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旋转机械状态监测及预测技术的发展与研究
更新时间:2014-06-23 发布:www.1024sj.com

旋起色械是工业上运用普遍的机械,为了对其进行平安生产和实行科学维护,需要研究旋起色械在线监测及猜想技术。采用了综述该技术成长趋向与介绍该技术研究工作相连系的方式。在年夜型机组上实施的实践验证成效讲明:所研究的技术是有用的,分析手段是适用的。

要害词 旋起色械;工作状态;监测及猜想
  
0 引言

旋起色械状态监测技术,是近年来研究的热门课题,这里着重斟酌的是避免装备的随机性故障。自动在线监测方式与定期监测方式、在线检测离线分析监测方式相比技术水平进步前辈,既避免装备突发性故障又无需专业人员现场操作。旋起色械状态在线猜想技术,是研究的新兴课题,这里着重斟酌的是猜想装备的时间依存性故障和改变装备的维护方式。该技术是在状态监测及故障分析根蒂根基上成长起来的,是实现以进步前辈的预知维护取代以时间为根蒂根基的预防性维护的要害技术。本课题着重研究的是装备状态在线监测及趋向猜想的方式。

1 旋起色械状态监测技术的成长

1.1 旋起色械状态监测技术的成长历程
旋起色械是工业上运用普遍的机械。许多年夜型旋起色械,如:离心泵、电念头、发念头、发机电、压缩机、汽轮机、轧钢机等,仍是石化、电力、冶金、煤炭、核能等行业中的要害装备。本世纪以来,随着机械工业的迅速成长,现代机械工程中的机械装备朝着轻型化、年夜型化、重载化和高度自动化等标的目的成长。泛起了年夜量的强度、结构、振动、噪声、靠得住性,和材料与工艺等问题,装备损坏事务时有发生,国内外年夜型汽轮机严重事故是其典型实例。

年夜型旋起色械状态监测技术研究是国家重点的攻关项目,目的是提高峻型旋起色械的产物质量,削减突发性事故,避免重年夜经济损失。50年月,各类类型和性能的传感器和测振仪相继研制成功,并起头运用于科学研究和工程现实。六七十年月,数字电路、电子计较机技术的成长、“旌旗灯号数字分析处置技术”的形成,推动了振动检测技术在机械装备上的运用。70年月至80年月,机械装备的状态监测与故障诊断技术在许多蓬勃国家起头研究。随着电子计较机技术、现代测试技术、旌旗灯号处置技术、旌旗灯号识别技术与故障诊断技术等现代科学技术成长,机械装备的监测研究跨进系统化的阶段,并把实验室的研究功效慢慢推行到核能装备、动力装备和其它各类年夜型的成套机械装备中往,进进了蓬勃成长的阶段。例如:日本三菱公司的“旋起色械健康治理系统”(machineryhealthmonitoring,简称MHM),美国西屋公司的“可移动诊断中心”(mobilediagnosiscenter,简称MDC),丹麦B&K公司的2500型振动监测系统等,都具有了机组旌旗灯号数据的收集、分析、计较、显示、打印、绘图等功能,并配有专项诊断软件。进步前辈的状态监测系统把体现机械动态特征的振动、噪声作为主要监测和分析的内容。由于振动、噪声是快速的随机性旌旗灯号,不仅对测试系统要求高,而且在分析中要进行年夜量的数据处置,国内外在80年月用小型计较机或专用数字旌旗灯号处置机做为主机完成机械动态特征的数据处置(如:HP5451C),该类主机不仅价格昂贵(一般价格为数十万元)而且对工作情况要求刻薄(需要专用机房),因而凡是采用离线监测与分析的方式。

90年月以来,微机不竭更新且价格迅速下降,适合数字旌旗灯号处置的计较方式不竭优化,使数据处置速度年夜为提高,为在工业现场直接运用状态监测技术缔造了条件。丹麦、美国、德国、日本等蓬勃国家的专家学者对旋起色械工作状态监测技术进行了深进研究,研制出分歧系统。该类系统以丹麦B&K公司的2520型振动监测系统、美国BENTLY公司的3300系列振动监测系统、美国亚特兰年夜公司的M6000系统为代表已到达较高的水平。在功能上比力典型的系统是丹麦B&K公司的2520型振动监测系统(vibrationmonitor-type2520),主要功能有:自动谱比力并进行故障预警报警;对6%和23%恒百分比带宽谱进行速度抵偿;幅值增加趋向图显示;三维谱图显示;振动总均方根值(振动烈度)计较;支持局域网。美国IRD公司的IQ2000系统可认为是至今为止有报道的功能齐全的监测与诊断系统。

