机组状态监测仪表的分析和应用

1、引言
化工生产装置的特点是自动化水平高、生产连续性强，一旦某台设备发生故障，将迫使机组降低负荷，甚至停机。机组状态监测系统一般由固定安装在转轴附近的传感器、延长电缆、前置器和状态监视仪四部分组成，通常用在大型机组和旋转机械设备上，主要监测旋转机械设备的运行状态。它通过监控旋转机械设备的运行状态，及时准确的找出故障并进行诊断，实施有效控制和预报决策，保证设备安全运行。
2、机组状态监测仪表的组成部分
机组状态监测仪表主要由检测探头、延长电缆、前置器和监测器四部分组成，通常把探头、延长电缆、前置器统称为传感器部分，主要用来检测大型机组的运行状态参数。轴系参数对于大型机组是非常重要的，直接关系到设备的安全及系统的正常运行。轴系参数通常包括机组的前后轴位移、转速、轴振动等。
2.1轴振动、轴位移、转速探头的试验与安装
系统原理：现在常用的轴系传感器主要是本特利的3500系列，该传感器是应用电涡流原理测量探头顶部与轴面之间的距离。主要通过前置器产生一个低功率的频率信号，这一频率信号由延长电缆送到探头端部的线圈上，如果有导体材料的表面接近于探头顶部，则该信号在导体表面会形成小的电涡流，即这一涡流使得该信号有能量损失，利用该损失可以测量出导体表面与探头顶部的距离，距离越近，其能量损失越大，传感器系统可以利用这一能量损失产生一个输出电压。
轴振动探头的安装：利用探头静态特性，探头端面与轴表面距离和前置放大器输出所对应电压，来确定探头端面与轴表面的距离。间接定位安装法的一般安装间隙电压为-9～-11V，通常取-10V为测量零点。
轴位移探头的安装：机组安装结束后，要求机组钳工来回推动被测轴，同时测出轴向可动范围（俗称轴窜量），一般轴窜量在0.4～0.6毫米之间。简捷方法是：可以在已知轴窜量值的前提下，将轴向探头安装孔方向推动，直至止推盘与止推瓦接触为止。接好监测系统，以轴窜量值一半的数值，将探头端面与轴表面的安装距离，在监测仪示值零点上半部的对应位置安装固定。然后，再来回推动被测轴看监测仪示值，是否在以零点为中心对称的示值内变化，否则须重新调整安装。
2.2监测器
传统的监测器主要是用来接收和处理轴系参数信号，进而根据预设定的参量输出预警或联锁停机信号，使起到保护设备的功能，例如派利斯的PT2060状态监测仪。随着生产装置向着大型化、自动化、和连续化方向发展，生产对机械设备的要求越来越高，在线状态监测和故障诊断系统也显得非常重要。在线状态监测主要包括机器状态参数的监测（信号采集）、信号处理过程，这些信息包含振动、应力、裂纹、功率等等，其中最主要的是振动信号，包括振动信号的采集和处理。对于具备故障诊断的系统，正需要这些采集到的信息，根据这些信息得到一系列的图谱供分析使用，判断机器的工作状态，确定故障类型和发生部位，最终可以采取相应的维护措施。
3、机组状态监测仪表的分析应用
3.1振动分析基础
振动在设备故障中占了很大比重，是影响设备安全、稳定运行的重要因素。振动又是设备的“体温计”，直接反映了设备健康状况，是设备安全评估的重要指标。一台机组正常运行时，其振动值和振动变化值都应该比较小。一旦机组振动值变大，或振动变得不稳定，都说明设备出现了一定程度的故障。
3.2常见振动故障分析
3.2.1转子不平衡
旋转机械的转动部分通常称为转子。转子不平衡是各种旋转机械中普遍存在的问题，是最常见的振动故障之一。不平衡转子在旋转工作过程中，由于周期性的离心惯性力对转子的激励作用，将产生强迫振动而影响转子的平稳运转，严重时甚至会损坏转子。
3.2.2转子弯曲
转子弯曲分为永久性弯曲和临时性弯曲两种类型。转子永久性弯曲是指转子轴呈永久弓形，它是由于转子结构不合理、转子长期存放不当而发生永久弯曲变形，或是热态停车时未及时盘车、热稳定性差、长期运行后轴自然弯曲加大等原因造成。转子临时性弯曲是指转子有较大预负荷、开机运行时暖机不足、升速过快、加载太大、转轴热变形不均匀等原因造成。
故障机理：转子不论发生永久性弯曲还是临时性弯曲，都会产生与质量偏心相类似的旋转矢量激振力，同时在轴向可能发生与转速频率相等的振动。其故障机理与转子质量偏心相同。
转子弯曲故障诊断：对转子永久性弯曲和临时性弯曲故障的诊断，与转子质量偏心的诊断方法基本相同。其不同之处是，具有永久性弯曲故障的转子，开车起始时振动就很大。而具有临时性弯曲故障的转子，随着开车的升速过程振幅逐步增大到某一个值，然后在稳定运行时振幅有所减小。
4、结语
本文主要从自己对机组状态监测仪表的认识着手，简单介绍了机组状态监测仪表的概念和应用领域。接着介绍了机组状态监测仪表的组成部分，分别讲述了轴系传感器的应用原理和静态实验特性以及状态监测原理。重点分析了振动状态监测技术和故障诊断特征。
综上所述，机组状态监测仪表的运用和故障诊断技术可以方便、快速、有效地把握设备运行状况，提高设备维修水平，促进安全生产。但是厂里的设备管理人员往往只重视轴系仪表监测，而不注重故障诊断，所以在这里提倡设备管理人员和领导更应该加强故障诊断技术力量，由于设备故障诊断技术是一门新兴综合性学科，还需要在实践中进一步探讨与提高。应用状态监测及故障诊断技术，可以及时发现并解决许多设备隐患、提高设备运行可靠度，更有利于提高设备管理水平。