探究振动监测在转动设备维护中的应用

探究振动监测在转动设备维护中的应用

               ,郭宏远

中国石油天然气股份有限公司广东石化分公司

摘要：本文探讨了振动监测在转动设备维护中的应用。首先介绍了振动监测的基本概念。然后分析了转动设备常见故障原因。最后详细探讨了振动监测在转动设备维护中的三个重要应用，包括故障预警与预防、故障诊断与分析以及维护决策支持。通过深入研究振动监测技术，可以为企业提供更高效、智能的维护管理方案，提高设备的可靠性和运行效率。

关键词：振动监测；转动设备；故障预警

在工业生产中，转动设备电动机、泵、风机等起着至关重要的作用。然而，这些设备的长期运行和高负荷工作可能导致各种故障的发生，严重影响生产效率和安全性。因此，及时发现设备故障，采取有效维护措施成为了企业维护管理的重要任务。振动监测作为一种有效的无损检测技术，在转动设备维护中得到了广泛应用。

一、振动监测的基本概念

振动监测是一种通过测量、分析和识别设备或系统的振动信号，以了解其运行状态、健康状况以及可能存在的故障或异常情况的技术。振动监测在工业领域广泛应用，特别是在旋转设备和机械中，发动机、电动机、泵、风机、压缩机、轴承等。振动监测的基本概念包括以下几个方面，振动信号，振动是物体围绕其平衡位置或静态位置作往复运动的现象。振动信号是通过振动传感器捕获的物体振动产生的电信号。振动信号包含振动幅值（振动的大小或强度）、频率（振动的周期性）和相位（振动的相对位置）等信息。振动传感器，振动传感器是用于测量振动信号的装置，可以将物体振动转换为电信号。常见的振动传感器有加速度传感器、速度传感器和位移传感器。加速度传感器测量振动加速度，速度传感器测量振动速度，位移传感器测量振动位移。振动信号特征，振动信号的特征对于判断设备的运行状态和健康状况至关重要。常见的振动信号特征包括频率谱、时域波形、相位谱等。频率谱用于观察振动信号在不同频率上的能量分布，时域波形用于观察振动信号在时间上的波形变化，相位谱用于表示不同频率分量之间的相位关系。故障诊断与分析，通过比较设备正常运行时的振动特征和故障时的振动特征，可以诊断设备存在的问题。例如，不同类型的故障（如不平衡、轴承故障、齿轮故障等）在振动信号中会表现出不同的特征，通过对振动信号进行分析，可以判断故障类型和严重程度。预测性维护，振动监测可以帮助进行预测性维护，提前发现设备故障迹象，以避免设备停机造成的生产损失。预测性维护通过持续监测设备振动状态，提供警报和预警信息，帮助维护人员在最佳时间进行维护和修复，以避免意外故障和不必要的停机时间。

二、旋转机械产生振动的故障原因

转动设备常见故障原因包括以下几种，磨损和疲劳，设备长期运转或高负荷工作可能导致零部件的磨损和疲劳断裂，如轴承、齿轮、轴等。润滑不良，不适当的润滑或润滑油污染可能导致摩擦增加，引起设备故障。不平衡，设备的旋转部件在制造或装配过程中可能存在不平衡，导致设备产生振动和损坏。弯曲或偏移，设备零部件如轴可能因外力或操作不当而弯曲或偏移，影响设备的运行和寿命。过载和过速，超过设备额定负荷或运行速度可能导致设备损坏。轴承故障，轴承是转动设备的关键部件，当轴承磨损、润滑不良或过载时可能发生故障。轴封失效，轴封失效会导致润滑油泄漏，造成零部件磨损和设备故障。电机问题，设备驱动电机的故障，如绕组烧毁、轴承损坏等，可能导致设备无法正常运行。温度问题，设备长期高温运行或温度变化过大可能影响设备性能和寿命。腐蚀和氧化，环境条件恶劣或液体介质腐蚀性强可能导致设备受损。震动和冲击，外部震动或冲击可能对设备造成损害。不良安装和维护，不正确的安装或维护操作可能导致设备故障。

