旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)

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1、蘭州石化儀表基礎(chǔ)理論知識(shí)培訓(xùn)班,蘭州石化電儀事業(yè)部王鐵民,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)機(jī)械在石油、化工、機(jī)械、冶金、電力等行業(yè)應(yīng)運(yùn)非常廣泛，常見(jiàn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械有：鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、離心機(jī)、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等。 一般來(lái)說(shuō)，化工企業(yè)應(yīng)用較多的是壓縮機(jī)、離心機(jī)、汽輪機(jī)等狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，需要監(jiān)測(cè)軸振信號(hào)、軸位移、振動(dòng)加速度等與振動(dòng)相關(guān)的工藝信號(hào)。（包括轉(zhuǎn)速、壓力、溫度、風(fēng)量等）,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),1、狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的基本 概念: 旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)與 故障診斷技術(shù)包括： 識(shí)別旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)和 預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)兩 個(gè)方面內(nèi)容。,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),1.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械常用檢測(cè)參數(shù) 振幅：是表示機(jī)械振動(dòng)劇烈程度的

2、一個(gè)重要參數(shù)。 （單位。峰-峰。密耳.mil （1mil=0.001in=0.0254mm） 頻率。 軸心位置 相位：是描述轉(zhuǎn)子某一瞬間所在位置的一個(gè)參數(shù) 振動(dòng)形式（分為時(shí)基波形和軸心軌跡） 軸向位置（軸位移） 其他參數(shù)：軸承溫度，潤(rùn)滑油溫度、介質(zhì)壓力、介質(zhì) 流量等。,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),1.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見(jiàn)故障 轉(zhuǎn)子不平衡 油膜波動(dòng) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械摩擦 旋轉(zhuǎn)機(jī)械不對(duì)中 旋轉(zhuǎn)機(jī)械裂紋轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn)機(jī)械氣體介質(zhì)波動(dòng) 喘振等故障,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),2、傳感器系統(tǒng) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)中采用的傳感器分為： 接觸傳感器 非接觸傳感器,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),2.1 傳感器按測(cè)量參數(shù)分類(lèi) 加速

3、度傳感器（輸出電量與加速度成正比） 壓電式（電荷輸出型；電壓輸出型內(nèi)置放大電路） 應(yīng)變式 速度傳感器（輸出與速度成正比） 接觸式（動(dòng)圈式、動(dòng)磁式、壓電式內(nèi)置積分放大器） 非接觸式（變間隙式）,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),位移傳感器 接觸式 （電阻式、應(yīng)變式） 非接觸式（電容式、電渦流式） 溫度傳感器 壓力傳感器,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),2.2 傳感器按工作原理分類(lèi) 一、電阻式 變阻式（測(cè)量直線位移，角位移等） 應(yīng)變式（測(cè)量位移、力、壓力、扭矩、加速度等） 固態(tài)壓阻式（測(cè)量壓力、加速度等） 二、電感式 自感式（可變磁阻---用于測(cè)量較大位移等，渦流式測(cè)量液位、轉(zhuǎn)速、零件計(jì)數(shù)等） 互感式（測(cè)量直線位移、壓

4、力、重量等）,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),三、電容式 極距變化型（測(cè)量位移、速度、加速度等） 面積變化型（測(cè)量大直線位移、角位移等） 介質(zhì)變化型（測(cè)量液位） 四、壓電式 壓電式速度傳感器（電荷輸出型內(nèi)置放大電路；電壓輸出型） 壓電式速度型傳感器（內(nèi)置積分放大電路）,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),五、磁電式 動(dòng)圈式（測(cè)量振動(dòng)速度、位移、加速度等） 磁阻式（測(cè)量轉(zhuǎn)速） 六、光電式（測(cè)量轉(zhuǎn)速） 七、熱電式（測(cè)量溫度） 八、紅外式（測(cè)量溫度）,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),2.3 電渦流傳感器的測(cè)量原理 加圖。。。 一、電渦流傳感器根據(jù)電磁場(chǎng)原理。在趨近線圈中通入高頻電流后，線圈周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)穿過(guò)靠近它的轉(zhuǎn)

