頁/共115頁振動(dòng)傳感器振動(dòng)傳感器上海鳴志自動(dòng)控制設(shè)備有限公司第33頁/共115頁渦流傳感器渦流傳感器第34頁/共115頁渦流傳感器應(yīng)用渦流傳感器應(yīng)用 測量軸振動(dòng)第35頁/共115頁測量轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速第36頁/共115頁測量鍵相測量鍵相第37頁/共115頁振動(dòng)速度傳感器振動(dòng)速度傳感器第38頁/共115頁振動(dòng)加速度傳感器振動(dòng)加速度傳感器第39頁/共115頁振動(dòng)怎樣測量振動(dòng)怎樣測量 三個(gè)方向：水平、垂直、軸向 振動(dòng)通過軸心 與軸承界面最少第40頁/共115頁 第41頁

10、/共115頁 第42頁/共115頁 。 第43頁/共115頁 第44頁/共115頁 第45頁/共115頁 第46頁/共115頁 第47頁/共115頁 第48頁/共115頁振動(dòng)三要素振動(dòng)三要素 幅值-發(fā)現(xiàn)故障、與標(biāo)準(zhǔn)比較 頻率-故障部位特征頻率 相位-現(xiàn)場動(dòng)平相位衡、大機(jī)組啟停機(jī)、不對中比較、松動(dòng)相位比較第49頁/共115頁振動(dòng)速度標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)速度標(biāo)準(zhǔn) 振動(dòng)速度標(biāo)準(zhǔn)上海鳴志自動(dòng)控制設(shè)備有限公司第50頁/共115頁振動(dòng)加速度標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)加速度標(biāo)準(zhǔn)上海鳴志自動(dòng)控制設(shè)備有限公司第51頁/共115頁企業(yè)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)制定企業(yè)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)制定 按照不同設(shè)備的運(yùn)行情況制定振動(dòng)速度和振動(dòng)加速度標(biāo)準(zhǔn)。振動(dòng)趨勢才是主要關(guān)注目標(biāo)。

11、非危害性故障：振動(dòng)大但可以繼續(xù)運(yùn)行，可以合理制定檢修計(jì)劃。 危害性故障：一旦出現(xiàn)應(yīng)該及時(shí)檢修。 振動(dòng)信號(hào)分析才是指導(dǎo)檢修的科學(xué)方法。第52頁/共115頁振動(dòng)的三要素振動(dòng)的三要素-頻率頻率 頻率頻率-是指振動(dòng)物體在單位時(shí)間（1 秒）內(nèi)所產(chǎn)生振動(dòng)的次數(shù)，即 Hz。頻率分析是故障診斷基礎(chǔ)。 主要關(guān)注頻率主要關(guān)注頻率：a）轉(zhuǎn)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)頻率；b）各種振動(dòng)分量的頻率；c）機(jī)器自身和基礎(chǔ)或其它附著物的固有頻率。 振動(dòng)頻率和機(jī)器故障的關(guān)系并不是一一對應(yīng) 上海鳴志自動(dòng)控制設(shè)備有限公司第53頁/共115頁振動(dòng)的三要素振動(dòng)的三要素-相位相位 相位是振動(dòng)相對于基準(zhǔn)位置的夾角，0360度。 主要用于汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組啟停機(jī)

12、、現(xiàn)場轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡。 判斷聯(lián)軸器對中、連接松動(dòng)上海鳴志自動(dòng)控制設(shè)備有限公司第54頁/共115頁振動(dòng)的三要素振動(dòng)的三要素-相位相位上海鳴志自動(dòng)控制設(shè)備有限公司第55頁/共115頁振動(dòng)的三要素振動(dòng)的三要素-相位相位上海鳴志自動(dòng)控制設(shè)備有限公司第56頁/共115頁簡易故障診斷簡易故障診斷 不平衡故障特征不平衡故障特征：水平振動(dòng)速度值大。 不對中故障特征：不對中故障特征：軸向振動(dòng)速度值大。 基礎(chǔ)松動(dòng)故障特征：基礎(chǔ)松動(dòng)故障特征：垂直振動(dòng)速度值大。 基礎(chǔ)變形、管線應(yīng)力故障特征：基礎(chǔ)變形、管線應(yīng)力故障特征：振動(dòng)不穩(wěn)定，松開螺栓后振動(dòng)減小。 摩擦故障特征：摩擦故障特征：振動(dòng)不穩(wěn)定，波動(dòng)上升。第57頁/共115頁

13、簡易故障診斷簡易故障診斷 油膜失穩(wěn)特征：油膜失穩(wěn)特征：振動(dòng)不穩(wěn)定、緩慢升高，間隙電壓絕對值大幅減小，瓦溫偏低，回油溫度偏低，油膜壓力偏低，油溫上升振動(dòng)減小等。很多情況是軸瓦標(biāo)高低引起。 滾動(dòng)軸承、齒輪、氣蝕故障特征：滾動(dòng)軸承、齒輪、氣蝕故障特征：振動(dòng)加速度值大。第58頁/共115頁簡易故障診斷簡易故障診斷第59頁/共115頁簡易故障診斷簡易故障診斷第60頁/共115頁風(fēng)機(jī)現(xiàn)場動(dòng)平衡風(fēng)機(jī)現(xiàn)場動(dòng)平衡第61頁/共115頁風(fēng)機(jī)現(xiàn)場動(dòng)平衡風(fēng)機(jī)現(xiàn)場動(dòng)平衡第62頁/共115頁風(fēng)機(jī)現(xiàn)場動(dòng)平衡風(fēng)機(jī)現(xiàn)場動(dòng)平衡第63頁/共115頁風(fēng)機(jī)現(xiàn)場動(dòng)平衡風(fēng)機(jī)現(xiàn)場動(dòng)平衡 安裝振動(dòng)和轉(zhuǎn)速傳感器，貼反光紙。 啟動(dòng)風(fēng)機(jī)測量原始振動(dòng)值

