机械设备振动标准
需要说明的是,ISO2372标准仅适用于机壳或轴承座的振动;对于复杂振动来说,振动速度有效值(RMS)的测量更为重要,RMS值说明了设备振动的能量大小;对于600rpm以下的设备,可能更关心峰值的测试;振动值是所测量的各个轴承各个方向的最大值;应选取机器在额定转速和各种负荷下的最大振动烈度作为判断依据;所谓刚性基础是指机器支承系统的固有频率高于激振力的频率,柔性支承指机器支承系统的固有频率低于激振力的频率。
表6-3轴振动标准
区域
轴的最大相对振动位移
轴的00
1800
3000
3600
1500
1800
3000
3600
A/B
100
90
80
75
120
110
100
90
B/C
200
185
165
150
240
220
200
180
C/D
300
290
260
240
385
350
320
290
表6-5类比判断标准
1000Hz以下低频
1000Hz以上
异常区
1倍以上
2倍以上
危险区
2倍以上
4倍以上
4.4波峰因数评价法
波峰因数是无量纲参数的一种,其定义为:峰值与有效值之比。该参数适合于滚动轴承和齿轮箱的早期诊断。设备无故障时,该值为3左右;随故障的出现和发展,该值逐步增大,可达到10~15;当故障发展到一定程度,它又逐步变小,并接近于3。
根据实践经验,设备状态监测和故障诊断的经济效益主要体现在避免设备事故、依据诊断结果适时适度维修(适当的时机、用最短的时间、有针对性进行检修;同步维修,确保系统整体效益;延长设备寿命周期等)而产生的产量效益和降低成本效益。诊断实践中有大量例子,下文将给出实例说明,通过典型实例,最能说明设备监测诊断工作的重要性。
3.2振动监测中的几个“同”
为保证测量结果的可比性,在振动监测中要注意做到以下几个“同”:
1)测量仪器同;2)测量仪器设置同;3)测点位置、方向同;4)设备工况同;5)背景振动同。并尽量由同一个人测量。
3.3振动数据采集
应严格按监测路径和监测周期对设备进行定期监测。采集设备振动数据时,通常还需要记录设备的其他过程参数,如温度、压力和流量等,以便于比较和趋势管理。设备监测人员要及时作好测试记录的整理、备份;对存在疑义的数据记录,要及时核准;及时分析处理测量数据;作好趋势预测和简易诊断。
石油
1:11
冶金
1:8
公共
1:10.47
矿业
1:3
制造
1:7
其它
1:5
另据英国工业界的统计,设备状态监测带来的收益的65%与产量有关,35%与维修费有关。统计结果显示,最适宜开展状态监测的行业有:能源、动力、煤炭、电力、石油、化工、交通运输、冶金、建材、造纸、纺织、卷烟、造船、汽车等等。
评价设备状态还有很多种方法,对于齿轮和滚动轴承还可以根据其它一些监测量和方法(如冲击脉冲法等)进行判断。当然感官评价也是最常用的基本评价方法,在实际工作中应综合运用各种方法,以便作出准确判断。
5设备状态监测和故障诊断成效评价
5.1设备状态监测诊断工作绩效评价
设备监测和故障诊断必然存在成本。安排人员,添置仪器。客观地讲,设备监测诊断的成本在设备总成本中占的比例很小,而且还将逐步减小。如何评价设备状态监测和诊断效果是此项工作能否健康发展的重要因素。对于群检和专业点检来说,要考察点检是否严格按照标准化进行作业,点检是否到位、点检是否有效、点检是否发现问题等等。表6-6为宝钢公司曾使用的设备监测成效的一种评价方法。
图6-1监测点选择
图6-2在机器壳体上测量振动时,振动传感器定位的示意图
1.2振动监测点的标注
(1)卧式机器
这个数字序列从驱动器非驱动侧的轴承座赋予数字001开始,朝着被驱动设备,按数字次序排列,直到第一根轴线的最后一个轴承。在多根轴线的(齿轮传动)机器上,轴承座的次序从驱动器开始,按数字次序继续沿着第二根轴线到被驱动器往下排列,接着再沿着第三根轴线往下排列,直到机组的末端为止。常见的几种标注方法见图6-3~6-5。
电机转轴高度160≤H≤315mm
刚性
A/B
22
1.4
B/C
45
2.8
C/D
71
4.5
柔性
A/B
37
2.3
B/C
71
4.5
C/D
113
7.1
第三组:离心式、混流式或轴流式——额定功率小于15KW的泵
刚性
A/B
23
2.8
B/C
36
4.5
C/D
57
7.1
柔性
A/B
36
4.5
B/C
57
7.1
C/D
90
11.0
4.2相对判断标准
