状态监督和设备管理.docx

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状态监督和设备管理

日常设备巡视检查的方法

对设备巡视检查是运行工作中经常性的很重要的一项内容。

处于运行状况的设备，其性能和状态的变化，除依靠设备的保护、监视装置、表记等显示外，对于设备故障和异常初期的外部现象，则主要地依靠值班人员定期的和特殊的巡视检查来发现。

因此，设备巡视检查的质量高低、全面与否，与人员的运行经验、工作责任心和巡视方法直接有关。

巡视检查的一般方法有：

（1）眼看：

用双目来测视设备看得见的部位，观察其外表变化来发现异常现象，是巡视检查最基本的方法，如标色设备漆色的变化、裸金属色泽，充油设备油色等的变化、渗漏，设备绝缘的破损裂纹、污秽等。

（2）耳听：

带电运行的设备，不论是静止的还是旋转的，有很多都能发出表明其运行状况的声音。

如变压器正常运行时，平稳、均匀、低沉的"嗡嗡"声是我们所熟悉的，这是交变磁场反复作用振动的结果。

值班人员随着经验和知识的积累，只要熟练地掌握了这些设备正常运行时的声音情况，遇有异常时，用耳朵或借助听音器械（如听音棒），就能通过它们的高低、节奏、声色的变化、杂音的强弱来判断电气设备的运行状况。

　　（3）鼻嗅：

鼻子是人的一个向导，对于某些气味（如绝缘烧损的焦糊味）的反映，比用某些自动仪器还灵敏的多。

嗅觉功能因人而异，但对于电气设备有机绝缘材料过热所产生的气味，正常人都是可以辨别的。

值班人员在巡视过程中，一旦嗅到绝缘烧损的焦糊味，应立即寻找发热元件的具体部位，判别其严重程度，如是否冒烟、变色及有无异音异状，从而对症查处。

　　（4）用手触试：

用手触试设备来判断缺陷和故障虽然是一种必不可少的方法，但必须强调的是，必须分清可触摸的界限和部位，明确禁止用手触试的部位。

　　1）对于一次设备，用手触试检查之前，应当首先考虑安全方面的问题，例如，对带电运行设备的外壳和其他装置，需要触试检查温度时，先要检查其接地是否良好，同时还应站好位置，注意保持与设备带电部位的安全距离。

　　2）对于二次设备的检查，如感应继电器等元件是否发热，非金属外壳的可以直接用手摸，对于金属外壳的接地确实良好的，也可以用手触试检查。

　　（5）使用仪器检查：

巡视检查设备使用的便携式检测仪器，主要是测温仪、测振仪等，可以及时发现过热异常情况。

设备“三级”保养管理制度

1  主题内容与适用范围

本标准规定了正确、合理地使用设备和设备的“三级”保养及保养的具体要求。

本标准适用于本公司设备操作，维修和管理人员。

2  建立设备的使用制度

2.1使用设备必须实行定人、定机、定操作规程，凭证操作设备。

2.2操作者必须经过一定的基础教育，熟记“三好四会”，严格执行维护及使用设备的“四项要求”和“五项纪律。

3  “三级”保养的划分

3.1日常保养：

设备的日常保养由操作者负责，班前班后由操作工人认真检查。

擦拭设备各处或注油保养，设备经常保持润滑、清洁。

班中设备发生故障，要及时排除，并认真做好交接班记录。

3.2一级保养：

以操作工人为主，维护工人参加，对设备进行局部解体和检查，清洗所规定的部位，疏通油路，更换油线油毡。

调整设备各部位，配合间隙，紧固设备各个部位，设备运转六百小时，要进行一次一级保养。

3.3二级保养：

以维修工人为主，操作工人参加，对设备进行部分解体，检查修理，更换和修复磨损件，局部恢复精度，润滑系统清洗，换油，气电系统检查修理，设备运转叁千小时要进行一次二级保养。

