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化工設備振動、噪聲、溫度參數診斷監測適用介紹
作者:化工泵 來源:化工泵 發布時間:2019-07-16
一、故障診斷的實施過程
1、狀態監測
   通过传感器采集设备在运行中的各种信息,将其转变为电信号或其它物理量,再将获取的信号输入到信号处理系统进行处理。
2、分析診斷
   根据监测到的能够反映设备运行状态的征兆或特征参数的变化情况或将征兆与模式进行比较,来判断故障的存在、性质、原因和严重程度以及发展趋势。 
3、治理預防
   根据分析诊断得出的结论确定治理修正和预防的办法。状态监测是故障诊断的基础和前提;故障诊断是对监测结果的进一步分析和处理,诊断是目的。
                  化工泵
二、描述故障的特征參量
1、設備或部件的輸出參數:設備的輸出與輸入的關系以及輸出變量之間的關系都可以反映設備的運行狀態。
2、設備零部件的損傷量:變形量、磨損量、裂紋以及腐蝕情況等都是判斷設備技術狀態的特征參量。
3、設備運轉中的二次效應參數:主要是設備在運行過程中産生的振動、噪聲、溫度、電量等。
   设备或部件的输出参数和零部件的损伤量都是故障的直接特征参量。而二次效应参数是间接特征参量。使用间接特征参量进行故障诊断的优点是,可以在设备运行中并且无需拆卸的条件下进行。不足之处是间接特征参量与故障之间的关系不是完全确定的。
三、噪聲測量
噪聲:不規則的機械振動在空氣中引起的振動波。聲壓級、聲強級和聲功率級,是噪聲強弱的客觀量度;頻率或頻譜表示噪聲的成分。也可以用主觀的感覺,例如響度進行測量。
1、噪聲的物理量度
聲壓:聲波傳播時,空氣質點隨之振動所産生的壓力波動出現的壓強增量(Pa)。
聲壓級(dB):聲壓與基准聲壓之比的以10爲底的對數的20倍。
聲強:單位時間內,單位面積上的聲波能量--聲強(W/㎡)。
聲強級:聲強與基准聲強之比的以10爲底的對數的10倍--聲強級(dB)。
聲功率:聲源在單位時間內輻射出來的總聲能--聲功率(W)。
聲功率級:聲功率與基准聲功率之比的以10爲底的對數的10倍--聲功率級(dB)。
2、噪聲的主觀量度
(1) 等响曲线:人耳对燥声的感觉不仅和声压级有关,还和燥声的频率有关。
  响度曲线:典型听者感觉响度相同的纯音,其声压级和频率之间的关系曲线。将各个频率下相同响度的听阈声压相连而得到的曲线,即为听阈曲线,其响度规定为0 ,所以听阈曲线也称为零方响度线。
同理,不同频率时,痛阈的声压级和频率关系曲线称为痛阈曲线,也称为120方响度线。在听阈和痛阈之间,共有13个响度级,其响度分别为0、10、20、30 ┉┉ 110、120。同一条曲线上的各点,频率和声压级不同,但响度相同。
(2) 计权声级
  声级计利用不同线路对不同频率声音实行不同程度的衰减,从而能够近似地表达人们对声音的感受和反映。声级计中常常采用A、B、C三个计权网络。其中,C计权网络让所有频率的可听声音程度相同地通过,所以它代表总声级;B计权网络使低频段的声音在通过时有一定程度的衰减;A计权网络使声音的低频段有更大的衰减。噪声测量中,若:
LC = LB = LA 时:表明噪声的声能主要集中在高频段;
LC = LB>LA时:表明噪声的声能主要集中在中频段;
LC > LB> LA时:表明噪声的声能主要集中在低频段。
3、噪聲測量儀器
(1) 传声器:它的作用是将声能转换成电能。通常用膜片感受声压,把声压的变化成膜片的振动。
傳聲器分爲三類:
壓強式,膜片感受的是聲壓;
壓差式,膜片振動取決于膜片兩側的壓差;
壓強和壓差組合式。
電容傳聲器:靈敏度高,動態範圍寬,輸出特性穩定,對周圍環境適應性強,外形尺寸小。
壓電傳聲器:結構簡單成本低,輸出阻抗低,電容量大,靈敏度較高。性能受溫、濕度影響較大。
(2) 声级计
   声级计可以用来测量声级,进行频谱分析,记录噪声的时间特性和测量振动。被测量的声压信号通过传声器转换成电压信号,经过衰减器和放大器以及计权网络等,最后由分贝表显示。
4、故障的噪聲識別方法:可以根據噪聲信號的特征量制定一個限值作爲有無故障的標准。要識別故障的性質、發生的部位以及嚴重程度,還需要提取噪聲信號作頻譜分析。對噪聲判斷有絕對標准、相對標准和類比標准。三種方法分別對應于將測量所得到的噪聲信號的特征量值和標准特征量值、正常運行的特征量值或同類設備相同工況時的特征量值進行比較。
四、裂紋的無損探傷法
