基于可靠性的状态监控预知系统介绍(doc 7页)

基于可靠性的状态监控预知系统

------风机在线监测及诊断系统技术方案

一、概况：

[监控设备]：

对于炼钢厂转炉风机，实施在线状态监测，精确了解设备运行状态，实施有计划的预知维修，同时根据运行状态与根源分析，进一步提高设备运行的可靠性，为合理安排设备维修和优化备件提供有力保障。

[实施目标]：

该系统通过建立关键设备在线监测体系，实时监控设备振动参量状态，及时报警，防止重大设备事故的发生；同时采用最先进的监控技术，最大程度延长设备的预警时间，从而实现预知维修，并通过智能的专家诊断，精确诊断故障源，实现精密维修，缩短维修用时，为检测维修制度合理化提供准确的数据基础。

二、项目意义

利用传感器捕捉振动、冲击脉冲、转速、电流信号；进行信号处理、模式识别、预报决策，及计算机技术，监测机组在运行过程中的振动参数及有关性能

据诊断结果进行技术改造，可以降低设备故障停机时间，减少计划检修时间和非计划检修时

间。提高开工率，增加产品产量，减少同类事

故发生的次数。

三、CMS在线监测系统功能说明：

系统功能：

1）本系统为瑞典SPM公司著名的CMS网络监控系统，在世界范围内拥有40年的历史，更为ABB、西门子、英格索兰、西马克、阿尔斯通等著名设备制造商应用，进行产品出厂配套或进行出厂质量校核；

2）全中文操作界面，提供WINDOWS窗口形式和树状结构形式两种操作方式，真正做到会使用计算机就能操作软件；

3）在线监控设备振动指标，长期趋势监控，智能型“绿、黄、红”报警指示；

4）通过专利的“EVAM”专利技术，实现：

①智能诊断故障原因，对位移、加速度、速度、歪

度、峭度、4个等级摩擦量以及不平衡、不对中、松动、轴承故障、转子断条等30多项参数与征兆

独立评估，分别给出“绿、黄、红”状态指示，

实现智能专家诊断；

②针对设备工况的复杂性，对于变速设备、载荷变

化较大的设备，可根据转速和载荷的变化量预先设定设备不同工况下的不同标准；

③根据设备的多样性，有时设备总体振动不大，但

是短时工作后便造成事故停机现象，“EVAM”根据30多项参数的趋势变化可以捕捉设备的故障原因，并报警提示；

④根据设备的基本参数和正常状态下的参量，形成

适合该设备的企业标准，从而为设备后期更准确判断设备运行状态；

⑤内置的“专家系统”和庞大的轴承库，方便具有

一定专业知识、习惯用频谱来分析设备故障的管理人员来判断如不平衡、不对中、松动、轴承故

障、转子断条等等故障。

5）轴承监测——冲击脉冲技术

①振动监测解决不了早期预警问题已是世界公认

的事实，原因是轴承早期的问题（如润滑不良，点蚀等）所产生的是较弱的瞬态信号，常规振动传感器及振动分析方法根本无法捕捉得到。如下图实例中，振动未报警，但轴承冲击脉冲峰值LR 已远远超出报警值，损伤程度值COND逐渐加大，说明轴承已经失效，继续运行将导致严重隐患。

轴承状态

冲击脉冲LR/HR

损伤程度COND

润滑指标LUB

水平振动VIB

②“冲击脉冲技术”是完全不同于振动监测的技

术，该技术已服务世界各国30多年，被公认为是解决滚动轴承、齿轮问题的最佳途径，因此应用极为广泛，仅在中国就已成功应用于上千家企业。绝大多数世界知名设备制造商，如ABB、英格索兰、苏尔寿、GE，都已在其设备出厂前安装冲击脉冲传感器，或使用该技术进行出厂检验；

为数众多的进口石化挤出机、造纸机、船用发动机的齿轮箱上，已经安装了冲击脉冲监测保护系统。

③该技术简单易用，只须在轴承座上安装冲击脉冲

传感器，系统会直接给出轴承运转状态值及国际标准的“绿、黄、红”状态指示，同时给出：专利的

LR/HR

? 技

术，给

出强冲

击与平

均冲击

指标；

?状态代

码

Code

（A为

最佳，

B为干

磨擦，

C为轻

度损

伤，D

为严重

损伤）；

?润滑状

态代码

LUB

（油膜

厚度：

0，1，

2，3，

4…）；

?损伤程度值Cond（<30为轻度，30-40为中

度，>40为重度）；

它包括一个庞大而丰富的轴承库，以及专利的LUBMASTER 轴承润滑寿命分析模块。（见

下图）

④冲击脉冲技术的优势是其独特设计的冲击脉冲

传感器，仅对轴承运转、齿轮啮合时产生的瞬态冲击做出反应，而对其它低频振动的干扰不作反应，因此可以得到纯净的早期信号。对冲击脉冲信号进行频谱分析，即专利的SPM Spectrum TM，具有其它常规带通滤波、包络技术无法比拟的优势，可得到极为清晰的频谱图。

6）通过企业内部网络实现网络共享，同时支持5个

用户同时上网查看设备目前的工作状况；

7）系统内置的TLT自检功能，自动监测网络系统的连接质量和硬件品质，保证采集数据的真实可靠；8）本系统自成体系，不受网络系统的故障干扰；9）本系统可以同时接收在线或离线便携式数采器的数据，进入系统进行统一管理；

