状态监测之所以有效,是因为大多数设备不会毫无征兆地失效。它们会先发生变化:振动的方式不同了,运行得稍微更热了,完成同样的工作吸取了更多电流。关键在于知道哪个信号对应哪种问题,以及能提前多久发现。
振动
振动通过加速度传感器或速度传感器测量,通常安装在轴承座上。
它能发现什么
- 不平衡: 在运行转速(1×)处有很强的分量。
- 不对中: 在 1× 和 2× 运行转速处有分量,轴向上往往也有。
- 松动: 运行转速的多个谐波。
- 轴承损伤: 较高频率处的能量,需借助包络谱等专门分析才能看到,往往早于设备的声音或手感出现变化。
- 齿轮问题: 齿轮啮合频率及其边频带处的分量。
能提前多久: 是旋转设备中最早的预警之一,往往在轴承失效前数周,但并不总是如此。
注意事项
- 趋势比单次读数更重要。请把设备与它自身的正常状态相比较。
- 整体振动水平有相应标准:ISO 20816 按设备类别和尺寸划分了区域。请将其作为参考,而不是唯一的规则。
- 传感器的位置和安装方式会改变读数。传感器一旦被移动,基线也会随之改变。
温度
它能发现什么: 过载、润滑不良、冷却受阻、轴承劣化,以及电机中过热的绕组。热力设备的健康状况体现在温度分布差异,以及维持设定值所需的功率。
能提前多久: 比振动更晚。温度在损伤已经相当严重之后才会因摩擦而作出反应,而热惯性也会使响应变慢。
注意事项
- 请在相同负载和环境温度下比较。天气热不等于故障。
- 温升速率往往比数值本身更能说明问题。
- 绕组温度保护着电机,但如果它动作了,产线已经停了。
电机电流
它能发现什么: 电机的电气负载反映了设备的机械负载。
- 在相同输出下电流上升,指向摩擦、流道堵塞或部件磨损。
- 各相电流不相等,指向供电或绕组问题。
- 详细的电流特征分析可以揭示转子问题和部分机械故障,但需要更专业的工作。
能提前多久: 对渐进的机械劣化属于中等提前量,对电气问题则是即时的。
注意事项: 电流取决于工艺负载,因此需要结合产出、转速和转矩来解读。
工艺信号:压力、流量、循环次数
- 水泵: 在相同转速下,输出的流量或压力比以前更低,说明泵在磨损或发生气蚀。请对照其性能曲线进行比较。
- 压缩机: 加载周期变短、压力下降更快,是泄漏或阀门磨损的典型迹象;油温和振动能提供更多细节。
- 输送机驱动: 电流上升而皮带速度下滑,指向皮带张力或托辊上的轴承问题。
综合各类信号
单个信号只能给出线索;多个信号放在一起,才能带来把握。
| 信号 | 它所显示的典型问题 | 提前量 | 主要注意事项 |
|---|---|---|---|
| 振动 | 轴承、不平衡、不对中、松动 | 早 | 需要良好的传感器位置和基线 |
| 温度 | 过载、润滑、冷却、轴承后期损伤 | 较晚 | 取决于负载和环境 |
| 电机电流 | 机械摩擦、电气故障 | 中等 | 取决于工艺负载 |
| 压力和流量 | 泵磨损、气蚀、泄漏 | 中等 | 需与性能曲线对照 |
| 循环次数 | 泄漏、阀门磨损 | 中等 | 需要设备的正常模式作参照 |
务必补充上下文:负载、转速、环境温度。缺少这些,运行中的正常变化会被当成故障,而真正的故障又可能隐藏在运行变化的背后。
监测看不到什么
- 突发性失效,例如绕组短路,或冲击载荷造成的断轴。
- 未被测量的部件上的故障。 如果某个部件附近没有传感器,就没有任何东西会就它发出预警。
- 工艺本身的问题,在设备自身的信号中看不出来。
好的状态监测会坦诚地说明这一点。它能减少那些会给出预兆的失效模式所带来的意外,但无法消除所有故障。
从哪里开始
选一台关键设备,查明其中哪些信号已经存在于您的控制器或变频器中,在缺少的地方加装振动传感器,用几周时间记录正常运行状态,并与最了解这台设备的人一起审阅每一条告警。