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山東安瑞動(dòng)力機(jī)械有限公司
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從振動(dòng)、溫度、聲學(xué)三方面講解設(shè)備點(diǎn)檢中需測(cè)量的重要參數(shù)

2020-12-04
目前,很多企業(yè)都在開展點(diǎn)檢、巡檢和狀態(tài)檢修方面的工作,點(diǎn)檢的主要目的是完整采集、存儲(chǔ)、整理、分析設(shè)備數(shù)據(jù),確診設(shè)備的健康狀況,為狀態(tài)檢修提供有用資料。對(duì)于大多數(shù)機(jī)械設(shè)備,主要應(yīng)采集振動(dòng)、溫度、聲學(xué)3個(gè)方面的重要數(shù)據(jù)。
一、點(diǎn)檢中的振動(dòng)數(shù)據(jù)測(cè)量
振動(dòng)是機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中的重要數(shù)據(jù),反映振動(dòng)的基本參數(shù)主要有3個(gè):振幅、相位、頻率。描述振幅有3個(gè)物理量:位移、速度、加速度。為了有效反映機(jī)器設(shè)備的安危狀態(tài),對(duì)于工作性質(zhì)、轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)不同的機(jī)器,理論上應(yīng)采用不同的振動(dòng)物理量描述。例如對(duì)于高頻或帶有較大沖擊的機(jī)器用加速度描述較合理;相反,對(duì)于轉(zhuǎn)速較低、無明顯沖擊的機(jī)器,應(yīng)采用振動(dòng)位移來描述。
但長(zhǎng)期以來全部沿用振動(dòng)位移描述機(jī)器設(shè)備振動(dòng)的大小,主要有下列原因:
由于有些設(shè)備(如汽輪發(fā)電機(jī)組)動(dòng)靜間隙很小,為避免振動(dòng)過大發(fā)生動(dòng)靜碰摩,采用振動(dòng)位移限制振動(dòng),較采用速度、加速度有效。
支承動(dòng)剛度一定時(shí),振動(dòng)位移是轉(zhuǎn)子不平衡力的單值函數(shù),因而采用位移作為轉(zhuǎn)子平衡重量計(jì)算依據(jù),較采用速度有效。
故障診斷經(jīng)驗(yàn)證明,采用振動(dòng)位移描述故障特征和現(xiàn)象,較采用振動(dòng)速度容易和直觀。
由于測(cè)量振動(dòng)的歷史原因。早期的振動(dòng)測(cè)量技術(shù),測(cè)量位移較測(cè)量速度、加速度容易,因此對(duì)振動(dòng)位移建立了明確的直觀概念。盡管目前測(cè)量振動(dòng)速度較測(cè)量位移容易實(shí)現(xiàn),但由于上述3個(gè)原因,在目前機(jī)組振動(dòng)測(cè)量、故障診斷、振動(dòng)狀態(tài)評(píng)價(jià)中有時(shí)雖也有采用振動(dòng)烈度(速度均方根值),但沒有振動(dòng)位移使用得廣泛。
因此對(duì)于點(diǎn)檢儀來說,測(cè)量振動(dòng)的位移必不可少,對(duì)于電廠復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備,測(cè)量振動(dòng)的速度、加速度也很有必要。同時(shí)儀器必須有足夠的頻率響應(yīng)范圍,以滿足不同轉(zhuǎn)速機(jī)械使用,測(cè)量時(shí)振動(dòng)數(shù)值一定要穩(wěn)定。振動(dòng)頻譜和相位在進(jìn)行故障診斷時(shí)才具有實(shí)際意義,點(diǎn)檢儀中相位測(cè)量和頻譜分析一般沒有必要。
點(diǎn)檢儀的振動(dòng)測(cè)量部分與點(diǎn)檢儀器應(yīng)整體校驗(yàn),測(cè)量部分能全內(nèi)置最好,有些廠家采用外配振動(dòng)傳感器到點(diǎn)檢儀中,導(dǎo)致測(cè)量振動(dòng)時(shí)傳感器和點(diǎn)檢儀測(cè)量功能不能同時(shí)校驗(yàn),造成較大誤差,因此,在選擇點(diǎn)檢儀時(shí)必須注意這個(gè)問題。
二、點(diǎn)檢中的溫度測(cè)量
溫度是工業(yè)生產(chǎn)中重要的熱工參數(shù)之一,溫度的變化與被測(cè)設(shè)備的性能和工況有密切關(guān)系。因此,溫度測(cè)量是點(diǎn)檢測(cè)量、數(shù)據(jù)采集中必不可少的,分為接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫。接觸式測(cè)溫主要是測(cè)量物體內(nèi)部液體、氣體、粒狀物、熔化物等的溫度,目前常用方法有以下幾種:
熱電阻測(cè)溫。利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值隨溫度變化的性質(zhì)進(jìn)行測(cè)溫,通常以金屬熱電阻或半導(dǎo)體熱敏電阻作為敏感元件。金屬導(dǎo)體熱電阻測(cè)溫范圍為-200~85℃,半導(dǎo)體熱敏電阻測(cè)溫范圍為-270~1300℃。
