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动力机械振动监测方法探讨

Time:2013-11-27 Views:
韦蕊蕊
(辽宁工程技术大学研究生学院,辽宁享新 123000)
       摘 要:振动监测是动力机械故障诊断的一个重要组成部分。本文通过分析动力机械中的往复式压缩机产生振动的原因,阐述其常见故障及诊断方法,指出采用振动监测的必要性,并介绍实际应用时振动监测系统的构成。
       关键词:动力机械;压缩机;故障诊断;振动监测
前言
      故障诊断是在计算机技术、现代测量技术、信号处理技术、无损诊断技术以及预测理论基础上形成的一种现代新技术。动力机械的故障诊断就是根据动力机械设备在运行过程中的压力、温度、噪声、振动和功耗等信息来判别设备是否发生了故障。近年来利用振动信号实现机械设备的状态监测与故障诊断得到了很大的发展,从检测技术、信号分析方法、识别理论到故障诊断等方面都日趋完善。以往复式压缩机为例,采用振动监测方法进行故障诊断不仅可以及时发现故障,避免事故发生,减少经济损失,而且还可以变革设备的维修制度,改定期维修为预知维修,节省了维修时间和费用,从而大幅度提高生产率。
1 往复式压缩机的振动
1.1 振动情况简介
       根据往复式压缩机的结构特点和运行特征,可知其主要功能是由往复运动完成。往复式压缩机的曲柄连杆机构在运行过程中会产生变向冲击、变载冲击以及活塞对缸套的横向冲击,各气阀阀门不断产生落座冲击,加上滚动轴承、管道、地基等各部位的振动交织在一起,振动的频率很复杂。当压缩机出现机械动力故障时,一些部件就会产生不同程度的振动,振动是其主要的故障标志之一。
1.2 振动分类
       往复式压缩机的振动可分为本体(含驱动机)振动与管道振动。本体振动主要由其内部不平衡惯性力及力矩引起;管道振动主要由管道内气体压力脉动引起。由于它们之间通常采用刚性连接,因此二者又相互影响。此外还可将振动分为两类,一类是带有流体性质的,主要表现在排气量不足,压力、温度异常;另一类是带有机械性质的,其主要特征是出现异常响动、振动和过热等。机械振动的存在会严重影响机械设备的正常运行,另外还会引发噪声,带来环境污染。
2 常见故障及诊断方法
       往复式压缩机常见的故障有:排气量不足、排气温度不正常、压力不正常、排气压力降低、响声异常和过热等。反应到机械设备上就会出现连杆部分松动,造成平衡铁固定松动,连杆、十字头、活塞杆损坏;气缸、活塞、活塞杆变形;气缸、十字头、连杆配合面松动拉伤;电动机转子故障;冷却器壳体开裂;气缸开裂;气缸与活塞间隙增大等。有些故障单凭实践经验很难确切判断出来,这就需要应用先进的诊断理论和诊断方法。
       往复式压缩机常用的诊断方法有振声诊断技术、振动监测诊断、温度诊断、铁谱分析,此外还有脉冲诊断法、空气中的超声波法、热像诊断及监测工况参数法等。其中最主要的还是振动监测诊断法。
3 振动监测法
3.1 采用振动监则的必要性
       振动是压缩机及附属设备内发生最基本物理过程的反映,振动参数既能表征整个机组的性能,又能表征单个零件的性质。此外振动还具有很宽的频谱,较大的传播速度,而且作为信息载体其具有较大的容量,可以在普通的运行条件下进行记录。因此利用机械正常的振动特征,与被诊断机械的动态特征进行比较,可诊断机器和机构是否存在故障。
       利用振动监测设备对振动情况进行记录,就可以得到相应的振动信号。如果压缩机各运动副磨损,连接件松动,配合精度变化,一般都能通过振动信号及其参数变化得到充分的反映,然后对振动信号作多方面的分析就能得到反映压缩机状态的详细信息。因此振动监测是诊断压缩机故障最基本的方法。
3.2 振动监侧系统构成及测点布置
       振动监测设备中的位移传感器、振动传感器和应变仪,均有受敏感元件控制的感应式传感头,可用信号检测往返于被测结构上的振动信息,这种信息再通过遥感系统或者直接送到进行信息处理的仪表和分析器,然后再对振动情况进行分析。在该系统中要注意监测点的布置,只有正确合理地选择传感器的位置和方向才能监测到有效的信息。一般测点布置要尽可能靠近被检测的部位; 每个部位的测点要与其他干扰源隔离,尽量避开信号传递途中的分界面;适宜安放探头或传感器,并能够安全地进行操作。
4 小 结
       实践证明,振动监测是故障诊断技术中一种理想有效的方法。随着新的信息处理技术(如小波包变换、模糊诊断、神经网络等)的进一步应用,振动监测的诊断方法将会发展得越来越完善,其应用也会越来越广泛。