4  设备日常保养的具体要求

4.1班前认真检查设备，按规定做好点检工作，按规定进行合理润滑和加油。

4.2班中遵守设备操作规程，正确使用设备。

4.3发现隐患及时排除，自己解决不了的应立即通知机电修理人员处理。

4.4班后做好设备清扫，润滑工作，一般设备为5-10分钟，大型、关键设备可以适当延长。

油毡、油线、油孔、油杯、水池要坚持每周清扫一次。

4.5做好交接班工作，将当天设备运转情况详细记录在交接班本上。

4.6坚持每天一小扫，周末大清扫，月底节前彻底扫，定期进行评比。

周末一般设备清扫半小时左右，大型、关键设备1小时左右，月底一般清扫1小时，节日保养按规定保养标准进行，并将定期评比情况作好记录。

在设备管理中设备维护保养只是个概念，如何进行量化，我们是用设备管理的“五率”来体现的，即：

设备“完好率、泄漏率、故障率、保养达标率、运转率”。

设备点检的关键点在于：

1、点检人的素质：

点检人员是否能通过设备的运行状况，根据有关表计或通过现场的看、听、摸、触、嗅发现设备的实际运行状态；

2、点检表单的制订：

表单必须要符合设备的实际特点，如易磨损部位的检查、润滑、冷却水的检查，电气等设备还应检查设备存放区域的情况，并不局限于设备本身；

3、运行人员的交叉检查：

点检员隶属于设备管理部门，运行人员隶属于运行车间，两者相互监督相互制约，发现问题建立连带责任制；

4、上级部门的抽查：

上级部门定期检查点检制度的执行情况，通过现场抽检、检查点检表单确保点检制度执行有力，并根据设备的缺陷情况，依据企业管理PDCA的需要，继续完善点检表单。

油液监测技术是通过分析被监测机器的在用润滑剂（或工作介质）的性能变化和携带的磨损微粒的情况，获得机器的润滑和磨损状态的信息，评价机器的工况和预测故障，并确定故障原因、类型和零件的技术。

这一技术的工业应用表明：

油液监测技术适用于低速重载、环境恶劣（如噪音大、振动源多、外界干扰明显）、往复运动和采用液体或半液体润滑剂且以磨损为主要失效形式的设备的监测。

国内外实施油液监测所获得的经济效益推动着这一技术的发展和完善。

通常，油液监测可以延长设备的换油期或者正确选用润滑剂而取得效益，更重要的是通过及时预报潜在的故障避免灾难性损坏或者使处于正常运转的设备减少不必要的维修而增加产值和效益

　　最初的油液监测只是油污染分析，主要是分析油品的理化指标如粘度、水分、酸值、闪点、机械杂质等，通常采用石油产品性能指标测定方法对在用润滑剂进行检测，以评价其质量的变化。

工业化生产的发展使机器越来越大型化、复杂化和连续化，对机器的维修要求越来越高，因此，机器故障诊断技术应运而生，促使了人们积极开发基于油液监测的诊断方法。

首先，人们注重了在用润滑油中携带的磨损微粒和污染物微粒，因此，将光谱分析移植用于在用润滑油中磨粒元素和含量的分析，通过获得磨粒元素种类和含量的信息，对取样机器的磨损状况作出解释，这一方法的应用，开拓了油液监测从磨粒这一信息载体获得机器故障的先例。

60年代中期，油液颗粒自动计数器成为商品，由此产生了油液监测中颗粒计数法，这种方法可获得一个数字化的分析结果，用于评价取样机器油品污染的程度。

70年代初，铁谱技术问世并很快在机器的故障诊断中得到了应用。

由于这一技术可以全面地分析磨粒的浓度、尺寸分布、形貌和成分，因而丰富了油液监测中磨粒分析的内涵，并产生了“微粒摩擦学”的概念。

80年代起，油液监测工作者应用红外光谱仪检测在用润滑油添加剂残留程度和污染物包括水、渗漏产物（积炭）、化学冷却剂（乙二醇）以及未燃烧的燃料，以反映由硝化、氧化、硫化引起的润滑油变质情况。

