文档介绍：系统各部分功能简介
由于锅炉辅机的主要易损部件是支撑轴承和转子。因此本系统采用了对上述部件具有针对性的监测诊断方案。
对于以滚动轴承支撑的机组,其振动信号由于受耦合通道的影响较重,因此导致信噪比较低,虽然传统的分析方法采用了如共振解调、包络等方法以期提高信号的信噪比,但实际使用中并非取得了预期的效果。
经过工程验证,证明滚动轴承振动信号是可以获得较高信噪比的。系统将振动信号分为两个不同的频段(并非简单地一分为二,其中有重叠部分),即转子相关振动和轴承相关振动两个部分,并对振动烈度、转子相关振动烈度和轴承相关振动烈度三个参数进行实时监测、报警,使操作人员能在第一时间内获得机组运行的正确信息。研究表明,采用上述监测可有效地解决壳体振动信号信噪比低的问题。
滚动轴承的监测与诊断实践中,其振动信号的信噪比偏低,信号耦合通道多,无法正确区分出所需要的特定信号,一直是广大技术人员和研究人员所诟病的。由于滚动轴承元件的缺陷在运行中出现的低频脉动的频率一般在1kHz以下,因此在工程实际中,直接利用这一频带来诊断滚动轴承的故障并不容易得到理的效果。这主要是低频段的信号易受到噪声的干扰,导致信噪比太低,使有用信号被淹没在背景噪声中的原因所致。国内虽然利用一些新的分析方法来提高滚动轴承诊断的信噪比,如基于混沌振子的滚动轴承故障诊断方法来检测微弱周期信号,直接对特征频率进行检测,充分利用信号低频部分的信息等,但目前实用的方法是相关频率滤波
法。
1. 转子振动范围
转子相关振动一般发生在1/4~3倍转子转速频率范围内(1/4X~3X),最好采用振动速度或振动位移为计量单位,可以通过对加速度信号进行积分获得。许多滚动轴承故障是转子相关故障直接导致的(如不平衡、不对中或转子失稳)。转子相关故障必须予以修正以减小轴承过载和进一步的损坏。大多通用设备的转速从1200rpm到3600rpm,其转子相关振动信号在10~500Hz之间,因此,监测这个范围的频率成分有助于确认轴承什么时候会因转子相关故障导致损坏或轴承是否因转子相关故障导致损坏。没有这个数据,就无法检测到转子相关故障,轴承将会继续损坏,继续需要定期进行更换。
需要注意的是,转子振动范围并不仅仅包含了转子相关振动成分,轴承相关频率也
汽轮发电机组振动在线监测分析故障诊断系统
会发生在该范围内。保持架损坏可产生低于转子转速频率1/2的振动成分,另外研究结果表明,内滚道上的沟槽也能产生在转子振动范围内的信号。
2. 主冲击频率范围
监测采用滚动轴承的机器的第二个频率范围是主冲击频率(滚动体通过频率)范围。如上所述,滚动轴承产生的特征频率与其几何尺寸和转速有关。主冲击是用于描述滚动体内外滚道缺陷引起的振动频率的术语,定义为外滚道滚动体通过频率的
1~7倍(1~7EPx)。
这个频率范围内的振动可采用加速度、速度或位移进行有效测量。现场研究结果表明,滚动轴承故障中约90%为内滚道或外滚道缺陷,其余10%为滚动体缺陷(加速度和速度信号中具有主冲击频率成分,在REBAM信号中有转子频率范围成分)或保持架损坏(产生转子频率成分)。围绕轴承故障频率建立监测频率范围,滤除转子相关振动频率,就有可能获得更有效的轴承状态监测效果。
接近损坏阶段——这个阶段反映了轴承处于损坏的早期,轴承尚无肉眼可见的头发丝般的裂纹或用显微镜才能看到的划痕,这些缺陷处于滚道表面以下,随着轴承的运行会进一步发展。这个阶段,轴承产生的高频(7EPx)可能会增大。若在该阶段测量轴承温度或主冲击振动,轴承温度和主冲击振动都会处于正常水平。在该阶段下,轴承仍具有足够的安全运行寿命,无需进行更换。
损坏阶段——在该阶段,轴承存在的缺陷发展到肉眼可见的程度,产生可以听到的声音,轴承温度将升高,轴承相关振动(主冲击)幅值达到易于检测的水平。一旦轴承进入损坏阶段,需要更换轴承或者增加监测密度以估计轴承达到彻底损坏前还能安全运行多长时间。这个阶段一般认为是更换轴承的经济时间,如果这个时候不更换轴承,就会逐渐进入损坏的最后阶段——接近彻底损坏/彻底损坏阶段。
接近彻底损坏/彻底损坏阶段——进入这个阶段,轴承的失效速度非常迅速,轴承产生的噪声明显增大,轴承温度进一步升高,直至轴承超温。快速的磨损会导致轴承间隙增大,由此引起转子相对轴承运动增大。滚动轴承设计中不允许转子相对轴承运动,因此这个阶段因过大的转子和轴承
相对运动导致机器内部摩擦是非常危险的。该阶段轴承相关(主冲击)振动幅值会明显增大,高频振动数据在该阶段可能不可信,在分析和解释这些数据时应予以注意。由于轴承缺陷具有的“自研磨性”,在该阶段高频振动幅值通常是下降的,这个现象在低速机器中尤为如此。
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