我国在工业部门中展开状态监测技术研究的工作起步于1986年,在此之前从国外引进的年夜型机组,一般都购置了监测系统。而在自行研制的国产装备上,若选用国外的监测系统,由于价格异常昂贵而难以接受。80年月中后期以来,我国有关研究院所、高等院校和企业起头自行或合作研究旋起色械状态监测技术,不管在理论研究、测试技术和仪器研制方面,都取得了功效,并开发出响应的旋起色械状态监测系统。如:西安交通年夜学、浙江年夜学、北京理工年夜学、北京机械工业学院等。

国内主要有几种类型:a.哈尔滨工业年夜学等单元联合研制的3MD-Ⅰ、3MD-Ⅱ、3MD-Ⅲ系统;b.西安交通年夜学机械监测与诊断研究室的RMMDS系统;c.西安交通年夜学润滑理论及轴承研究室的RB20-1系统;d.郑州工学院的RMMDS系统;e.重庆太笛公司的CDMS系统;f.浙江年夜学的CMD-I型及II型系统;g.西北工业年夜学的MD3905系统;h.北京机械工业学院的BJD-ZⅠ、BJD-ZⅡ、BJD-ZⅢ系统。其中比力典型的系统有:1985年10月经由过程鉴定的由哈尔滨工业年夜学等单元联合研制的3MD-Ⅰ微机化“汽轮发机电组振动监测与故障诊断系统”,和后来进一步开发的汽轮机故障诊断专家系统3MD-Ⅱ、3MD-Ⅲ;1987年经由过程鉴定的由西安交通年夜学机械故障诊断研究室研制的RMMD-S化肥五年夜机组“微机状态监测与故障诊断系统”等。这些系统的主要功能有:轴振动监测,包括轴心轨迹分析、轴向串动、轴振动位移峰-峰值计较;壳体振动监测;频谱分析,包括频率细化、阶比谱分析、阶跟踪谱、三维功率谱分析;自动预、报警;故障特征提取及诊断。

以上系统的软件功能比力丰硕,硬件性能也不竭改良,但基本上仍处于研究成长阶段,且价格依然昂贵,这些系统主要运用于国家重点企业中要害装备的监测或特定装备的监测,如年夜型汽轮机组、年夜型水轮机组等。

从技术成长进程看,现代监测技术年夜致履历了两个阶段。

阶段是以传感器技术和动态测试技术为根蒂根基,以旌旗灯号处置技术为手段的常规技术成长阶段,这一阶段的技术已在工程中获得了运用,它吸收了年夜量的现代科技功效,传感器技术的飞跃成长,使之可以哄骗振动、噪声、力、温度、电、磁、光、射线等多种信息。由此发生了装备的振动、噪声、光谱、铁谱、无损检测、热成像等监测和故障分析技术。旌旗灯号分析与数值处置技术的成长,连系微计较机技术的成长,使各类方式应运而生,如:状态空间分析、对比分析、函数分析、逻辑分析、统计和模糊分析方式。近年来,各类数据处置软、硬件的泛起使实时在线监测及故障分析技术成为可能。

人工智能技术为装备监测和故障分析的智能化成长提供了可能,使得现代监测技术成长步进第二阶段。这一阶段的研究内容与实现方式已起头并正在继续发生着重年夜变化,以数据处置为焦点的进程将被以常识处置为焦点的进程所替换,展开了专家系统、神经网络和模糊分析等理论、方式和运用技术的研究。这阶段起主导作用的将是人类专家的常识,包括人类专家所拥有的领域常识、求解问题的方式等。由于实现旌旗灯号检测、数据处置与常识处置的统一,使得进步前辈技术不再是少数专业人员才能掌控的技术,而是一般操作人员所能使用的工具。

1.2 旋起色械状态监测技术的成长趋向

机械装备运行状态的监测技术,已从单凭直觉的耳听、眼看、手摸,成长到采用现代丈量技术、计较机技术和旌旗灯号分析技术的进步前辈的监测技术,诸如超声、声发射、红外测温等,层见叠出。人工智能、专家系统、模糊数学等新兴学科在机械状态监测技术中也找到用武之地。

在机械动态旌旗灯号分析方式和运用技术上,新近的成长有:采用空间域滤波的预处置、采用Vold-Kalman滤波的多轴阶比旌旗灯号分析技术、适于非平稳旌旗灯号的基于Wigner-Ville散布分析、小波(wavelet)变换方式、混沌分析方式、智能传感与检测技术、和与VXI总线仪器平台相关的技术等。

现今,国内外较典型的状态监测方式主要有3种。
(1) 离线定期监测方式。测试人员定期到现场用一个传感器依次对各测点进行测试,并用磁带机记实旌旗灯号,数据处置在专用计较机上完成,或是直接在便携式内置微机的仪器上完成;这是当前哄骗进口监测仪器普遍采用的方式。采用该方式,测试系统较简单,可是测试工作较烦锁,需要专门的测试人员;由因而离线定期监测,不能实时避免突发性故障。

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