尤其是傅立叶变换红外光谱仪的出现，更是促进了油液监测技术这一方面的发展。

进入90年代，利用气相色谱和质谱仪测定在用润滑油的组分变化也有报道。

综观油液监测技术的发展过程不仅其分析方法在不断增加，而且从在用润滑油中得到的信息也在逐渐扩大。

机械工业油品检验评定中心

对电机故障诊断的探讨

电机故障集电气与机械于一体，在征兆的表现上呈多样性，既有机械故障的一般特性，也有电气、磁场等故障特性。

长期以来，人们通过大量的故障结果分析发现，电机故障按其原因分，轴承故障占38.5%，绕组故障占39%，两者之和达77.5%。

因此，要正确判断一台电机出现故障的原因，就要准确检测出电机轴承、绕组的状态，以便及时、准确地排除。

现就如何准确检测电机轴承和绕组故障加以探讨。

一、轴承检测

电机轴承故障常见的有疲劳、磨损、断裂与点蚀，采用峰值能量法与冲击脉冲法，能有效检测出电机轴承的状态。

1．峰值能量法

在转动系统中，轴承一旦出现故障，如内、外圈裂纹、滚动体点蚀、缺油等，往往产生频率很高的振动，这种频率一般是转速频率的10～50倍，甚至更高，而其他因素，如不对中、不平衡、机座松动等，所造成的振动频率较低，往往在基频的5倍以内，甚至更低。

因此，传感器拾取的振动信号中，只要滤去各种低频信号，仅拾取高频分量，即可得到轴承的特征故障信号。

峰值能量法就是利用这种机理，将振动信号加以滤波放大处理，仅拾取高频分量，根据其能量的大小判断轴承的损坏程度。

此方法是利用轴承故障检测仪进行轴承状态指示，实测中，只要将仪器的探头顶在轴承外壳或与轴承最接近刚性连接体上即可读出状态值。

通过大量的实践，轴承故障判定的建议标准为：

新轴承0.2～0.6g′s，使用中的轴承0.5～1.0g′s，有缺陷的轴承1.0～2.5g′s，损坏的轴承3.0～5.0g′s。

由于电机尺寸、型号不同，以上判据可能有所变化，建议在开始阶段针对不同电机轴承建立合理的“完好、缺陷、损坏”标准，作为长期检测的故障判定经验值，并存入设备档案。

此处给出的判定标准仅供参考。

2．冲击脉冲法

（1）检测原理

滚动轴承中有缺陷时，如疲劳剥落、裂纹、磨损和混有杂物时，就会发生冲击，引起脉冲性振动，由于阻尼的作用，这是一种衰减性振动，冲击脉冲的强弱反映了故障的程度，并且和轴承的线速度有关，冲击脉冲法（SPM）就是基于这个原理。

轴承的冲击脉冲水平以冲击分贝值dBsv来度量。

轴承故障分析仪（130s）可以由直径和转速计算出轴承初始冲击值dB0，为了评价轴承的质量，一般用标准冲击值dBn度量轴承状态（将测得的冲击分贝值dBsv扣除初始冲击值dB0，dB0一般取10dBsv。

如图1所示，轴承故障分析仪可以从采集到的某段时期的冲击脉冲中采样，并在屏幕上显示。

少量强冲击脉冲相关的最大值dBm，与大量弱冲击脉冲相关的最小值dBc它们的差值s可用于分析轴承是否品质降低或损坏。

一个好的轴承，其冲击脉冲最大值dBm应小于20dBn，并且δ值应很小。

在轴承的寿命期限内，它的冲击脉冲水平发展趋势是缓慢升高的，当轴承表面有小面积损坏时，S值会相应增加。

当轴承缺油时，仪器显示的轴承状态也会进入20一35dBn区，但δ值通常都较小，当dBm一旦进一步增加，表明轴承损坏程度不断扩大，需更换新轴承。

（2）测点选择

为了获取正确的传送信号，测点的选取须遵从如下原则：

①轴承和测量点之间的信号传输尽可能选择最短路径；

②信号的传播路径只应包括唯一一个接触面，即轴承和轴承座之间的接触面；

③测量点应位于轴承的承载区域。

用探头寻找轴承座最强信号点，如果同时有几个点信号相同，选择最容易取得读数的点；如果在同一个轴承座上有几个轴承时，这些轴承通常作为单一的轴承来处理；对于两个分离的点，它们之间存在一个危险的振动藕合信号，这个信号意味着来自这两点的轴承的冲击脉冲的最坏状态，这时用探针检测信号的强度，如果两点读数相同，应该选择这两点的中点作为测点。