是对同一设备的同一测点、在同一方向(V/H/A/NON)、同一工况下的振动值进行定期测定。将机器的正常值作为初始值,后来的实测值与初始值进行比较。表6-4为ISO2372相对振动标准。
表6-4ISO2372相对振动标准
1000Hz以下低频
4000Hz以上高频
注意区
2.5倍(8dB)
(1)设备振动按频率分类。根据振动的频率,设备振动可以分为以下几种:1)超低频振动,振动频率在10Hz以下。2)低频振动,振动频率在10Hz至1000Hz。3)中高频振动,振动频率在1000Hz至10000Hz。4)高频振动,振动频率在10000Hz以上。
(2)位移为峰峰值;速度为有效值;加速度为有效值;有时根据需要,速度和加速度还要测量峰值。
1)安装设备或大规模维修后的设备运行初期,周期要短(如每天监测一次),待设备进入稳定运行期后,监测周期可以适当延长。
2)检测周期应尽量固定。
3)对点检站专职设备监测,多数设备监测周期一般可定为7至14天;对接近或高于3000转/分的高速旋转设备,应至少每周监测1次。
4)对车间级设备监测,监测周期一般可定为每天1次或每班1次。
表6-6设备监测成效的评价
诊断结果描述
对策
序号
设备状态受控点周期性测试诊断
未发现异常
设备状态正常
进行劣化倾向管理
A
两个监测周期之间突发故障
调整监测周期
B
发现异常
能够确诊
安排适时检修
C
不能提供明确结论,误诊
进一步提高技术、装备水平
D
周期性监测诊断对设备状态的把握率
5.2设备故障诊断效益评价
设备状态监测和故障诊断贯穿于设备寿命周期的各个阶段,它对于改善设计(设计本身的问题、可诊断性设计)、改进制造工艺和质量、减少库存、指导和评价设备安装和检修效果、保证设备长周期安全经济运行等均有重要作用。
5)实测的振动值接近或超过该设备报警标准值时,要缩短监测周期。如果实测振动值接近或超过该设备停机值,应及时停机安排检修。如果因生产原因不能停机时,要加强监测,监测周期可缩短为1天或更短。
3设备振动监测信息采集
3.1振动监测参数的选择
对于超低频振动,建议测量振动位移和速度;对于低频振动,建议测量振动速度和加速度;对于中高频振动和高频振动,建议测量振动加速度。说明如下:
由前所述,设备振动监测劣化倾向管理的方法有三种,即振动值(振幅)、无量纲参数和频谱图的劣化倾向管理。利用振动测量评价机器状态大体上也分为这几类。
实际工作中建立评价机器状态标准的方法有许多,常见的有振动标准法、类比判断法、趋势图法等等。建立振动的标准还可以参考机器制造商的建议,当然最好是长期监测设备,创建特定设备的标准。
使用说明:1)振动幅值是在稳态运行工况下额定转速时的振动幅值;并且两个选定的相互垂直的测量方向上位移峰峰值的较大者,如果只使用一个方向,那么应注意确保它可以提供足够的信息。2)区域A:振动良好,可以长期运行,新交付使用的机器的验收区域。区域B:振动合格,可以长期运行。区域C:振动报警,可以短期运行,必须采取措施。区域D:停机极限、危险,立即停机。3)振动幅值的变化,可以是瞬时的或者是随时间逐渐发展的,振动变化意味着机组可能有故障。振动幅值变化量报警设定值为:基线值+区域B上限值的25%。
机械设备振动标准
它是指导我们的状态监测行为的规范
最终目标:我们要建立起自己的每台设备的标准(除了新安装的设备)。
监测点选择、图形标注、现场标注。
振动监测参数的选择:做一些调整:长度、频率范围
状态判断标准和报警的设置
1设备振动测点的选择与标注
1.1监测点选择
测点最好选在振动能量向弹性基础或系统其他部分进行传递的地方。对包括回转质量的设备来说,建议把测点选在轴承处或机器的安装点处。也可以选择其他的测点,但要能够反映设备的运行状态。在轴承处测量时,一般建议测量三个方向的振动。铅垂方向标注为V,水平方向标注为H,轴线方向标注为A,见图6-1。
表6-2ISO10186国际振动标准
第一组:额定功率大于300KW小于50MW的大型机器
电机转轴高度H≥315mm
支撑类型
区域边界
位移有效值μm
速度有效值mm/s
刚性
A/B
29
2.3
B/C
57
4.5
C/D
90
7.1
柔性
A/B
45
3.5
B/C
90
7.1
C/D
140
11.0
第二组:额定功率大于15KW小于等于300KW的中型机器
ISO3945
第一类
第二类
第三类
第四类
刚性
基础
柔性
基础
0.28
0.45
0.71
1.12
1.8