状态监测与故障诊断在大中型螺杆空压机上的应用与实践

·54·《铝加工》2014年第5期总第220期技术工程0前言中铝青海分公司电解一、二系列24台多功能天车在用的空压机为寿力螺杆空压机，其特点是节能效果好。但在运行过程中，由于电解车间环境恶劣，加之日常维护保养不到位，2006年至2012年连续发生9起空压机未到大修周期就发生主机抱死事故。原因是轴承损坏，导致阴阳转子抱死故障，损失严重，由于我公司没有维修这种空压机的能力，需要进行返厂维修，每台主机维修成本约为10万元，给公司造成了不小的损失。为了提高设备运行的安全性，需要制定措施来避免主机抱死故障的发生。为了减少空压机运行中发生此类故障，延长其使用寿命，降低维修费用，需要对空压机实施状态监测和故障诊断。1状态监测与故障诊断特点设备的故障诊断是发现并确定故障的部位和性质，寻找故障的起因，预报故障的趋势并提出相应的对策。设备状态监测及故障诊断就是指在机械基本不拆卸的情况下，在运行中掌握其运行状态，早期发现故障，判断故障的部位和原因，以及预报故障的发展趋势。设备状态监测故障诊断的基本流程如图1所示。设备信号采集状态信号特征提取故障信息特征状态识别状态故障情况状态监测诊断决策干预图1设备状态监测基本流程现在状态监测和故障诊断主要使用精密的仪作者简介：殷华彬（1973-），男，河南洛阳人，高级工程师。收稿日期：2013-10-14状态监测与故障诊断在大中型螺杆空压机上的应用与实践殷华彬，曾牧（中铝青海分公司第二电解铝厂，青海大通810108）摘要：选用VB3000数据采集器、传感器及Ascent数据库软件建立空压机离线监测系统，根据螺杆空压机的结构特点，利用状态监测与故障诊断技术，设置空压机的检测点，设定测量位置及测量项目，利用数据采集器及测振仪等，定期对螺杆空压机轴承座振动数据进行采集、分析和诊断，发现设备运行中的早期故障，为设备维修提供可靠的信息，延长设备的使用寿命，减少设备维修费用，从而保障设备的安全运行。关键词：状态监测；故障诊断；轴承；齿轮；联轴器中图分类号：TH17，TH45文献标识码：B文章编号：1005-4898（2014）05-0054-05doi:10.3969/j.issn.1005-4898.2014.05.12·55·技术工程器和方法，来对设备故障的存在部位、发生原因及故障类型进行识别和定量评价。状态监测主要分为离线监测系统、在线监测系统等，根据我分公司的实际情况，下面主要介绍离线监测系统。离线监测系统一般由传感器、采集器、监测诊断软件和微电脑组成。操作步骤为：利用监测诊断软件建立测试数据库、将测试信息传输给数据采集器、用数据采集器完成现场巡回测试、将数据回放到数据库中进行分析诊断。实施状态监测和故障诊断可有效改善运行设备的安全性、减少或消除运行故障，延长大修间隔，减少维修费用，提高设备的运转率。2空压机的状态监测2.1空压机离线监测系统的建立我们使用Ascent数据库软件，在工作电脑上建立数据库，通过与之相配套的普迪美VB3000数据采集器及传感器建立离线监测系统，对这两种空压机进行状态监测和故障诊断，同时，使用VM-63A测振仪对每个测点的振幅进行测量。2.2空压机相关监测参数在状态监测中，需要为每台机器选择监测参数，确定设备重要零件的相关参数是非常重要的，因为在数据采集和监测过程中，频谱分析涉及设备传动部件的转速、轴承型号、齿轮齿数等参数，以确定监测频率范围的最低和最高频率，因此设备相关参数确定是非常必要的。2.3空压机状态监测测点的选择通过对空压机的技术资料进行学习，熟悉寿力空压机的结构特点，搞清楚其轴承所在位置，以确定空压机数据采集测点的设置，测点的位置应尽量靠近轴承所在的机壳。根据天车空压机结构特点，其轴承座监测测点的数字序列是从电机非驱动侧至驱动侧轴承座赋予数字1开始，朝着被驱动设备，按数字次序排列，直到最后一个轴承，数字前的字母表示测量点在靠近电机端或靠近压缩机端，具体标志如图2所示为M1、M2，F3、F4、F5、F6、F7、F8。电机联轴器主机F6阳转子F7M1M2F3啮和齿轮F4F5阴转子F8图2天车空压机检测点位置图每个测点振动测量的位置有三种，水平、垂直、轴向，在Ascent数据库中为每台空压机设定好机器名，以便于区别。然后根据每台空压机的轴承及齿轮的特征频率设置好每个测点测量位置及测量参数组，将设定好的测点通过数据线发送到VB3000数据采集器中，在现场进行模拟数据采集。根据现场实际设备结构及数据采集器的传感器放置情况最终确定每个测点的测量位置及测量参数组。监测测点的数字序列是从电机非驱动端侧的轴承座赋予数字1开始，朝着被驱动设备，按数字次序排列，直到最后一个轴承，数字前的字母表示测量点在靠近电机端或压缩机端。2.4监测标准的确定2.4.1振动速度标准空压机振动速度使用ISO2372国际