设备状态监测与故障诊断技术第5章-旋转机械故障诊断技术
点检基础篇-6-旋转电机的故障监测与诊断
4．3旋转电机的故障监测与诊断4 .3. 1概述旋转电机系泛指同步机、异步机、直流机。
这些设备是企业生产的动力，是关键设备，一台电机出现 故障将会造成整条生产线停产，给企业带来巨大经济损失这些关键设备一则个大，二则技术性能要求高、价格都很贵、故障和事故意味着效益的流失。
预防事故的发生已是企业管理者主要工作内容之一。
投人较少资金安置设备事故监测系统、监测预防设备故障的发生可以减少设备故障造成巨大的经济损 失。
大型电机的故障可分为电气故障和机械故障两类，产生两类故障原因及故障性质不同，处理方法也 不尽相同。
4. 3. 2旋转电机的电气故障4. 3. 2 .1故障种类电气故障可分为短路、断路、失磁、破损等几类。
短路：电机绕组匝间、绕组对地、绕组相间、定子与转子之间、接线端子与滑环的短路等。
造成短路 事故的原因是绕组匝间、匝对地、相间绝缘受潮或老化，或机械损伤、长期过载发热绝缘性能降低电击 穿、过电压击穿等。
断路：绕组和导体发热烧断、导体连接点松开、绕组端接点脱焊或受机械力甩开等。
失磁：直流机磁场失电或绕组断路短路等。
4. 3 .2 .2旋转电机的关键参数——绝缘强度旋转电机所产生各种故障几乎都和绝缘参数有直接和间接的关系。
电机质量的高低绝缘是度量的 主要参数之一，对于电机运行维护的主要工作也是围绕绝缘进行的。
绝缘材料致命的弱点是怕高温，温度升高绝缘值下降，温度达到一定值后绝缘材料变质，所以监控电机的运行温度成为监控电机绝缘状况 的重要手段。
4. 3. 3电机的监测内容4. 3. 3. 1监测电机的各种电流(1)检测电机电流的有效值。
通过对电机三相绕组运行电流有效值的监测，可知道和掌握电机的 运行状况，电流表读数表咀三相电流平衡不超过额定值，表示电机运行正常；如果三相电流有一相无读 数，表明电机断相；如果三相电流超出额定值，应迅速查明原因进行处理或者进行限载减载，防止电机发 热而破坏电机的绝缘；如果三相电流不平衡，有的很小，有的大于额定值很多，表示三相绕组绝缘出现故 障，可能柏接地或匝间短路，必须减载和相应检查处理。
旋转机械故障诊断方法与局限性分析
旋转机械故障诊断方法与局限性分析摘要：介绍了旋转机械的常用故障诊断与分析方法，在对其诊断过程详细阐述的基础上，提出了各种诊断分析方法存在的局限性。
关键词：旋转机械；故障分析；诊断；局限性中图分类号： th165 文献标识码： b 文章编号： 1009-8631（2013）01-0038-011 引言旋转机械如：汽轮机、发电机、离心压缩机、风机等，是工业部门中应用最为广泛的一类机械设备，在电力、能源、交通、国防及石油化工等领域发挥着无可替代的作用。
随着科学技术的发展，旋转机械正在向大型化、综合化（在同一台设备中多种技术的应用）、连续化（从投料到产品整个过程的连续化）、自动化（操作、检测等的非人工化）、严格化（如技术指标严格化）的方向发展，造成设备构造复杂，零部件之间的联系更加紧密。
在设备复杂化的同时，发生故障的潜在可能性和方式也在相应增加，且故障一旦发生，就可能引起连锁反应，导致设备甚至整个生产过程不能正常运行乃至破坏，轻则造成巨大的经济损失，重则导致灾难性的人员伤亡和社会影响。
近年来，国内外因设备故障而引起的灾难性事故仍时有发生，如2003年，国内某钢铁企业高线初轧机因一齿轮箱主输出轴轴承破碎，造成设备紧急停机68小时，直接经济损失1500万元以上。
2001年阜新电厂2号机组断轴事故的发生，给电厂带巨大的经济损失。
1988年我国秦岭电厂zoomw汽轮发电机组因振动引起的断轴毁机事件。
灾难性事件的不断发生，使人们认识到对大型机械装备实施在线监测与故障诊断的必要性。
2 现行故障识别与诊断分析方法简介当前，故障识别与诊断决策过程中采用的方法较多，按照它们隶属的学科体系，大体可分为三类：基于控制模型故障诊断、基于模式识别故障诊断及基于人工智能故障诊断。
