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从振动、温度、声学三方面讲解设备点检中需测量的重要参数

2020-06-08 16:55:36 作者厦门振为科技有限公司

目前,很多企业都在开展点检、巡检和状态检修方面的工作,点检的主要目的是完整采集、存储、整理、分析设备数据,确诊设备的健康状况,为状态检修提供有用资料。对于大多数机械设备,主要应采集振动、温度、声学3个方面的重要数据。

一、点检中的振动数据测量

振动是机械设备运行中的重要数据,反映振动的基本参数主要有3个:振幅、相位、频率。描述振幅有3个物理量:位移、速度、加速度。为了有效反映机器设备的安危状态,对于工作性质、转速、结构不同的机器,理论上应采用不同的振动物理量描述。例如对于高频或带有较大冲击的机器用加速度描述较合理;相反,对于转速较低、无明显冲击的机器,应采用振动位移来描述。


但长期以来全部沿用振动位移描述机器设备振动的大小,主要有下列原因:


  • 由于有些设备(如汽轮发电机组)动静间隙很小,为避免振动过大发生动静碰摩,采用振动位移限制振动,较采用速度、加速度有效。


  • 支承动刚度一定时,振动位移是转子不平衡力的单值函数,因而采用位移作为转子平衡重量计算依据,较采用速度有效。


  • 故障诊断经验证明,采用振动位移描述故障特征和现象,较采用振动速度容易和直观。


  • 由于测量振动的历史原因。早期的振动测量技术,测量位移较测量速度、加速度容易,因此对振动位移建立了明确的直观概念。尽管目前测量振动速度较测量位移容易实现,但由于上述3个原因,在目前机组振动测量、故障诊断、振动状态评价中有时虽也有采用振动烈度(速度均方根值),但没有振动位移使用得广泛。


因此对于点检仪来说,测量振动的位移必不可少,对于电厂复杂的机械设备,测量振动的速度、加速度也很有必要。同时仪器必须有足够的频率响应范围,以满足不同转速机械使用,测量时振动数值一定要稳定。振动频谱和相位在进行故障诊断时才具有实际意义,点检仪中相位测量和频谱分析一般没有必要。


点检仪的振动测量部分与点检仪器应整体校验,测量部分能全内置好,有些厂家采用外配振动传感器到点检仪中,导致测量振动时传感器和点检仪测量功能不能同时校验,造成较大误差,因此,在选择点检仪时必须注意这个问题。



二、点检中的温度测量

温度是工业生产中重要的热工参数之一,温度的变化与被测设备的性能和工况有密切关系。因此,温度测量是点检测量、数据采集中必不可少的,分为接触式测温和非接触式测温。接触式测温主要是测量物体内部液体、气体、粒状物、熔化物等的温度,目前常用方法有以下几种:


  • 热电阻测温。利用导体或半导体电阻值随温度变化的性质进行测温,通常以金属热电阻或半导体热敏电阻作为敏感元件。金属导体热电阻测温范围为-200~85℃,半导体热敏电阻测温范围为-270~1300℃。


  • 热电偶测温。基本原理是利用物体的热电效应,计量出热电势,求出对应的温度值。


  • 红外测温。点检中大量要求测量物体表面温度,接触测温由于热接触和热平衡常常带来较大误差,在应用范围上也有一定局限性。因此,非接触测温越来越受到重视。


任何物体都存在热辐射,物体温度不同,辐射的波长组成成分不同,辐射能的大小也不同。热辐射中很重要的成分是红外线辐射,红外线辐射是从可见光的红端到毫米波端的波长范围内的电磁辐射,物体自身发射的红外辐射强度反映了物体自身的温度,能提供物体热状态的重要信息,可用来揭示物体的形状特征。


目前红外测温技术已广泛应用于各个领域,在工业方面主要应用于电力、冶金、化工、建筑、电子等方面的故障检查和工业过程控制。在电力系统中,输电电缆接头发热是电力设备经常出现的故障,为防止过热造成停电事故,过去需用大量人力测量接头或导线的电阻比,利用红外测温则只需手持仪器对着导线直接测量几秒钟即可完成。因此,点检仪中必须具有红外测量的功能,测量时必须注意以下红外测温的几个技术问题:


  • 距离系数。它是红外测温仪特有的重要技术指标,为仪器到目标直线距离和目标直径之比。使用不当会导致测量误差加大。


  • 温度范围。由于红外测温传感器材料不同,所能测量的温度范围也不同,测量时一定要注意选择测温范围。



三、点检中的声学测量

利用声响判断设备是否出现故障是以前常用的简易方法,例如电厂操作人员用听棒检查轴承的运行状态等,这种检测方法只能是一种定性的故障检测手段,依赖于人的经验和技巧。现代声学监测技术已有了很大发展,主要有声响和噪声监测技术、超声波检测技术和声发射技术等。


1. 声响和噪声测量


利用声音和噪声的测量与分析进行机器设备监测及诊断,主要有下列几种方法:


  • 简易诊断法。通过人的听觉系统主观判断噪声源的频率和位置,粗估机器运行是否正常;借助于电子听诊器,对机器进行接触或非接触扫描,通过声响分析寻找机器的噪声源和主要发声部位。这种方法可用于机器运行状态的一般识别和精密诊断的定位。


  • 通过频谱分析进行精密诊断。频谱分析是识别声源的重要方法,特别是对噪声频谱的结构和峰值进行分析,可求出峰值及对应特征频率,进而寻找发生故障的零部件及故障原因。


  • 声强法。声强法对测量环境无特殊要求,并可在距离被测设备较近的范围内测量,测量既方便又迅速,但仪器相对较复杂。


2. 超声波测量


正常人耳可以听到的声音频率为20~20000Hz,在此范围内的声音为可听声;频率低于20Hz的为次声;频率高于20000Hz的为超声。超声波具有良好的指向性,频率越高,指向性越好,因而可用来准确确定故障的部位。


3. 声发射测量


当加载物体发生塑性变形,内部品格位错运动,使晶界滑移时,或在裂纹成核扩展和物体断裂及其他缺陷增长时,都会以弹性波的形式释放出猝发能量,这种现象称为声发射。声发射技术在金属部件裂纹探测方面已获得十分广泛的应用,可用来监测运行状况下设备金属部件裂纹的发生和发展。


点检仪中集成声学测量包括电子听诊、超声测量、声发射测量,对于设备参数的测量有非常重要的意义。




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