5、軸表面時(shí)，會(huì)在其中感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)電渦流。 二、這個(gè)變化的電渦流，又會(huì)在它的周?chē)a(chǎn)生一個(gè)電渦流磁場(chǎng)，其方向和原線圈磁場(chǎng)方向相反，這兩個(gè)磁場(chǎng)疊加將改變?cè)€圈的阻抗。 三、線圈阻抗在磁導(dǎo)率、激勵(lì)電流強(qiáng)度，頻率等參數(shù)不變時(shí)，可把阻抗看作是探頭到金屬表面間隙的單質(zhì)函數(shù)，即二者之間出曾比例關(guān)系。,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),四、設(shè)置測(cè)量變換電路。將阻抗的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流，通過(guò)顯示儀表反映出間隙的變化，從而得到軸振動(dòng)和軸位移。 技術(shù)參數(shù)： 3300XL 8mm 的探頭線圈 阻值 7.6 歐姆 7200SERIES 5mm的探頭線圈 阻值 4.2 歐姆 7.87 +- 0.

6、43 V DV/mm 平均值 電源：24VDC 交流 LVDT 2.3 V 有效值/ 3400Hz 正弦波,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),2.3.1 電渦流傳感器的組成 由探頭、延伸電纜、前置器三部分組成 一、一套典型的探頭通常由 線圈、頭部、殼體、高頻電纜、高頻接頭組成。線圈是探頭的核心，它是整個(gè)傳感器系統(tǒng)的敏感元件。線圈的物理尺寸和電氣參數(shù)決定傳感器系統(tǒng)的線性，量程以及探頭的電氣參數(shù)的穩(wěn)定。 二、延伸電纜。傳感器尾部電纜是用于連接到延伸電纜，在通過(guò)延伸電纜與前置放大器連接。傳感器總長(zhǎng)（包括尾部電纜）由0.5m、0.8m、1m等多種。一般延伸電纜有5m、10m。,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),三、前置

7、放大器 2.4 前置放大器的工作原理 它是本特利公司的一種信號(hào)調(diào)制器，它將一個(gè)無(wú)線電頻率信號(hào)輸給一個(gè)電渦流趨近式探頭，對(duì)探頭輸出信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。它即可提供正比與探頭平均間隙的信號(hào)，又可提供正比于振動(dòng)大小的信號(hào)。也稱(chēng)為振動(dòng)解調(diào)器。（簡(jiǎn)稱(chēng)前置器）,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),它是一個(gè)物體相對(duì)參考測(cè)量系統(tǒng)的距離或位置的變化。機(jī)械振動(dòng)的位移，一般是用測(cè)量被觀察運(yùn)動(dòng)的峰-峰值表示。常用的單位是微米。電渦流趨近式探頭用來(lái)直接測(cè)量位移，對(duì)速度信號(hào)，必須進(jìn)行一次積分才能得到位移，而對(duì)加速度信號(hào)則要進(jìn)行二次積分才能得到位移量。 探頭與物體（軸）趨近時(shí)，波峰升高，送到解調(diào)器進(jìn)行調(diào)解。解調(diào)后的信號(hào)

8、再進(jìn)入放大器進(jìn)行放大，再到交流轉(zhuǎn)換成直流脈沖信號(hào)。最后處理成直流電壓輸出。送到顯示指示器進(jìn)行顯示距離或位置的變化量。,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),2.5 7200系列軸振動(dòng)前置放大器 7200 SERIES.PROXIMITOR (出廠編號(hào)) 規(guī)格: 5mm. PROXIMITOR 該前置放大器內(nèi)部電路塑封,屬本質(zhì)安全火化型。,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),2.6 3300監(jiān)視系統(tǒng)由安裝在框架中的 下列卡件組成：,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),采用面板式安裝.。電源卡件和框架接口卡件，必須安裝在組件面板的最左邊的位置上。其余九個(gè)卡件位置可由任意一個(gè)卡件占用或擴(kuò)展。 電源卡件。即有交流型（AC）.也有直流型（DC）

9、.可以在框架中安裝一個(gè)或兩個(gè)電源卡件，每個(gè)卡件均可獨(dú)立對(duì)整個(gè)框架供電。 3300/是數(shù)據(jù)管理接口。正確是測(cè)點(diǎn)是4個(gè)，背面有，4個(gè)“九眼”接口，它的主要功能是 與計(jì)算機(jī)，本特利內(nèi)華達(dá)公司的通訊處理器以及框架中其他卡件通信，它還可以管理系統(tǒng)事件列表和報(bào)警事件列表。也可以與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)/DDE服務(wù)器軟件系統(tǒng)相連接。,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),軸是金屬材料，受環(huán)境溫度和開(kāi)車(chē)前與投用使用軸溫度上升（約7080）受熱膨脹，冷縮的影響。所以安裝調(diào)試中，注意溫度變化對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)漂移的影響。加。。。,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),3 常見(jiàn)故障分析處理 3.1 探頭安裝的常見(jiàn)錯(cuò)誤形式：

