电力行业状态监测与故障诊断方案PPT课件

1、第1页/共115页第2页/共115页第3页/共115页旋转设备状态旋转设备状态 振动振动检测：不平衡、不对中、机械松动、摩擦等检测：不平衡、不对中、机械松动、摩擦等 润滑油指标检测、铁谱分析润滑油指标检测、铁谱分析 温度检测温度检测第4页/共115页设备监测诊断的目的设备监测诊断的目的n初级目的：及时发现故障；准确分析故障原因初级目的：及时发现故障；准确分析故障原因n终极目的：状态维修终极目的：状态维修第5页/共115页状态维修状态维修 状态维修状态维修就是利用先进的状态监测和故障诊断技就是利用先进的状态监测和故障诊断技术，根据设备的运行状态制定检修计划。术，根据设备的运行状态制定检修计划。l

2、避免过维修、避免故障检修避免过维修、避免故障检修l合理的备品备件库存合理的备品备件库存l维修有的放矢，节约维修时间和维修成本维修有的放矢，节约维修时间和维修成本第6页/共115页精密点检体系精密点检体系第7页/共115页状态维修体系状态维修体系 状态监测仪器状态监测仪器 专业的人员和机构（监测诊断中心）专业的人员和机构（监测诊断中心） 运行机制（闭环机制）：运行机制（闭环机制）：周期监测周期监测 发现故障发现故障 出具报告出具报告 维修反馈维修反馈 检测验证检测验证第8页/共115页状态监测与故障诊断仪器状态监测与故障诊断仪器 离线监测仪器离线监测仪器 在线监测仪器在线监测仪器 精密故障诊断仪

3、器精密故障诊断仪器第9页/共115页离线监测诊断离线监测诊断 简单便携式仪器（点检仪，振动值，简单分析）简单便携式仪器（点检仪，振动值，简单分析） 优点：周期性大范围测量、价格便宜优点：周期性大范围测量、价格便宜 缺点：单通道，测试功能简单，复杂设备复杂故障难以胜任缺点：单通道，测试功能简单，复杂设备复杂故障难以胜任第10页/共115页振动测量指标加速度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)测量精度5% 或 2个字，取大值指标计算峰值、真峰值

4、、有效值、峰-峰值、峭度图谱分析时域分析、频域分析振动传感器吸盘式，5Hz 8KHz，3%灵敏度误差“小神探”系列产品一：MS400点检仪第11页/共115页在线监测诊断在线监测诊断 关键机组（汽轮发电机组、给水泵、送排风机等）关键机组（汽轮发电机组、给水泵、送排风机等） 网络架构网络架构 优点：实时监测，分析功能丰富，及时发现故障，实时保存故优点：实时监测，分析功能丰富，及时发现故障，实时保存故障信号障信号 缺点：传感器安装位置以外测点无法测试缺点：传感器安装位置以外测点无法测试第12页/共115页在线监测网络架构在线监测网络架构第13页/共115页精密故障诊断精密故障诊断 功能强大：频谱、

5、波形、轴心轨迹、轴心位置、启停机分析、功能强大：频谱、波形、轴心轨迹、轴心位置、启停机分析、包络解调、现场动平衡、敲击试验等包络解调、现场动平衡、敲击试验等 分析频率高、分辨率高：齿轮、轴承、超高速、超低速分析频率高、分辨率高：齿轮、轴承、超高速、超低速 多通道：互相关、相位比较（松动、不对中）轴心轨迹、轴心多通道：互相关、相位比较（松动、不对中）轴心轨迹、轴心位置、启停机等位置、启停机等第14页/共115页本特利本特利408第15页/共115页上海鸣志上海鸣志MS502第16页/共115页精密故障诊断精密故障诊断第17页/共115页什么是振动什么是振动 振动：自然界或社会中，某一参数随时间或

6、大或小的变化过程振动：自然界或社会中，某一参数随时间或大或小的变化过程 机械振动：物体在一定位置附近来回往复的运动。机械振动：物体在一定位置附近来回往复的运动。第18页/共115页振动振动第19页/共115页振动振动第20页/共115页监测对象：旋转机械监测对象：旋转机械第21页/共115页监测对象：旋转机械监测对象：旋转机械第22页/共115页监测对象：旋转机械监测对象：旋转机械第23页/共115页监测对象：旋转机械监测对象：旋转机械第24页/共115页监测对象：旋转机械监测对象：旋转机械第25页/共115页监测哪些参数监测哪些参数 振动位移振动位移-微米（微米（m），峰峰值，一般用于轴振动