它们具体的诊断方式如下：2.1基于控制模型的故障诊断。
对于一个旋转机械系统，若通过理论或实验方法能够建立其模型，则系统参数或状态的变化可以直接反映该系统及其动态过程，从而为故障诊断提供依据。
设备状态监测与故障诊断
5 设备状态监测与故障诊断所谓“状态监测与故障诊断”，就是对运行中的设备实施定期或连续监测、有关参数分析、有效地对设备运行状态进行系统自动监测分析或人工分析，读取相应的自诊断状态报告，以便尽早发现潜伏性故障，提出预防性措施，避免发生严重事故，保证设备的安全、稳定和经济运行，并以此指导设备检修。
设备状态监测和故障诊断技术也称为预测维修技术，是新兴的一门包含很多新科技的多学科性综合技术。
简单地说就是通过一些技术手段，对设备的振动、噪声、电流、温度、油质等进行监测和技术分析，掌握设备的运行状态，判断设备未来的发展趋势，诊断故障发生的部位、故障的原因，进而具体指导维修工作。
传统的耳听、手摸等也可以算是其中的一种比较简单的手段。
5.1 设备故障的规律设备故障是一个非常广义的概念。
简单地说，设备故障就是设备系统或其中的元件／部件丧失了规定的功能或精度。
与故障意义相近的还有“失效”的概念，失效通常指的是不可修复的对象；故障指的是可以修复的对象。
早期故障：这种故障的产生可能是设计、加工或材料上的缺陷，在设备投入运行初期暴露出来。
或者是有些零部件如齿轮箱中的齿轮及其他摩擦副需经过一段时期“跑合” , 使工作情况逐渐改善。
这种早期故障经过暴露、处理、完善后，故障率开始下降。
使用期故障：这是产品有效寿命期内发生的故障，这种故障是由于载荷（外因，指运行条件等）和系统特性（内因，指零部件故障、结构损伤等）无法预知的偶然因素引起的。
设备大部分时间处于这种工作状态。
这时的故障率基本上是恒定的。
对这个时期的故障进行监测与诊断具有重要意义。
后期故障（耗散期故障）：它往往发生在设备的后期，由于设备长期使用，甚至超过设备的使用寿命后，设备的零部件由于逐渐磨损、疲劳、老化等原因使系统功能退化，最后可能导致系统发生突发性的、危险性的、全局性的故障。
这期间设备故障率是上升趋势，通过监测、诊断，发现失效零部件应及时更换，以避免发生事故。
设备故障的规律可分为以下六种模式。
状态监测及故障诊断技术在大型旋转机械上的应用
装 备 与产 品版
ＰＯ ＵＴ Ｑ Ｉ Ｅ。 Ｒ Ｄ Ｃ ＆Ｅ Ｕ Ｍ Ｎ Ｐ
状 态监 测及 故 障诊 断技 术 在 大 型 旋 转机 械 上 的应 用
余 毅
（ 投 海 南 水 泥 有 限 公 司 ， 海 南 昌江 ５ ２ ０ ） 国 ７ ７ ０ 生 产 设 备 状 态 的好 坏 ，直 接 影 响 到 生 产 效 率 及
１ 水 泥生 产 设 备 的状 态 监测
实 施 状 态 监 测 的 目 的主 要 是 了解 被 监 测 机 器 当
铸转子 中的铸造缩松 及气孔 、 正常静 态动态气 隙 、 非
静 前 的 运 行 状 况 ， 断 机 器状 态 未 来 的 发 展 趋 。 判 诊 １ ２ 大 型 旋 转 机 械 的 状 态 监 测 ． 机 器 故 障 的 发 生 部 位 ， 以及 检 查 和 验 收 大 修 或 临 时 维 修 的效 果 ， 实 现 对 设 备 故 障 “ 知 道 、 预报 、 以 早 早 早 诊 断 ” 把 故 障 消 灭 在 萌 芽 之 中。 ，
显 得 尤 其 重 要 。 文 采 用 美 国 Ｒ ｃ ｗ ｌ—Ｅ ｔｋ公 司 本 ｏ ｋ ｅｌ ｎｅ
Ｐ 系 统 的监 测 参 数 以振 动 为 主 ， 由软 件 设 定 Ｍ 可 和 数 据 采 集 器 进 行 采 集 的 数 据 包 括 振 动 幅 值 、振 动 频 谱 、 域波形 、 络谱 、 位 、 程参 数等 。 时 包 相 过 能 诊 断 的 故 障 包 括 ：机 械 故 障 如 不 平 衡 、不 对 中 、 动 、 振 、 动 轴 承 故 障 、 瓦 故 障 、 轴 节 故 松 共 滚 轴 联 障 、 轮 磨 损 、 片 故 障 、 子 故 障 、 故 障 等 。 配 备 齿 叶 转 轴 电 机诊 断 专 家 系统 ，可 自动 诊 断 电机 故 障 如 转 子 铸