在大型电机上，轴承通常安装在电机壳的衬套内，由于机壳和衬套接触面上存在着阻尼作用，所以测点应选在衬套上。

另外，用探头传感器测量时，对测量点应作醒目的标记，为了便于做比较，每次测量必须在同一位置进行。

二、绕组检测

对于电机匝间断路，一直没有有效的测试手段，仅仅是用摇表测绝缘、用电桥测直流电阻等，而绕组线圈的状态无法得知，电机的初期发热不能及时解决，最终导致电机烧损。

这里介绍AD电机故障仪测试法。

1．定子三相平衡测试法——电流对比法

AD对于三相平衡的侧试是利用内部电他供电的恒压源分别测试三个绕组，设定某一相结果（电流值）为标准值，比较其他两相电流的变化量，由于电压相同，绕组阻值Z的不同将导致电流I的不同。

因此，电流变化量△I即为阻值变化量△Z。

由于AT3采用高频，相当于L被放大几十倍，AL也被放大几十倍，从而大大的提高了仪器的测试精度。

无论Y/△，当三相电流差超过5％时电机的性能已大大受损，并发热，当超过20％时必须立即维修或更换。

2．定子倍频测试——匝间短路

利用频率加倍比较匝间短路发生前后的电流与频率的关系I=U/Z，现定义倍频测试值为I/f，即电流在角频率。

加倍后的变化量：

I/f=（AIII）×100%。

纯电感电路I/f=－50%，即电流减少一半。

纯电阻电路I/f=－0％即电流不变。

当绕组匝间短路从纯电感电路向纯电阻电路的转变，也就是I/f值从－50％向－0％的发展趋势。

I/f直接说明了电感的失效程度，它能够作为匝间短路程度的判定依据，AT3采用测I/f值判断匝间绝缘情况。

3．转子测试——电模拟法

这种方法适用于各种交流电动机及直流电动机，对交流电动机无须解体电机，AT3发出交流信号穿过定子绕组的任意一相，在电机内发生一个交变磁场，并在转子上产生感应磁势，此时用手转动转子，对于转子，内部磁场近似于“点对称”，这种运动不会干扰定子绕组上的交变电流。

而当转子有匝间短路、相间短路、三相不平衡、断条等故障时，转子转动将引起感生磁场变化，致使仪表显示电流变化百分比△t。

4．电角度比较

电角度φ=arctan（ωL/R），这种L与R的比较同样反映了电感的有效程度,匝间短路的过程就是φ从90°减小到0°的过程，因此经常将电角度值作为判断三相平衡及匝间短路的辅助手段。

三、AT3在实际测试中的应用实例

1.3kW交流鼠笼式电机

表1测试数据显示表明电机三相基本平衡，匝间绝缘良好，电感量适宜，转子完好，符合运行标准。

                        表  1    

      2.20W鼠笼式电机

      表2是一台20kW电机的测试数据。

可看出BC相电流高出5%，AC相超出11%，已严重失衡，I/f值与AB相相比较，BC相低1个百分点，说明有轻微匝间短路，AC相低3个百分点，较为严重匝间短路。

φ角测试说明AC相电感量不足，转子测试时波动不大，在正负5％之内，说明品质有轻微变化。

                        表2

      3.160W鼠笼式电机

                        表3

      表3测试数据表明三相不平衡，怀疑定子发生故障，然而I/f和φ显示在正常范围内，再从转子△I值判断，确定出电机转子严重受到损害。

振动测量与设备故障诊断

机械故障诊断学是一门近二十年内发展起来的新学科，是现代化设备维修技术的重要组成部分，并且正在日益成为设备维修管理工作现代化的一个重要标志。

此项技术的应用主要是对确保机械设备的安全，提高产品质量，节约维修费用以及防止环境污染起着很重要的作用。

一、概述

  在机械故障设备的的状态监测和故障诊断技术中有多种方法可使用。

例如振动监测技术、油液分析技术、红外测温技术、声发射技术、无损检测技术等。

其中振动监测技术是普遍采用的基本方法，因为振动的理论和测量方法都比较成熟，且简单易行。

另外，据统计，机械故障90%可以从振动测量中检测出来。

振动测量和信号分析一直是作为预知维修的主要手段，各行业设备部门要开展这项工作一般都是从这二方面起家的。

  振动监测技术就是“对设备的振动信号进行检测、分析处理，故障识别和预报的一种技术”。

  二、简易诊断与精密诊断

  设备的状态监测技术是指对设备（部件、零件）的某些特征参数进行测试，并根据所得测定值与规定的正常值来作比较以判断设备的工作状态是否正常或异常（存在故障），也称为简易诊断。

