状态监测与故障诊断基础(1)精编版.pptx

冯坤fk 基于状态监测的预知性维修培训 交流提纲 基于状态监测的预知性维修概述 透平机械故障案例 往复机械故障案例 预知性维修是指根据对设备检测结果 视设备的具体状态 来确定最合适的修理时机及更合理的修理方法 预知性维修 预知性维修 目标 工具 5 动关键设备 静关键设备 重大危险源 设备状态数据 预知性决策 设备故障 故障识别 提出预知性维修方案 状态监测 交流提纲 基于状态监测的预知性维修概述 透平机械故障案例 往复机械故障案例 4月 某主机厂标准齿式离心压缩机不平衡 油膜涡动 振荡 综合故障报告 2011年3月某石化3102J突发性掉叶片 在造成恶化和停机前发现 提出了诊断结论 给出了停机检查叶轮的明确意见 最后得到确认 避免了飞车等恶性事故 经济 安全效益显著 燃驱离心压缩机掉叶片 质量脱落案例 离心压缩机结构 人为降转速 两次振动值上升阶跃 两次阶跃时工频趋势 工频为主变成分 幅值 相位同步突变振值上升后不下降 C机组离心压缩机两端测点工频振动突增 伴随相位突变 为质量脱落特征 由于不断开停机和振动异常 导致轴瓦磨损严重 3 机组可能主要存在问题有 压缩机转子与静子碰摩 并且压缩机叶轮叶片受损后少量脱落可能性不能排除 阳曲站出现的类似问题照片 非驱动端径向轴承瓦块磨损情况 内侧止推瓦块照片磨损情况 2011年3月某石化化肥厂原料气压缩机 102J油膜涡动故障 早期发现 早期确认故障 避免盲目维修 2008年12月 BH5000提示首次快变报警 0 5X出现 102J压缩机机组BH5000图谱分析 2009年1月 BH5000系统提示缓变报警 幅值发生波动 缓变 范围最大为62 59um 最小为36 93um 2点水平振动时有超标现象 并且波动范围较大 用户将振动的报警值修正为 黄灯2 0mils 红灯3 0mils 在2H通道的频谱图中1 2倍频出现明显幅值 达到了20um 并接近1倍频的幅值 某石化 化肥厂 102J 2V 振动幅值历史趋势图 2009 1 169 57 53 2009 1 2310 48 15 某石化 化肥厂 102J 2V 频谱图 2009 1 238 24 09 图谱注释 某石化 化肥厂 102J 2V 频谱图 2009 1 2118 10 51 图谱注释 102J2H V轴心轨迹图 为内8字形 比较频谱图 从轴相对振动信号中可见 1 振幅大时半频幅值明显并增大 振幅小时半频幅值几乎没有 2 通频振幅63微米时 一倍频38微米 半频12微米 通频振幅43微米时 一倍频37微米 半频几乎没有 3 轴心轨迹在振幅大时是内8字形 从频谱图和振动趋势上看 机组的汽轮机振动存在波动现象 存在2瓦间隙增大问题 且油中金属磨粒增加 说明2瓦在数月运行中 在初始瓦间隙较大的基础上 间隙又进一步增大 因此 在汽轮机转子系统受到干扰时振动就明显增大 另外 该汽轮机转子系统动力学特性 存在在某一转速区间振动较高的问题 也是影响机组振动的因素 这个特性主要与转速相关 维修建议1 尽量保证系统平稳 2 注意瓦温 3 准备好瓦间隙稍小些的轴瓦 102J压缩机机组诊断结论 维修建议 2011年6月某石化M101电气干扰 提前于用户发现 向用户提出了书面解决方案 避免了电气干扰误停机 月报中将问题提出与用户沟通后给出处理建议 2011年6月某石化K411 汽轮机高压端振动值波动 摩擦热弯故障机理 一阶临界转速4360RPM 振值高点时刻 主要频率是1倍频振幅先升后降 工频趋势 幅值 相位均同步发生变化 2011年7月某石化105J压缩机动平衡问题诊断与处理 故障诊断理论指导实践 动力学 机理 发挥巨大作用的实例 2012年5月某石化K301压缩机开机时 在临界转速附近停留时间过长 导致碰摩 故障分析 故障验证 以后如何避免 谁的责任 某石化离心压缩机叶轮共振事故判定 7月2日 空压站753K0001B空压机叶片断裂分析报告7月24日 