旋转机械设备状态监测技术应用
旋转机械设备状态监测技术应用Ξ胡晓峰(中油辽河油田公司,辽宁锦州 121209) 摘 要:针对设备运行中存在的问题和隐患,结合设备的具体结构特点和使用维修情况进行综合分析,发现设备和使用过程中存在的问题,并做出正确的判断,使设备能够长期正常运转,减少设备管理、维护费用,取得了较好的效果。
关键词:设备管理;状态监测;诊断前言设备状态监测技术是目前国内外设备管理中的最重要的技术手段之一,随着人们对设备运行状态认识的不断提高和计算机技术的不断发展,设备管理从原有的计划检修逐渐发展成为以状态监测为依据、以设备故障诊断为标准的设备管理维修模式。
目前,设备状态监测技术已应用到航空、航天、冶金、电力、石油、石化等领域,并取得了较好的效果〔1〕。
2007年引进旋转机械设备状态监测技术,利用该技术对设备进行管理,虽然时间较短,但也取得了一定效果。
1 设备状态监测技术特点1.1 设备状态监测设备的组成设备状态监测技术可分为硬件部分和软件部分,辽河油田公司使用LM -8900设备状态监视系统。
该系统是目前国内外最先进的旋转机械设备状态监测设备,软件功能强大,包括了状态采集及监测,旋转设备故障专家诊断软件,电机专家诊断软件和现场动平衡软件。
硬件包括振动高频加速度传感器,光电转速传感器,主、次回路电流传感器,专用电缆,振动四通道+转速通道采集器,高性能采集用电脑等。
1.2 设备状态监测技术特点描述设备状态监测技术包括状态监测、分析诊断和故障预测3个方面,具体实施过程包括信号采集、信号处理、状态识别、诊断决策4个方面〔2〕。
该技术广泛应用于发电机组、压缩机组、泵等常规旋转和往复机械的故障诊断,状态识别和诊断决策标准日臻完善。
设备振动信号很复杂,依据数据处理分类,可以分为确定性信号和非确定性信号。
确定性信号可以用函数关系来描述,即通过理论计算和频谱分析技术均可确定它们的特征频率,从而确定故障的类型和部位〔3〕。
振动分析仪器利用电压加速度传感器将振动信号转换为电信号,对振动信号进行处理和分析,得到设备各种振动量的准确值,进而判断这些设备的运转状态。
设备状态检测与故障诊断
• 设备状态监测的对象一般以重点设备为主。 目前，设备状态监测方法主要有两种：
•(1)由维修人员凭感官和普通测量仪，对设备的技 术状态进行检查、判断，这是目前在 机械设备监 测中最普遍采用的一种简易监测方法。 (2)利用各种监测仪器，对整体设备或其关键部位 进行定期、间断或连续监测，以获得技术状态的 图像、参数等确切信息，这是一种能精确测定劣 化和故障信息的方法。
设备状态检测与故障诊 断
2020/12/8
设备状态检测与故障诊断
一、设备状态监测与诊断技术
的基本概念
设备状态监测，是指用人工或专用的 仪器工具，按照规定的监测点进行间断 或连续的监测，掌握设备运行所处于的 状态，有压力、流量、温度、振动与噪 声等等。所谓的设备诊断技术，是指在 设备运行中或基本不拆卸的情况下，根 据设备的运行技术状态，判断故障的部 位和原因，并预测设备今后的技术状态 变化。
a、 生产设备关键性（A类）指大型、高速、检修费用昂贵，采用在 线监测系统、连续检测（投入费用较大）
b、 重要性生产设备（B类）采用离线状态监测仪器，配置便携式简 易或精密检测分析仪器（数采），定期采集数据进行分析，（投 入费用是可以接受的）
c、 一般性生产设备（C类）采用离线简易检测仪器，定一个标准来 进行评判，也是比较普遍采用的一种常规做法。投入费用低，易 掌握，便于普及。
设备状态检测与故障诊断
B： “定人”
设备状态检测，一般都采用离线数据采集 器，因此数据的真实性，在很大程度上也取决 于检测人员的综合素质，从事该工作应该有比 较强的责任心，因为离线检测仪器的传感器与 被检测的设备是分离的，其位置发生改变，得 到的数据会有很大区别，为了保证分析结果的 可信度，数据检测应该由“专人”负责，即 “定人”。