10、 在安裝探頭時(shí)，測(cè)量不構(gòu)準(zhǔn)確。 在機(jī)器殼體上鉆的 孔，對(duì)于軸的中心偏出一個(gè)角度 探頭被用來(lái)探測(cè)有鍍鉻表面。聯(lián)軸器凸綠上的 皺縮處，導(dǎo)致探頭信號(hào)的讀數(shù)不穩(wěn)定。 測(cè)量軸向位移遠(yuǎn)離止推軸承，探頭無(wú)法反映軸位置變化。,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),安裝探頭支架的 剛度不夠，形成共振會(huì)使探頭有很大的 推幅的振動(dòng)，振動(dòng)信號(hào)讀數(shù)沒(méi)有意義。 探頭安裝間隙1.0mm(40miL)因?yàn)樗?.0mm,(80miL)的線性范圍，應(yīng)處在線性范圍的中部，開(kāi)始于0.25mm(10miL)的地方并不是0mm處。 探頭所帶電纜以及延伸電纜車(chē)有機(jī)械破壞可能的危險(xiǎn)地區(qū)沒(méi)有足夠保護(hù)容易被破壞。 延伸電纜的導(dǎo)管密封不當(dāng)，進(jìn)油或凝結(jié)現(xiàn)象。,旋

11、轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),在安裝探頭時(shí)，所帶電纜把探頭擰進(jìn)，電纜會(huì)使被損壞。 安裝時(shí)，加到探頭殼體上的扭矩過(guò)大，導(dǎo)致探頭殼體或螺紋破壞。 延伸電纜電長(zhǎng)度，型號(hào)與探頭所帶電纜和前置器不匹配，導(dǎo)致讀數(shù)或者很高或者很低不能準(zhǔn)確。 正確的探頭安裝，要求軸上被觀測(cè)部分表面應(yīng)該是規(guī)則的光滑，沒(méi)有剩磁，若有就會(huì)導(dǎo)致測(cè)量有誤差。,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),3.2一般故障分析及處理 當(dāng)傳感器系統(tǒng)發(fā)生故障，要檢查發(fā)生的可能原因，按照分段，分部件，標(biāo)定錯(cuò)誤，采用數(shù)字萬(wàn)能表去完成電壓和電阻的測(cè)定。,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),一、前置器公共端（COM）與其它電源Vt終端之間其電壓不在17.526VDC.D的范圍內(nèi)。（如可用安供器

12、則為2326VDC。 可能原因及處理方法： 電源錯(cuò)誤（更換電源） 電源與前置器之間的連線錯(cuò)誤。（更換連線） 前置器有問(wèn)題（更換前置器）,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),二、前置器和公共端之間的電壓保持在0VDC 可能原因和處理方法： 電源電壓不對(duì)（準(zhǔn)確檢查） 現(xiàn)場(chǎng)接線短路，接地（檢查絕緣） 接到前置器輸出端的儀表短路接地（檢查絕緣） 前置器有問(wèn)題（更換絕緣）,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),三、前置器輸出端與公共端之間電壓保持在01.0VDC之間但不等于0VDC 可能原因及處理方法： 電源電壓不對(duì)（確定a的錯(cuò)誤不存在） 前置器有問(wèn)題(更換) 探頭短路或開(kāi)路（探頭臟，清潔） 延伸電纜短路或開(kāi)路（更換處理）

13、探頭短路或開(kāi)路（應(yīng)是8.730.70） 在探頭頂部與被測(cè)表面之間的 間隙小于0.25mm(10miL) 探頭探測(cè)到的是安裝探頭的埋頭孔或機(jī)殼而不是軸表面,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),四、前置器輸出電后與電源端之間電壓相差 幾伏之間。 可能原因和處理方法： 探頭與被觀測(cè)表面之間，間隙太大（拆電纜，輸出壓應(yīng)在0.41.1V說(shuō)明間隙不正確） 前置器有問(wèn)題（更換）,旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng),五、前置器輸出和公共之間電壓與電源端之間電壓保持相等 可能原因和處理方法： 電源電壓不對(duì)（確定a故障不存在） 前置器輸出和電源Vt終端之間短路（更換連線） 前置器失效（更換） 六、3300或3500接口模塊問(wèn)題,謝謝大家，請(qǐng)多指教,