10）可以按企业内部的设备统一编号或自己编排的编号（任意）编辑测点名，方便查找；

11）可以根据管理人员的职责范围来设定管理权限，真正做到职责分明；

12）对于问题设备或检修过设备处理的过程、方法和结论可在当时的测定数据中加以注解，便于将来查阅、参考和制定恰当的处理方案；

13）本系统采用WINDOWS自带的SQL SERVER 数据库，可以利用SQL SERVER 数据库自身的软件进行备份，也可以在客户端自行备份数据；14）数据可与企业EAM或ERP体系实现数据共享；

15）本系统采用模块化的方式，可以根据用户的需求扩展功能，如：脉冲技术、油膜分析功能等更深层次的分析功能；

16）可以通过网络系统，输入软件序列号，在互联

网上免费升级软件。

实施方法：

1）安装振动传感器，监控设备的振动变化；

2）安装冲击脉冲传感器，监控轴承的冲击变化和润

滑的状况；

3）安装转速传感器，实现转速监控，并实现变速设

备智能诊断；

4）通过现场监测单元（多通道信号处理），将数据通

过企业互联网传输；

5）服务器运行监控软件与数据库，客户端实现有权

限地数据共享与诊断分析。

五、在线系统结

、结构图

VCM+

2、风机测点分布测点说明如下：

◆风机本体安装3个振动传感器：风机本体轴承

位水平安装1个振动传感器、垂直方向安装1

个振动传感器、轴向安装1个振动传感器，。

◆电机本体安装2个冲击脉冲传感器：两个轴承

位各安装1个冲击脉冲传感器。

◆电机和风机之间安装1个转速传感器。

◆电机控制柜上:控制柜上电机电流信号接入

VCM。

一、风机在线监测系统功能要求；

1、按照设备状态在线监测和故障诊断的需求，风机上实施在线监测，并具有故障诊断

和故障报警功能。

2、利用传感器捕捉振动、冲击脉冲、转速、电流信号；进行信号处理、模式识别、预

报决策，及计算机技术，监测机组在运行过程中的振动参数及有关性能参数及其动态变化，在机组运行过程中，做出是否有故障、故障种类、故障部位、故障严重程度、故障发展变化趋势等诊断结果，判断机组性能劣化趋势。

3、通过振动准确监测风机系统的不平衡、不对中、松动等问题；

4、通过冲击脉冲准确监测风机系统的轴承问题，做到准确预知与诊断；

5、通过电机电流信号的监测，反映风机载荷的变化，提高系统诊断的准确性；

6、有关诊断分析软件中能实现不同岗位人员的权限设定，并能在局域网内实现数据共

享，以便提高各级专业人员利用系统及时了解所监测设备的能力和水平，以便提高此类重要设备管理的效率。

二、主要系统硬件的技术条件

1、振动监测模块（VCM-20）

VCM-20 是连续测量单元，供采用EVAM? 专家方法进行振动分析。单元内部配有CPU、硬盘和多路复用测量逻辑模块。VCM-20-8 配有8个振动测量通道，8 个RPM 测量通道。可插接4-20mA模拟量输入板，可扩充8-16通道模拟量，监控温度、压力等，也可通过负载电流监控，实现变载分析。

VCM-20 可通过以太网与安装Condmaster Nova 软件的计算机连接。测量设定值在软件中设置。通信程序DBL 向VCM-20 单元传送测量设定值，并读取这个单元的结果文件。

●处理器：1GHz

●存储器：256 Mb RAM

●硬盘容量：> 20 Gb

●通道：振动20，转速8

●频率范围：0 –20KHz

●包络频率：100, 200, 500, 1000, 2000, 5000, 10

000 Hz

●检测窗口：矩形、汉宁、海明等

●分辩线数：200, 400, 800, 1600, 3200, 6400

2、轴承监测模块（BMU-07）

BMU-07配有7个测量滚动轴承冲击脉冲通道，与测量单元VCM20连接，根据VCM20的请求进行测量、传输数据。BMU 提供冲击振幅值和包络冲击脉冲信号，用于频谱分析。

VCM20单元测量轴承转速，计算SPM 频谱，评估轴承工作状态。测量条件在Condmaster Nova? 中设置，包括冲击脉冲方法、频谱类型、用于识别轴承故障的征兆及告警极限等。

●测量方法：冲击脉冲LR/HR, 和SPM 频谱

●测量范围：-19

到99 dBsv

(LR/HR)

●测量通道：7

●电源：5 V DC

±10%

●温度范围：

-10°到60°

●尺寸：139 x

145 x 46 mm

3、冲击脉冲传感器（42000）

●测量范围：最大值100 dBsv ●机架基础：不锈钢SS 2382

●设计：密封

●温度范围：-30到+150° C

●外部压力：最大1 MPa (10 bar)

●扭矩：15 Nm, 最大20 Nm

4、振动传感器（SLD144B）

●灵敏度：100 mV/m/s2，精度：1%

●工作环境温度：-50~125℃

●频率范围：0.5~10KHz

●适用公制M8内螺纹孔，传感器垂直输出

●传输距离：400米以内