空压站多轴空压机753 K 0001B模态分析报告 50copyrightDSECenter冯坤 2010kunfengphd 51copyrightDSECenter冯坤 2010kunfengphd 故障过程 该机组未安装监测系统 只有 保护系统 5月28日 发生一次振动值增长 由5um增至25um 但很快恢复 未超过厂家设定的跳车值49um 6月18日01 02 00振动再次出现异常 振动值突然增加至37um 且振动值不恢复 6月18日05 33 00 振动值再增至50um以上 联锁跳停车 振动异常最为显著的是2级转子振动 开盖检查发现2级叶轮已经损坏根据检维修人员反映 几次振动异常时机组均发生喘振 53copyrightDSECenter冯坤 2010kunfengphd 54copyrightDSECenter冯坤 2010kunfengphd 拆出的2级损坏叶轮 55copyrightDSECenter冯坤 2010kunfengphd 叶轮损坏图 共18支叶片红色为检查有裂纹或断裂的叶片绿色为尚未损坏叶片 56copyrightDSECenter冯坤 2010kunfengphd 57copyrightDSECenter冯坤 2010kunfengphd 根据破坏形态等信息出具的失效原因分析报告 定位为叶轮共振排除了碰摩 进异物等原因 58copyrightDSECenter冯坤 2010kunfengphd 为进一步核实分析结果 将转子进行了三维建模 59copyrightDSECenter冯坤 2010kunfengphd 60copyrightDSECenter冯坤 2010kunfengphd 计算出的二阶振型 固有频率2747 7Hz 61copyrightDSECenter冯坤 2010kunfengphd 二阶振型与破坏结果比较接近 其他见诊断案例专题PPT 喘振案例集 基本原理 调制与解调 modulation demodulation 基本方法 包络 enveloping 基本参数 gIE值 ImpulsiveEnergying g 10m s2 轴承 齿轮箱等冲击类故障诊断 包络解调基本原理 什么是调制 请看敲杯子的信号 原始信号 直接做频谱 很难分析出特征 解调后 再做频谱 容易分析出特征 BH550监测到的3号测点gIE振动趋势 冲击能量有增长趋势半个月前包络谱发现了早期故障特征频率 gIE趋势增长 5 连续重整K202再生风机轴承故障 图2测点位置3 风机联轴节侧 垂直方向振动速度趋势图 图3测点位置3垂直方向1月29日与3月3日的速度频谱比较图 BH550监测到的3号测点gIE振动趋势 冲击能量有增长趋势半个月前包络谱发现了早期故障特征频率 gIE趋势增长 BH5503号测点 2天前 gIE包络谱gIE g 加速度单位I impact冲击E energy能量 各频率间隔19Hz 保持架频率 手动设置高通截止频率包络谱 部分特征频率不清晰 DSE最优经典滤波方法 自动优化高通截止频率包络谱 隐藏的特征频率清晰显现 Entek25003号测点gIE包络谱 三月三日 BH550监测到的3号测点上述异常振动后 出具了诊断报告 三月十一日 广西石化用户参考报告进行了检修 更换了转子和轴承 振动问题解决 检修后 BH550发现 异常振动消失 检修前后 测点3V振动频谱对比图说明 BH550的频谱图 确实具备反映故障的能力 检修前后 3V测点 BH550冲击能量gIE趋势图 说明 BH550的特征趋势 确实具备真实反映故障的能力 检修前 检修后 8 某烯烃事业部循环油浆泵 电机轴承跑套故障 2012年4月某石化P1209A泵运行中 电机非驱动端发生跑套 正常 预警 停机检修 图4 2 电机1 测点振动加速度细化频谱图 可见较小的滚动轴承缺陷频率 进一步探讨 如何设置报警门限 速度趋势 无明显异常 加速度趋势 无明显异常 如果按照国家标准设置报警值 