14、和相位，停機(jī)。 葉輪加試重。 啟動(dòng)風(fēng)機(jī)測量加試重后振動(dòng)值和相位，停機(jī)。 按儀器計(jì)算結(jié)果加平衡重量。 啟動(dòng)風(fēng)機(jī)檢驗(yàn)是否合格第64頁/共115頁 精密故障診斷 第65頁/共115頁常見譜圖常見譜圖第66頁/共115頁第67頁/共115頁第68頁/共115頁第69頁/共115頁第70頁/共115頁剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子剛性轉(zhuǎn)子剛性轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)速低于臨界轉(zhuǎn)速，一般的風(fēng)機(jī)、電機(jī)、泵。轉(zhuǎn)速低于臨界轉(zhuǎn)速，一般的風(fēng)機(jī)、電機(jī)、泵。柔性轉(zhuǎn)子柔性轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)速高于臨界轉(zhuǎn)速，包括汽輪發(fā)電機(jī)組、大型壓轉(zhuǎn)速高于臨界轉(zhuǎn)速，包括汽輪發(fā)電機(jī)組、大型壓縮機(jī)組等。低速動(dòng)平衡即可。縮機(jī)組等。低速動(dòng)平衡即可。 第71頁/共115

15、頁柔性轉(zhuǎn)子柔性轉(zhuǎn)子第72頁/共115頁高點(diǎn)和重點(diǎn)高點(diǎn)和重點(diǎn)第73頁/共115頁同相振動(dòng)和反相振動(dòng)同相振動(dòng)和反相振動(dòng) 在一對稱轉(zhuǎn)子中，若兩端支持軸承在同一方向的振動(dòng)相位角相同時(shí)，則稱這兩軸承的振動(dòng)為同相振動(dòng)。 若兩端支持軸承在同一方向的振動(dòng)相位角相差 180時(shí)，則稱這兩軸承的振動(dòng)為反相振動(dòng)。第74頁/共115頁反相振動(dòng)反相振動(dòng)第75頁/共115頁軸心位置和間隙電壓軸心位置和間隙電壓第76頁/共115頁間隙電壓間隙電壓第77頁/共115頁電氣偏差與機(jī)械偏差電氣偏差與機(jī)械偏差 振動(dòng)電氣偏差 ：由軸頸表面電導(dǎo)率、磁化、密度等引起。 機(jī)械偏差：由軸頸橢圓度、損壞、鍵標(biāo)記、凹陷、劃痕、銹斑或由轉(zhuǎn)軸上的其它

16、結(jié)構(gòu)所引起的。 非真實(shí)振動(dòng)，在300rpm以下振動(dòng)很大時(shí)，統(tǒng)稱為幌度。第78頁/共115頁各種振動(dòng)特征各種振動(dòng)特征第79頁/共115頁第80頁/共115頁第81頁/共115頁第82頁/共115頁第83頁/共115頁第84頁/共115頁第85頁/共115頁第86頁/共115頁共振共振 當(dāng)部件自由振動(dòng)頻率與激振頻率相近時(shí)形成共振。 自由振動(dòng)頻率：mkf/第87頁/共115頁共振案例共振案例第88頁/共115頁共振案例共振案例第89頁/共115頁共振案例共振案例第90頁/共115頁共振案例共振案例第91頁/共115頁共振案例共振案例第92頁/共115頁共振案例共振案例第93頁/共115頁第94頁/共

17、115頁第95頁/共115頁滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承第96頁/共115頁第97頁/共115頁軸承故障軸承故障第98頁/共115頁軸承故障軸承故障第99頁/共115頁齒輪齒輪第100頁/共115頁齒輪齒輪 齒輪嚙合頻率 f=nz n轉(zhuǎn)速，z齒數(shù)第101頁/共115頁齒輪嚙合頻率齒輪嚙合頻率圖711 26架軋機(jī)振動(dòng)頻譜圖第102頁/共115頁喘振與汽蝕喘振與汽蝕 喘振 汽蝕：水泵殼體振動(dòng)加速度大第103頁/共115頁案例案例 齊熱一次風(fēng)機(jī)振動(dòng) 寶鋼自備電廠油膜失穩(wěn) 福建電廠給水泵轉(zhuǎn)子平衡故障 福建電廠發(fā)電機(jī)磨損故障 南鋼風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)故障第104頁/共115頁 故障診斷案例背景： 2013年8月10日，晉江熱電1#發(fā)電機(jī)在甩負(fù)荷后3瓦溫度突然上升3度左右，為了找到溫度上升的原因，晉江熱電邀請上海鳴志對1#發(fā)電機(jī)組軸瓦的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測試分析。設(shè)備參數(shù)： 單抽凝汽式汽輪機(jī)，額定功率50MW，額定轉(zhuǎn)速3000rpm第105頁/共115頁故障診斷案例分析： 從圖中看，振動(dòng)分量主要是、2、3倍頻，尤其2倍頻最高，該軸瓦軸向振動(dòng)偏大，達(dá)4.62mm/s，而水平和垂直振動(dòng)分別為1.72 mm/s、1.24 mm/s。說明軸瓦油膜穩(wěn)定性不良或者軸瓦有輕微的摩擦出現(xiàn)。第106頁/共115頁 故障診斷案例原因： 油路不暢的原因很可能是在負(fù)荷變化沖擊或者對