状态监测那些事儿

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　　1、温度监测技术

　　温度是表征设备运行状态的一个重要指标。设备出现机械、电气故障的一个明显特征就是温度升高，同时温度的变化又是引发设备故障的一个重要因素。例如机器的轴承在运转中由于润滑不良或严重磨损而过度发热;电气设备在运转时因电流过大或绝缘损坏，也会引起不正常的发热。如下图：

　　图1 电气设备温度监测

　　因此，对温度的监测就显得尤为重要。温度监测技术通常采用接触式或非接触式测温仪表，对零部件的温度值或温度分布进行监测，通过数据分析，确定其工作状态和故障。

　　表1 两种温度监测技术比较

　　图2 热成像仪在电气设备监测中的应用

　　2、振动监测技术

　　振动监测指对工作中的机器或结构进行振动状态监测，对机器或结构进行故障诊断、环境控制、等级评定、测量机器或结构的受迫振动，获得被测对象的动态性能，如固有频率、阻尼、响应、模态等信息，找出薄弱环节，通过改进设计提高抗振能力，或通过隔振处理改善机械的工作环境和性能。如造纸厂机电设备引起的结构共振、地铁运行引起的振动对周围环境的影响、炼钢厂煤干燥机振动对厂房结构的影响、化工厂离心泵的振动测试、地铁道床及隧道结构的振动测试、公路立交桥的动态特性测试，都属于振动监测。

　　振动监测就目前技术可分为在线诊断和离线诊断两种。在线主要用于大型旋转机器，如汽轮发电机组、水轮发电机组、大型风机、压缩机、泵类等轴承或轴振动的连续监测、超限报警、超限保护和事故追忆等。

　　图3 振动在线监测

　　离线监测是指设备检维修人员和现场生产操作人员定期测量、记录和跟踪设备状态，或当设备出现异常时，临时测量、分析设备故障一种监测方法。如下图：

　　图4 振动离线监测

　　3、噪声监测技术

　　设备运行中产生的振动或者噪音是一种不正常的表现，因此，通过嗓音的监测和分析，就可以对一些动设备进行体检，辨别是否发生故障。例如变压器中的励磁电流引起硅钢片磁致伸缩而出现的振动声音，旋转电机轴承出现的机械振动声音等。

　　转动设备的异常噪音有如下几种：

　　  · 阀门内部部件腐蚀;

　　  · 泵抽空;

　　  · 大功率泵低负荷运转;

　　  · 离心压缩机的喘振;

　　  · 换热器隔板破裂;

　　  · 单向阀的噪音;

　　  · 控制阀的尖叫;

　　  · 蒸汽管线发生水击。

　　听音棒或听音器是常用的噪音监测仪器，如下图所示：

　　图5 传统的听音棒监测轴承状态

　　图6 电子听诊器监测轴承异音

　　听音棒或听音器检查滚动轴承时，通常能听到的六种不正常声音：

　　  · 金属尖音(如哨音)：润滑不够，间隙太小;

　　  · 不规则的声音：有夹杂物进入轴承中间;

　　  · 粗嘎声：滚珠槽轻度腐蚀剥落;

　　  · 冲击声：滚动体损坏，轴承圈破裂;

　　  · 轰隆声：滾球槽严重腐蚀剥落;

　　  · 低长的声音：滚珠槽有压坑。

　　增过监测这些声音的高低、音色的变化和振动的强弱，就施判断设备故障。

　　4、油液监测技术

　　设备油液监测技术是通过对油品的质量、设备及油液的使用状况实施动态监控。油品质量、设备与油液的工况，能反映设备状况、确定换油期，甚至为管理措施和维修决策提供重要依据，对正确评估油液品质、降低油耗、保障设备安全运行、延长设备的使用寿命起着重要的作用，是实施状态监控推护的有效技术。

　　设备的油液检测包括以下三方面内容：

　　  · 油液中磨屑检测：检测油液中磨损微粒的成分、浓度、尺寸、形貌，确定设备磨损状况;

　　  · 油液污染度检测：检测油液中污染物的尺寸与颗粒数，确定油液污染程度;

　　  · 油液性能检测：检测油液理化性能，分析油液的质量及其对设备的影响。

　　三大功能：

　　  · 油品质分析：理化性能;

　　  · 污染分析：流体固体污染;

　　  · 磨损颗粒分析：机器磨损状态监测。

　　三大任务：

　　  · 优化润滑油更换周期;

　　  · 指导设备的主动性维护;

　　  · 检测诊新设备的故障与失效。

　　三大目的：

　　  · 降低不合适的更换率，实现基于状态的换油;

　　  · 消除故障根原因，实现零维修;

　　  · 早期可靠监测故障/失效，降低故障/失效损失。

　　图7 磨粒监测

　　5、声发射监测技术

　　声发射是指材料内部局部因能量的快速释放而发出瞬态弹性波的现象，声发射源主要包含变形、缺陷的断裂和扩展、流体泄露、摩擦、撞击、燃烧、腐蚀等。

　　声发射信号在波的传播过程中，波形会发生变形并引入噪声。适用于声发射检测的机械设备大体有两大类：管道及压力容器，旋转和往复式运动设备。特别是高速旋转机械，由于运行中不平衡、不对中、热弯曲等，会发生转子碰磨，此时金属内部晶格将会发生滑移或重新排列，这个过程中能量的变化以弹性波的形式释放出来，即产生声发射信号。

　　声发射技术的四大应用领域：材料研究(断裂分析、塑性变形分析)，焊接质量监视，压力容器结构完整性检测，管道、阀门泄漏检测。

　　图8 声发射在齿轮监测的应用

　　来源：优感设备诊断中心微信公众号，原文来自因联科技《状态监测与故障诊断基础》。