则泵始终处于报警状态 交流提纲 基于状态监测的预知性维修概述 透平机械故障案例 往复机械故障案例 机组概貌图 典型案例1气阀阀片断裂 典型案例1气阀阀片断裂 故障摘要 介质 氢气 2011年3月 5月 东北某石化公司四缸立式往复压缩机4 缸运行过程中发生阀片断裂故障 故障现象如下 2个月左右时间内 外吸温度1相对于其他吸气阀温度上升了25oC左右 外排温度1相对于其他排气阀温度上升了10oC左右 4 缸缸体振动冲击峰值异常增大 由3月40m s2增大到5月初接近80m s2 振动波形也在吸气阀开启相位冲击增大 BH5000R监测系统持续报警 现场停车后发现4 缸吸气阀阀片断裂 缸体振动趋势由40m s2增大到80m s2左右 外吸温度1及外排温度1温度逐渐升高 机组4 缸3月 5月运行状态图 典型案例1气阀阀片断裂 诊断结论从气阀温度趋势分析 吸气阀及其对应的排气阀温度存在升高趋势 从振动趋势上分析 伴随气阀温度的异常升高趋势 4 气缸缸体振动峰值显著增大 综上分析可知 4 气缸吸气阀出现气阀泄漏故障 维修建议及结果建议根据现场生产情况及时检查4 缸吸气阀情况 现场从生产方面考虑 延迟了检修时间 2011年5月24日停车检修 发现4 缸吸气阀阀片断裂 典型案例1气阀阀片断裂 典型案例1气阀阀片断裂 机组概貌图 典型案例2拉缸 典型案例2拉缸 故障摘要 介质 瓦斯气 2011年8月 10月 西北某石化公司两缸卧式往复压缩机1 缸运行过程中拉缸故障 故障现象如下 2个月左右时间内 活塞杆沉降量相对变化量超过500 m 沉降波形在缸头处存在现出剧烈波动 缸体振动冲击峰值异常增大 由8月初20m s2增大到10月初接近50m s2 振动波形也在缸头处出现强烈冲击 BH5000R监测系统持续报警 现场停车后发现支撑环 活塞环已发生严重磨损 缸头处存在严重拉缸 活塞运行不平稳 存在波动 1 缸缸体振动9月后存在逐渐增大趋势 开始拉缸 机组1 缸8月 9月运行状态图 典型案例2拉缸 8月中旬相对8月初 1 缸活塞杆沉降增大超过500微米 系统报警 并通知现场 诊断结论从活塞杆运行趋势上分析 活塞杆沉降量异常增大 相对变化超过500微米 超过报警线 沉降波形在缸头处存在显著波动 从振动趋势上分析 伴随活塞杆沉降异常变化趋势 1 气缸缸体振动峰值显著增大 也缸头处存在严重冲击 从气阀温度趋势分析 气阀温度无明显异常 综上分析可知 1 气缸支撑环 活塞环发生磨损 缸头处可能已存在拉缸 维修建议及结果建议立即停车检修1 气缸磨损情况 现场从生产方面考虑 延迟了检修时间 2011年10月8日停车检修 开缸后发现缸头处已存在严重拉缸 典型案例2拉缸 缸头处存在拉缸 该机组压缩介质含杂质较多 典型案例2拉缸 典型案例3撞缸 典型案例3撞缸 故障摘要2012年6月 7月 西北某石化公司往复压缩机2 缸运行过程中出现撞缸故障 故障现象如下 2 缸缸体冲击振动异常增大 在2012年6月运行期间振动趋势由30m s2左右逐渐增大至超过120m s2 7月6日上午10 30左右振动趋势异常增大至200m s2以上振动波形显示活塞在内止点出现剧烈冲击 BH5000R监测系统持续报警 现场及时停车 发现2 缸十字头紧固螺母出现松动导致活塞在气缸内侧出现撞缸 历史运行状态图 曲轴箱振动趋势异常增大 2 缸缸体振动趋势异常增大 典型案例3撞缸 2 缸撞杆前缸体振动振动监测图 典型案例3撞缸 诊断结论缸体振动趋势上看 短时间内2 缸振动值异常增大 活塞位于内止点处时振动波形出现异常冲击 说明存在撞缸故障 判断2 缸出现撞缸故障 可能原因包括 缸体内掉入杂物 活塞杆紧固原件松动 维修结果现场及时停车 发现2 缸十字头紧固螺母松动 由于监测诊断系统及时报警 现场在故障进一步恶化前及时停车 避免了重大事故的发生 典型案例3撞缸 典型案例4连杆螺栓断裂 故障摘要2013年8月 西北某石化公司往复压缩机2 缸运行过程中出现连杆断裂故障 故障现象。