  设备故障诊断技术则不仅要对机器设备的状态是否正常作出判断，更重要的是对机器故障的原因、部位及严重程度作出估计。

故称为精密诊断。

  目前比较普及的还是简易诊断（状态监测），而精密诊断真正用于生产还是少数，而且主要用于高精尖设备上。

这一状况欧美和日本都一样，具有普遍性。

这表明简易诊断比较成熟，简便易行，而精密诊断还属于一种开发性技术，尚不够成熟。

另外精密诊断的费用也比较高，需要精密的仪器，要由经过专门训练的工程师来进行，所以只在重要的设备上进行。

这一点对我国开发推广诊断技术时值得注意。

当前应该把重点放在普及简易诊断或状态监测上。

同时积极开发精密诊断技术，使它尽快达到使用水平。

据有关资料统计，利用简易诊断仪器可以解决设备运行中50%的故障。

由此可见，简易诊断在设备管理与维修中的重要作用。

  1.“设备监测技术”。

这类技术应满足如下要求

  ●能迅速地对各种类型的机械进行测量

  ●能进行现场结论

  ●经济,使用方便

  目前，在这方面已开发出了一系列的硬件，专门用于钢铁联合企业中的各类设备，把用于设备监测技术的硬件分为三类：

（1）第一类是供日常检查人员随身携带使用的，能定量显示结果的各种小型仪器。

譬如：

机器检测器，轴承故障检测仪、油膜检测器，小型测振仪、马达检测器，声发射裂纹检测器等。

（2）第二类是监视仪表，通常是安装在现场的，可进行自动数据采样，自动数据记录与作为倾向管理的图谱相对照，异常情况判别图谱显示等等，譬如：

旋转机械监视仪，压缩机监测仪，热轧机监视仪等。

  （3）第三类是数据控制系统,这需要第一类仪器测量得到的数据作为输入才能进行工作。

可自动处理大量测量数据，并记录，储存与控制图谱相对照，发出控制信号等

  2.“精密诊断技术”

  当通过使用设备监测技术进行测量，与作为倾向管理的图谱或数值相比较之后，当指出已存在故障或者是预测可能发生故障时，有必要进行精密诊断，通过精密诊断，不仅要确定故障是否的确存在，并且，当存在故障时，还需诊断出它的位置，原因及程度，：