   裂纹是机器零部件严重的缺陷。裂纹可能在原材料色姑娘综合站、零部件加工以及设备使用等各个阶段产生。可以采用的方法有目视 - 光学检测法、渗透探测法、磁粉探测法、射线探测法、超声波探测法、涡流探测法和声发射探测法。
    其中,声发射探测法为动态检测、在加载或运行状态下进行;裂纹主动参与,提供裂纹活动的信息;灵敏度高、覆盖面大、不会漏检;但是,不能反应静态缺陷情况。而涡流探测法:适用于导电材料表面或近表面探伤;灵敏度高,可自动显示报警;非接触式,可用于高温测量对象典型零件故障诊断;可用于显示、记录和报警,并可估算缺陷的位置和大小。不足:深层缺陷难以探测、影响因素多、存在边界效应。
五、振動測量:根據能否用確定的時間關系函數來描述,振動分爲確定性振動和隨機振動。
1、振動的基本參數
振幅:振動體或質點距離平衡位置的幅度。
頻率:每秒振動的次數,用HZ表示。
周期:振動一次所需要的時間,頻率和周期互爲倒數。
相位:表示振動部分相對與其他振動部分或固定部分所處的位置。
2、振動位移對時間的一階導數是速度、速度對時間的一階導數是加速度。
   加速度对时间积分得速度、速度对时间积分得位移。因此,位移、速度、加速度这三者,只要测得其中之一,即可通过微分积分的关系求出另外的两个物理量。
3、常用的測振傳感器(結構和應用)
   压电加速度传感器是基于压电晶体的压电效应工作的,压电式加速度计无需外电源,属于能量转换型传感器。它由压紧弹簧、质量块、压电晶片和基座等部分组成,其中,压电晶片是加速度计的核心。压电晶体输出电荷与振动的加速度成正比。灵敏度高而且稳定。
  磁电速度传感器是基于磁电感应工作的,无需外电源也属于能量转换型传感器。由磁钢 、线圈 、阻尼环、弹簧片 、芯轴 、壳体和输出线 组成。当传感器随被测系统振动时,传感器线圈与磁场之间产生相对运动,切割磁力线而产生感应电动势,从而输出与振动速度成正比的电压。振动位移信号通常采用涡流位移传感器提取。由线圈、壳体和引线组成。它基于金属体在交变磁场中的电涡流效应工作。工作时,将传感器顶端与被测对象表面之间的距离变化转换成与之成正比的电信号。这种传感器不仅能测量一些旋转轴系的振动、轴向位移,还能测量转数。涡流位移传感器属于非接触式测量,但需要外电源,属于能量控制型传感器。
4、異常振動分析方法
振動總值法:通過傳感器直接測量,以表格或圖形表示趨向,並對照"異常振動判斷基准"判別設備工作是否正常。
頻率分析法:把測量的振動信號取出進行頻率分析,再將頻譜圖與正常譜圖比較,可以找出振源、部位和嚴重程度。
變換的目的是將時域信號轉變爲頻域信號。在時域信號中,橫坐標是時間;在頻域信號中,橫坐標是頻率或圓頻率。頻率分析儀是一種將時域信號轉變爲頻域信號的儀器。
頻率分析儀可以將振動信號的波形分解爲各個頻率的分量,獲得信號的頻率結構和組成信號的各個諧波的幅值、相位,從而確定信號特征。
振動脈沖測量法:主要用于滾動軸承的測量,以振動峰值作爲判斷依據。
六、溫度測量法
1、測溫儀表:接觸式測溫裝置:測溫元件與被測對象直接接觸,通過熱交換進行測溫。熱膨脹式(水銀、雙金屬、液體、氣體等)。
壓力式。
    热电阻式(铂、镍、铜、半导体等):材料的电阻随温度的变化而变化,利用这个特性,可以将温度转换成为电量。
熱電偶式(鎳鉻-考銅、鎳鉻-鎳矽、鉑铑-鉑等):基于熱電效應進行測量,即兩種不同材料的導體組成回路時,若兩端溫度不同,則産生感應電動勢,其大小與材料以及兩端溫差有關。當材料確定時,熱電動勢只是被測溫度的函數而與直徑、長度無關。
非接觸式測溫裝置:輻射高溫計、光學高溫計、比色高溫計和紅外測溫儀器。紅外測溫儀器由紅外探測器、紅外光學系統、信號處理系統以及顯示系統等組成。
常用的紅外測溫儀器有:紅外測溫儀和紅外熱像儀(可測溫度在物體表面或空間的分布情況)。
   红外测温仪器的核心是红外探测器,它能将入射的红外辐射转变为电能或 其它能量。按照辐射响应方式的不同,分为光电探测器和热敏探测器两类。
紅外光學系統有反射式、折射式和折-反射式。
  常用的红外测温仪器有:红外测温仪和红外热像仪。后者可以测量温度在物体表面或空间的分布情况。被测对象的红外辐射经光学系统汇聚、滤波、聚焦到红外探测器上,再由光学--机械扫描系统将对象观测面上各点的红外辐射通量按时间顺序排列,经过红外探测器转变为电脉冲,通过视频信号处理送到显示器显示出热像。
2、通過測溫測量所能發現的常見故障有軸承損壞、流體系統故障、發熱異常、汙染物質積聚、保溫材料損壞、電器元件故障、非金屬部件的故障、機件內部缺陷、裂紋探測等。

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