7、测量），峰峰值，一般用于轴振动测量 振动速度振动速度-毫米秒（毫米秒（mm/s），有效值，轴承座振动），有效值，轴承座振动 振动加速度振动加速度-米米/秒秒2（m/s2），有效值和峰值，用于测量滚动轴承和），有效值和峰值，用于测量滚动轴承和齿轮箱齿轮箱第26页/共115页振动位移、速度和加速度的应用振动位移、速度和加速度的应用振动位移用于判断设备的约束力是否能承受，即当振动位移超过一定值时，某些部件将会损坏,故障与应力相关。位移参数通常用于：滑动轴承设备，低转速设备振动速度表明设备的疲劳程度，是设备状态评价运用最广泛的参数，有国际标准可以参照加速度常用于高频故障的诊断，如齿轮、轴承等第27页/

8、共115页振动的位移、速度、加速度振动的位移、速度、加速度对简谐振动的位移表达式分别求一阶和二阶导数，即得简谐振动的速度和加速度表达式： 只要位移是简谐函数，则速度和加速度也是简谐函数，且与位移具有相同的频率 速度的相位比位移超前/2，加速度的相位比位移超前 简谐振动的加速度与位移恒成正比而方向相反第28页/共115页振动速度和加速度区别振动速度和加速度区别第29页/共115页振动位移、速度和加速度振动位移、速度和加速度 振动位移：振动位移：轴振动 振动速度：振动速度：适用于不平衡、不对中、轴弯曲、松动、摩擦等故障 振动加速度：振动加速度：滚动轴承、齿轮箱、气蚀等第30页/共115页振动分类振

9、动分类 强迫振动：不平衡、不对中等等 自由振动：敲击第31页/共115页振动传感器比较振动传感器比较上海鸣志自动控制设备有限公司第32页/共115页振动传感器振动传感器上海鸣志自动控制设备有限公司第33页/共115页涡流传感器涡流传感器第34页/共115页涡流传感器应用涡流传感器应用 测量轴振动第35页/共115页测量转速测量转速第36页/共115页测量键相测量键相第37页/共115页振动速度传感器振动速度传感器第38页/共115页振动加速度传感器振动加速度传感器第39页/共115页振动怎样测量振动怎样测量 三个方向：水平、垂直、轴向 振动通过轴心 与轴承界面最少第40页/共115页 第41页

10、/共115页 第42页/共115页 。 第43页/共115页 第44页/共115页 第45页/共115页 第46页/共115页 第47页/共115页 第48页/共115页振动三要素振动三要素 幅值-发现故障、与标准比较 频率-故障部位特征频率 相位-现场动平相位衡、大机组启停机、不对中比较、松动相位比较第49页/共115页振动速度标准振动速度标准 振动速度标准上海鸣志自动控制设备有限公司第50页/共115页振动加速度标准振动加速度标准上海鸣志自动控制设备有限公司第51页/共115页企业振动标准制定企业振动标准制定 按照不同设备的运行情况制定振动速度和振动加速度标准。振动趋势才是主要关注目标。

11、非危害性故障：振动大但可以继续运行，可以合理制定检修计划。 危害性故障：一旦出现应该及时检修。 振动信号分析才是指导检修的科学方法。第52页/共115页振动的三要素振动的三要素-频率频率 频率频率-是指振动物体在单位时间（1 秒）内所产生振动的次数，即 Hz。频率分析是故障诊断基础。 主要关注频率主要关注频率：a）转动轴的旋转频率；b）各种振动分量的频率；c）机器自身和基础或其它附着物的固有频率。 振动频率和机器故障的关系并不是一一对应 上海鸣志自动控制设备有限公司第53页/共115页振动的三要素振动的三要素-相位相位 相位是振动相对于基准位置的夹角，0360度。 主要用于汽轮发电机机组启停机

12、、现场转子动平衡。 判断联轴器对中、连接松动上海鸣志自动控制设备有限公司第54页/共115页振动的三要素振动的三要素-相位相位上海鸣志自动控制设备有限公司第55页/共115页振动的三要素振动的三要素-相位相位上海鸣志自动控制设备有限公司第56页/共115页简易故障诊断简易故障诊断 不平衡故障特征不平衡故障特征：水平振动速度值大。 不对中故障特征：不对中故障特征：轴向振动速度值大。 基础松动故障特征：基础松动故障特征：垂直振动速度值大。 基础变形、管线应力故障特征：基础变形、管线应力故障特征：振动不稳定，松开螺栓后振动减小。 摩擦故障特征：摩擦故障特征：振动不稳定，波动上升。第57页/共115页