这类技术必须由专门的、称为精密诊断检查的技术人员来进行，在这方面，近几年来也开发出了二类仪器：

（1）一类是专门用的仪器，主要是用于旋转机械的，这类仪器通常必须配合各种软件技术（譬如：

参照诊断手册，振动严重性判据等）进行使用，同时，结合设备状况进行分析、判断，譬如：

旋转机械自动诊断系统，动平衡仪，声发射裂纹分析仪等。

（2）另一类是通用仪器，用于状态诊断的测量及分析的仪器。

譬如：

信号记录仪，信号分析仪，传递函数分析仪等。

  由“设备监测技术”和“精密诊断技术”这大类技术就构成了“设备状态诊断系统”。

  三、振动测量在机器状态监测中的应用

  1.测量方法的进步

  一台设计得很好的机器，它的固有振级也很低。

但当机器磨损、基础下沉、部件变形时，机器的动态性能开始出现各种细微的变化：

轴变得不对中，部件开始磨损，转子变得不平衡，间隙增大。

所有这些因素都在振动能量的增加上反映出来。

因此，振动加剧常常是机器要出毛病的一种标志，而振动是可以从机器的外表面测到的。

  过去，设备工程师根据经验靠手摸、耳听来判断机器是否正常或其故障是否在发展。

但今天机器的转速很高，许多起警告性的振动出现在高频段，因此，只有用仪器才能检测出来。

做法是：

在机器运行良好的状况下，具有一个典型的振级和频谱特征。

而当机器的故障在发展的时候，机器的动态过程以及机器零件上的一些作用力也随着变化，从而影响机器的振动能级和频谱的图形。

通过这样的振动的测量和分析，我们可以知道机器的工作状态的变化以及是否需要维修。

    把振动测量用于机器状态监测值得注意的是：

  成功未必取决于初期大量投资去配备带高级计算机的分析仪器。

许多成功的例子开始是在具有代表性的机组中采用不太昂贵的模拟式振动表和分析仪。

当取得经验并计划扩充时，就自然地发展为采用更快更强有力的仪器。

明智的做法是一开始就购买高质量的仪器。

如果许多新方案由振动测量方面经验有限的工程师来承担，加上测量结果不准确而且前后矛盾就会大大限制视情维修的可信度。

  昆山利泰检测仪器有限公司就是遵循这一思路推出一系列便携式测量仪器。

像：

瑞典SPM轴承故障检测仪bearingchecker、瑞典VMI多功能机械分析仪X-VIBER、美国SDT170巡检仪等产品。

  2.测量仪器及测量系统

  对振动进行周期监测的仪器系统按其复杂程度可分成三档：

（1）简单系统

  最简单的系统是用一种直读式的袖珍振动表在一定的频率范围内去测量振动级别。

把测量结果与通用标准或每台机器的专用参考值相比较。

  对那些用振动测量进行状态监测以取得经验的人员来说，一个高质量的手持振动计是需要的。

这种振动计在10~1000HZ或10~10000HZ的频率范围内能读出单一的振动加速度或速度的均方根值（RMS）或峰值。

速度的RMS值可直接与标准的振动严重性评定值相比较，从而知道需要维修的程度。

虽然宽频带振动计在早期故障检测、诊断及损坏预测方面的作用是有限的，但也是必须的。

（2）振动状态监测的系统

  （a）频率分析的基本系统

  用于机器状态监测的频率分析系统有若干种配置方式。

如果想从有限的投资开始而且只有几十个测量点时（不是几百和几千个测量点），电池供电的振动分析仪和振动能级记录仪是优越的。

这种配套装置能对各监测点依次画出其窄带频谱图。

每次测量和分析约需要几分钟，每个测量点的数据用手工登记在记录卡上。

  把每个测量点的参考频谱记录下来并复制在透明的卡片上。

以后取得的频谱放在参考频谱下面，两张卡片一对照立即可以找到差别所在。

如果某一频率的振级增加就画出其振级——时间曲线，从而可预测其发展趋势。

  有些用户平时只进行有规律的简单宽带监视，当振级有明显变化时才应用频率分析。

这种方式有助于故障发展的诊断而不能用于早期警告和趋势发展的规律分析。

  （b）先进的机器状态监测系统

  当有大量的机器测点需要监测时，采用更完善的系统是合理的。

操作人员可用加速度计与数据采集器（或数据记录仪）把每一个测试点的振动信号直接记录下来。

回设备科后，再送到计算机里，用软件进行分析，这样做的优点是：

速度快、扩大了仪器功能，改善了检测能力并降低了测量成本。

（3）永久性的机器振动监测

  上面提到的机器振动监测系统都是基于周期性的测量与校对。

而永久性监测首先应用于那些对生产过程起重要作用的单台设备，当机器出现突然变化时，能立即或在几分钟之内向控制室提出警告，以便在灾难性故障出现之前即采取有效措施。

这种系统在发电、石油化工工业中用得很多，用来监视汽轮机、进料泵和压气机等设备。

  永久性状态监测系统的首要条件是要有高可靠性、长期的稳定性及抗恶劣环境及抗误报警的能力，坚固的机器设计、能在潮湿与有灰尘的条件下工作再加上例行环境试验才能满足上述的严格要求。

加速度计、电缆、接线盒等特别坚固的前线设备也需能在高温下工作。

这种系统还包括一个自动测试系统，以便在事故报警时，操作人员立即核对哪些仪器的功能是正常的。

探讨设备状态监测与故障诊断的技巧

一、设备状态监测与故障诊断的基本环节

基本环节可分为状态监测、分析诊断和治理预防。

转轴、轴承、齿轮是组成设备传动链的三大组件，用振动法进行状态监测和故障诊断时，可用电涡流位移传感器在尽量靠近轴承的平面内相互垂直的两个方向上，测量转轴的径向振动，在靠近转轴端面处测量其轴向位移；也可用加速度传感器或速度传感器在轴承座底部或侧面测量机壳（轴承座）的水平、垂直和轴向振动。

通过对特征信号的监测、采集、记录、分析处理及数据或图谱显示，对照判断标准和参考图谱，对机械设备进行状态识别，并作出诊断结论。

根据该结论选择巡回检测