熱電偶測(cè)溫。基本原理是利用物體的熱電效應(yīng),計(jì)量出熱電勢(shì),求出對(duì)應(yīng)的溫度值。
紅外測(cè)溫。點(diǎn)檢中大量要求測(cè)量物體表面溫度,接觸測(cè)溫由于熱接觸和熱平衡常常帶來較大誤差,在應(yīng)用范圍上也有一定局限性。因此,非接觸測(cè)溫越來越受到重視。
任何物體都存在熱輻射,物體溫度不同,輻射的波長(zhǎng)組成成分不同,輻射能的大小也不同。熱輻射中很重要的成分是紅外線輻射,紅外線輻射是從可見光的紅端到毫米波端的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁輻射,物體自身發(fā)射的紅外輻射強(qiáng)度反映了物體自身的溫度,能提供物體熱狀態(tài)的重要信息,可用來揭示物體的形狀特征。
目前紅外測(cè)溫技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,在工業(yè)方面主要應(yīng)用于電力、冶金、化工、建筑、電子等方面的故障檢查和工業(yè)過程控制。在電力系統(tǒng)中,輸電電纜接頭發(fā)熱是電力設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)的故障,為防止過熱造成停電事故,過去需用大量人力測(cè)量接頭或?qū)Ь€的電阻比,利用紅外測(cè)溫則只需手持儀器對(duì)著導(dǎo)線直接測(cè)量幾秒鐘即可完成。因此,點(diǎn)檢儀中必須具有紅外測(cè)量的功能,測(cè)量時(shí)必須注意以下紅外測(cè)溫的幾個(gè)技術(shù)問題:
距離系數(shù)。它是紅外測(cè)溫儀特有的重要技術(shù)指標(biāo),為儀器到目標(biāo)直線距離和目標(biāo)直徑之比。使用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差加大。
溫度范圍。由于紅外測(cè)溫傳感器材料不同,所能測(cè)量的溫度范圍也不同,測(cè)量時(shí)一定要注意選擇測(cè)溫范圍。
三、點(diǎn)檢中的聲學(xué)測(cè)量
利用聲響判斷設(shè)備是否出現(xiàn)故障是以前常用的簡(jiǎn)易方法,例如電廠操作人員用聽棒檢查軸承的運(yùn)行狀態(tài)等,這種檢測(cè)方法只能是一種定性的故障檢測(cè)手段,依賴于人的經(jīng)驗(yàn)和技巧?,F(xiàn)代聲學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)已有了很大發(fā)展,主要有聲響和噪聲監(jiān)測(cè)技術(shù)、超聲波檢測(cè)技術(shù)和聲發(fā)射技術(shù)等。
1. 聲響和噪聲測(cè)量
利用聲音和噪聲的測(cè)量與分析進(jìn)行機(jī)器設(shè)備監(jiān)測(cè)及診斷,主要有下列幾種方法:
簡(jiǎn)易診斷法。通過人的聽覺系統(tǒng)主觀判斷噪聲源的頻率和位置,粗估機(jī)器運(yùn)行是否正常;借助于電子聽診器,對(duì)機(jī)器進(jìn)行接觸或非接觸掃描,通過聲響分析尋找機(jī)器的噪聲源和主要發(fā)聲部位。這種方法可用于機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)的一般識(shí)別和精密診斷的定位。
通過頻譜分析進(jìn)行精密診斷。頻譜分析是識(shí)別聲源的重要方法,特別是對(duì)噪聲頻譜的結(jié)構(gòu)和峰值進(jìn)行分析,可求出峰值及對(duì)應(yīng)特征頻率,進(jìn)而尋找發(fā)生故障的零部件及故障原因。
聲強(qiáng)法。聲強(qiáng)法對(duì)測(cè)量環(huán)境無特殊要求,并可在距離被測(cè)設(shè)備較近的范圍內(nèi)測(cè)量,測(cè)量既方便又迅速,但儀器相對(duì)較復(fù)雜。
2. 超聲波測(cè)量
正常人耳可以聽到的聲音頻率為20~20000Hz,在此范圍內(nèi)的聲音為可聽聲;頻率低于20Hz的為次聲;頻率高于20000Hz的為超聲。超聲波具有良好的指向性,頻率越高,指向性越好,因而可用來準(zhǔn)確確定故障的部位。
3. 聲發(fā)射測(cè)量
當(dāng)加載物體發(fā)生塑性變形,內(nèi)部品格位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),使晶界滑移時(shí),或在裂紋成核擴(kuò)展和物體斷裂及其他缺陷增長(zhǎng)時(shí),都會(huì)以彈性波的形式釋放出猝發(fā)能量,這種現(xiàn)象稱為聲發(fā)射。聲發(fā)射技術(shù)在金屬部件裂紋探測(cè)方面已獲得十分廣泛的應(yīng)用,可用來監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀況下設(shè)備金屬部件裂紋的發(fā)生和發(fā)展。
點(diǎn)檢儀中集成聲學(xué)測(cè)量包括電子聽診、超聲測(cè)量、聲發(fā)射測(cè)量,對(duì)于設(shè)備參數(shù)的測(cè)量有非常重要的意義。
來源:中國電力,作者:梅春曉。原題《設(shè)備點(diǎn)檢中需測(cè)量的重要參數(shù)》,略有刪減。