13、简易故障诊断简易故障诊断 油膜失稳特征：油膜失稳特征：振动不稳定、缓慢升高，间隙电压绝对值大幅减小，瓦温偏低，回油温度偏低，油膜压力偏低，油温上升振动减小等。很多情况是轴瓦标高低引起。 滚动轴承、齿轮、气蚀故障特征：滚动轴承、齿轮、气蚀故障特征：振动加速度值大。第58页/共115页简易故障诊断简易故障诊断第59页/共115页简易故障诊断简易故障诊断第60页/共115页风机现场动平衡风机现场动平衡第61页/共115页风机现场动平衡风机现场动平衡第62页/共115页风机现场动平衡风机现场动平衡第63页/共115页风机现场动平衡风机现场动平衡 安装振动和转速传感器，贴反光纸。 启动风机测量原始振动值

14、和相位，停机。 叶轮加试重。 启动风机测量加试重后振动值和相位，停机。 按仪器计算结果加平衡重量。 启动风机检验是否合格第64页/共115页 精密故障诊断 第65页/共115页常见谱图常见谱图第66页/共115页第67页/共115页第68页/共115页第69页/共115页第70页/共115页刚性转子和柔性转子刚性转子和柔性转子刚性转子刚性转子-转速低于临界转速，一般的风机、电机、泵。转速低于临界转速，一般的风机、电机、泵。柔性转子柔性转子-转速高于临界转速，包括汽轮发电机组、大型压转速高于临界转速，包括汽轮发电机组、大型压缩机组等。低速动平衡即可。缩机组等。低速动平衡即可。 第71页/共115

15、页柔性转子柔性转子第72页/共115页高点和重点高点和重点第73页/共115页同相振动和反相振动同相振动和反相振动 在一对称转子中，若两端支持轴承在同一方向的振动相位角相同时，则称这两轴承的振动为同相振动。 若两端支持轴承在同一方向的振动相位角相差 180时，则称这两轴承的振动为反相振动。第74页/共115页反相振动反相振动第75页/共115页轴心位置和间隙电压轴心位置和间隙电压第76页/共115页间隙电压间隙电压第77页/共115页电气偏差与机械偏差电气偏差与机械偏差 振动电气偏差 ：由轴颈表面电导率、磁化、密度等引起。 机械偏差：由轴颈椭圆度、损坏、键标记、凹陷、划痕、锈斑或由转轴上的其它

16、结构所引起的。 非真实振动，在300rpm以下振动很大时，统称为幌度。第78页/共115页各种振动特征各种振动特征第79页/共115页第80页/共115页第81页/共115页第82页/共115页第83页/共115页第84页/共115页第85页/共115页第86页/共115页共振共振 当部件自由振动频率与激振频率相近时形成共振。 自由振动频率：mkf/第87页/共115页共振案例共振案例第88页/共115页共振案例共振案例第89页/共115页共振案例共振案例第90页/共115页共振案例共振案例第91页/共115页共振案例共振案例第92页/共115页共振案例共振案例第93页/共115页第94页/共

17、115页第95页/共115页滚动轴承滚动轴承第96页/共115页第97页/共115页轴承故障轴承故障第98页/共115页轴承故障轴承故障第99页/共115页齿轮齿轮第100页/共115页齿轮齿轮 齿轮啮合频率 f=nz n转速，z齿数第101页/共115页齿轮啮合频率齿轮啮合频率图711 26架轧机振动频谱图第102页/共115页喘振与汽蚀喘振与汽蚀 喘振 汽蚀：水泵壳体振动加速度大第103页/共115页案例案例 齐热一次风机振动 宝钢自备电厂油膜失稳 福建电厂给水泵转子平衡故障 福建电厂发电机磨损故障 南钢风机基础故障第104页/共115页 故障诊断案例背景： 2013年8月10日，晋江热电1#发电机在甩负荷后3瓦温度突然上升3度左右，为了找到温度上升的原因，晋江热电邀请上海鸣志对1#发电机组轴瓦的运行状态进行测试分析。设备参数： 单抽凝汽式汽轮机，额定功率50MW，额定转速3000rpm第105页/共115页故障诊断案例分析： 从图中看，振动分量主要是、2、3倍频，尤其2倍频最高，该轴瓦轴向振动偏大，达4.62mm/s，而水平和垂直振动分别为1.72 mm/s、1.24 mm/s。说明轴瓦油膜稳定性不良或者轴瓦有轻微的摩擦出现。第106页/共115页 故障诊断案例原因： 油路不畅的原因很可能是在负荷变化冲击或者对