三、振动监测在转动设备维护中的应用

（一）故障预警与预防

在转动设备维护中，故障预警与预防是振动监测的重要应用之一。通过实时监测设备的振动状态，可以提前发现潜在的故障迹象，并采取相应的预防措施，避免设备故障导致生产中断和不必要的维修成本。振动传感器连续监测设备振动信号，将振动信号转换成电信号并传输给数据采集系统。实时监测可以及时获取设备的振动状态，保障生产的连续稳定运行。振动监测系统可以对振动信号进行趋势分析，识别出设备振动的周期性和趋势变化。通过对振动趋势进行监测，可以预测设备故障的可能发生时间，有助于合理安排维护计划，避免突发故障的影响。振动监测系统设定了设备振动的警戒值和预警值，当设备振动超过设定的警戒值或预警值时，系统会发出报警信号，提醒维护人员进行及时处理，避免设备继续运行造成更严重的损坏。根据振动监测的结果，维护人员可以采取相应的预防措施，如定期润滑、紧固螺栓、平衡校正等，以防止故障的发生。预防性维护有助于降低设备故障率，提高设备的可靠性和稳定性。

（二）故障诊断与分析

当设备发生故障时，通过对振动信号的分析，可以快速准确地判断故障类型和严重程度，为维护人员提供有效的故障处理方案。振动特征分析，不同类型的故障在振动信号中会表现出不同的特征，如不平衡、轴承故障、齿轮故障等，通过振动特征分析，可以准确判断故障类型。频谱分析，将时域的振动信号转换成频域谱图，可以观察振动信号在不同频率上的能量分布。不同故障类型在频谱图上有明显的特征，通过频谱分析可以帮助定位故障原因。故障定位，振动监测可以帮助确定故障的具体位置，比如轴承故障，可以通过振动信号的位置和频率特征确定轴承的故障部位。严重程度评估，振动信号的幅值可以反映故障的严重程度，根据振动信号的幅值大小可以评估故障的程度，指导维护人员采取相应的处理措施。故障原因分析，通过故障诊断与分析，可以帮助维护人员深入了解故障的原因，从而采取针对性的维修措施，防止故障再次发生。

（三）维护决策支持

振动监测在转动设备维护中还为维护决策提供支持，帮助维护人员做出科学合理的维护决策，最大限度地保障设备的运行效率和可靠性。通过对振动监测数据的分析，可以预测设备可能出现故障的时间，并提前制定维护计划，合理的维护计划可以避免设备故障造成的停机时间和生产损失。维修优先级确定，不同设备可能存在多个故障，通过振动监测可以判断故障的优先级，优先处理重要设备的故障，保障生产的连续性。维修方案制定，振动监测为维护人员提供了故障的具体信息，可以帮助维护人员制定更加科学合理的维修方案，提高维修效率和质量。维护成本优化，振动监测可以帮助提前发现潜在故障，避免故障扩大化和不必要的维修成本。同时，及时维护和预防性维护可以降低维护成本。振动监测数据可以整合到维护决策支持系统中，为企业提供全面的设备健康状态评估和维护决策支持，帮助企业实现智能化维护管理。

总结

综上所述，振动监测在转动设备维护中的应用为我们提供了一种高效、精准的维护管理手段。通过实时监测和振动特征分析，我们能够提前预警潜在故障，并针对性地采取预防措施，有效降低设备故障率。同时，振动监测也为故障诊断与分析提供了强有力的支持，帮助我们快速准确地判断故障原因和严重程度。维护决策支持系统更是将振动监测数据应用于智能化维护管理，实现了更高效的维护决策和优化维护成本。在未来，振动监测技术将继续发展，为转动设备维护带来更多创新和突破，推动工业生产的可持续发展。

参考文献：

[1]钱俊峰,张金箭,雷普瑾.振动监测在转动设备维护中的应用分析[J].化工管理,2014(9).

[2]吴毅.振动监测在转动设备维护中的应用[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术,2016(8).

[3]潘多艳,唐伟.振动监测技术在转动设备运行检测中的应用实例[J].石油和化工设备,2011(11).