讲义(第五章)常用机械旋转设备振动标准
基础部分
一、振动监测基础 二、振动数据采集 三、振动分析基础 四、振动故障诊断 五、常用振动标准
机组振动监测基础部分
• 做好振动监测诊断工作应熟悉以下内容：
• • • • • *所监测的主要设备分类结构及特点 *常用振动监测仪器 *用于振动信号拾取的主要传感器 *常用的振动信号分析仪器 *准确地采集转动设备的振动数据
• *振动信号的分析处理
• *转动设备的常见振动故障及诊断 • *设备振动检测标准 • *第四章中我们已经叙述了常见振动故障的诊断。这里介绍振动标 准。
五、设备振动检测标准
1、常用的振动测量与评价参考标准
国际标准化组织标准： 1. ISO7919-1~5 非往复式机器的机械振动----在旋转轴上的测量和评价 第一部分 总则 (GB/T11348.1-89) 第二部分 陆地安装的大型汽轮发电机组 (GB/T11348.2-1997) 第三部分 耦合的工业机器 (GB/T11348.3) 第四部分 燃气轮机组 (GB/T11348.4) 第五部分 水力发电厂和泵站机组 2. ISO10816-1~6 机械振动----在非旋转部件上测量和评价机器振动 第一部分 总则 第二部分 陆地安装的功率超过50MW的大型汽轮发电机组 第三部分 额定功率大于15KW额定转速在120 15000转/分在现场测 量的工业机器 第四部分 不包括航空器类的燃气轮机组 第五部分 水力发电厂和泵站机组 第六部分 额定功率超过100KW的往复式机器
• 6. ISO1952/1(GBGB/T6444-1995) 机械振动----平衡术语
• 7. ISO1940/1(GB9239-88) 刚性转子平衡品质许用不平衡的确定
• 8. ISO5343(GB6558-86) 柔性转子平衡的评定准则 • 9. ISO2372(GB6075-85) 工作转速在10200赫兹的机器的机械振 动----规定评定标准的基础
机械装备状态监测与故障诊断技术研究
机械装备状态监测与故障诊断技术研究近年来，随着机械装备在工业领域中的广泛应用，对其状态监测和故障诊断的需求日益增长。
机械装备的正常运行是保障生产效率和安全的关键因素之一。
因此，研究机械装备状态监测与故障诊断技术势在必行。
本文将探讨机械装备状态监测与故障诊断技术的研究现状、方法和挑战。
一、研究现状随着科技的不断进步，机械装备状态监测和故障诊断技术也在不断发展。
现有的研究主要包括传统的振动分析方法、声学信号处理方法、红外热像技术以及智能诊断技术等。
传统的振动分析方法是最常用的一种监测手段，通过对机械设备振动信号的采集和分析，可以有效判断机械设备的运行状态。
声学信号处理方法则是通过对机械设备发出的声音进行采集和处理，以获得设备工作状态的信息。
红外热像技术则是通过检测机械设备的红外辐射，分析设备是否存在异常情况。
智能诊断技术是近年来发展起来的新兴技术，借助人工智能和机器学习算法，可以对机械设备进行全面的监测和诊断。
二、研究方法研究机械装备状态监测与故障诊断技术需要结合多个学科的知识，包括机械工程、仪器仪表、信号处理、模式识别等领域。
在具体的研究方法上，可以采用以下几种途径。
首先，可以通过实验的方式，在实际工作环境中对机械装备进行监测和测试。
通过采集机械装备运行过程中产生的各种信号，并对这些信号进行分析处理，可以获得机械装备的状态信息。
其次，可以借助计算机仿真技术，建立机械装备的数学模型，并对其进行仿真模拟。
通过模拟不同工况下机械装备的运行状态，可以准确判断装备是否存在异常或故障。
另外，还可以结合现有的智能诊断技术，采用机器学习算法对机械装备的状态进行识别和分类。
通过训练机器学习模型，可以实现对机械装备的自动监测和故障诊断。
三、研究挑战机械装备状态监测与故障诊断技术的研究面临一些挑战。
首先，机械装备的复杂性使得监测和诊断变得困难。
不同类型的机械装备具有不同的工作原理和性能特点，因此需要根据具体情况选择合适的监测手段和方法。