Les systèmes de surveillance conditionnelle de Bently Nevada constituent la solution principale pour la surveillance de l'état des vibrations et des systèmes d'arbres des machines tournantes industrielles, telles que les turbines à vapeur, les générateurs, les compresseurs et les pompes. Son principe de base repose sur la collecte et l'analyse en temps réel de paramètres clés, notamment les vibrations mécaniques, le déplacement de l'arbre et la vitesse de rotation. En identifiant les caractéristiques anormales du signal, il évalue l'état de santé de l'équipement pour réaliser une alerte et un diagnostic précoces des pannes. Les principes spécifiques sont détaillés comme suit :
1. Paramètres de surveillance de base et principes de détection
Le système acquiert les paramètres physiques de fonctionnement des équipements via divers capteurs et les convertit en signaux électriques pour analyse.
Surveillance des vibrations
Adoptecapteurs à courants de Foucault sans contactoucontacter les capteurs d'accélération piézoélectriques:
- Capteur de courants de Foucault: Basé sur le principe de l'induction électromagnétique. Un champ électromagnétique alternatif se forme entre la sonde du capteur et la surface métallique de l'arbre rotatif. Lorsque la vibration de l'arbre se produit, la variation du jeu modifie l'intensité des courants de Foucault, qui est convertie en un signal de tension proportionnel au déplacement de la vibration. Il est principalement utilisé pourmesure des vibrations relatives de l'arbreavec une précision au micron.
- Capteur d'accélération piézoélectrique: Utilise la caractéristique de conversion force-électrique des cristaux piézoélectriques pour convertir l’accélération des vibrations mécaniques en signaux de charge. Après amplification, il produit des signaux de tension corrélés à l'intensité des vibrations, principalement pourmesure des vibrations absolues du boîtier.
Surveillance du déplacement de l'arbre et de l'expansion différentielle
S'appuie principalement sur des capteurs à courants de Foucault. Il mesure l'écart de position axiale de l'arbre rotatif (flotteur de l'arbre) ou l'expansion relative entre le rotor et le stator (expansion différentielle) et génère des signaux de tension linéaires pour refléter la stabilité axiale du système d'arbre et éviter les frottements entre les composants rotatifs et fixes.
Surveillance de la vitesse de rotation et des phases
Adopte des capteurs magnétoélectriques ou photoélectriques :
- Capteur magnétoélectrique: Calcule la vitesse de rotation en détectant les signaux d'impulsion générés lorsque les dents d'engrenage ou les fentes de phase clé sur l'arbre rotatif coupent le champ magnétique ; la fréquence d'impulsion est proportionnelle à la vitesse de rotation.
- Capteur de phase clé (signal synchrone): Collecte les signaux de manière synchrone avec les données de vibration pour analyser la phase de vibration et localiser les causes des défauts, telles que les caractéristiques de phase correspondant au déséquilibre et au désalignement.
2. Traitement du signal et extraction de fonctionnalités
Les signaux originaux collectés par les capteurs (vibration, déplacement, etc.) sont amplifiés et filtrés par des proximiteurs, puis transmis à des hôtes de surveillance tels que les racks séries 3500 et 1770. Les caractéristiques des défauts sont extraites via les méthodes suivantes :
- Analyse du domaine temporel: Calcule la valeur de crête de vibration, la valeur RMS et la valeur crête à crête pour juger si l'intensité des vibrations dépasse les seuils standard (par exemple ISO 10816).
- Analyse du domaine fréquentiel: Convertit les signaux dans le domaine temporel en spectrogrammes via la transformée de Fourier rapide (FFT) pour identifier les fréquences caractéristiques, telles que la fréquence de rotation f, la fréquence 2× et les harmoniques.
Exemple : Le déséquilibre du rotor correspond au pic dominant à 1 × fréquence de rotation ; le désalignement correspond au pic dominant à une fréquence 2 × ; les défauts des roulements correspondent à des fréquences caractéristiques spécifiques (par exemple fréquence des défauts de la bague intérieure = 0,6f × nombre de billes du roulement).
- Analyse des tendances: Enregistre les courbes de variation des paramètres à long terme (par exemple tendance des vibrations avec le temps de fonctionnement). Le taux de détérioration des équipements est jugé par les changements de pente ; une augmentation soudaine des vibrations indique généralement une usure aggravée des roulements.
3. Diagnostic des défauts et logique de protection
Basé sur des seuils prédéfinis (niveau d'alarme/niveau de danger) et une base de données de caractéristiques de défauts typiques, le système réalise une alerte précoce et un diagnostic gradués :
- Alarme de seuil: Lorsque la vibration ou le déplacement dépasse les seuils définis (avertissement d'attention, danger d'arrêt), le système déclenche des alarmes sonores et visuelles et enregistre l'horodatage.
- Correspondance des fonctionnalités: Compare les caractéristiques spectrales en temps réel avec les signatures de défauts typiques (déséquilibre, désalignement, flexion de l'arbre, tourbillon d'huile, etc.) pour automatiquement ou aider à l'identification des défauts. Par exemple, une phase stable accompagnée d'une composante de fréquence 1 × dominante indique principalement un déséquilibre du rotor.
- Protection de verrouillage: Pour les équipements critiques tels que les turbines à vapeur, une fois que les paramètres atteignent des niveaux de danger, le système émet des signaux de verrouillage pour un arrêt automatique, évitant ainsi les pannes catastrophiques telles que la rupture de l'arbre et les incendies provoqués par la friction.
La logique de base de la surveillance conditionnelle de Bently Nevada peut être résumée comme suit :
Détection de quantité physique en temps réel par des capteurs → traitement du signal et extraction de caractéristiques → jugement de l'état de l'équipement basé sur les caractéristiques.
Grâce à une mesure de haute précision sans contact et à une analyse de signal multidimensionnelle, il fait passer le mode de maintenance de la maintenance en cas de panne à la maintenance prédictive. Sa valeur fondamentale réside dans la détection précoce des défauts potentiels (par exemple, usure naissante des roulements, déséquilibre du rotor), réduisant ainsi les risques d'arrêts imprévus et les coûts de maintenance.
Analyse des questions techniques classiques
Q1 : Sans câble d'extension, une sonde de capteur à courants de Foucault de 5 mètres peut-elle être directement associée à un proximiteur de 5 mètres pour une utilisation ?
UN: Oui. Il suffit de répondre à cela
longueur de la sonde + longueur du câble d'extension = longueur nominale du proximiteur. Le câble d'extension est principalement destiné à une installation et une mise en service pratiques uniquement.
Exemple : sonde 1 m + rallonge 4 m = compatible avec proximiteur 5 m.
Q2 : La sensibilité de la sonde est de 7,87 V/mm. Quel est le facteur déterminant ?
UN: Cela dépend principalement du matériau de la sonde (acier 4140). Tout changement de matériau modifiera la sensibilité.
Q3 : Comment la surface de l'arbre mesuré affecte-t-elle les résultats de mesure ?
UN: Diamètre de sonde plus grand → distance de mesure plus longue, sensibilité plus faible et linéarité plus faible.
A l’inverse, diamètre de sonde plus petit → distance de mesure plus courte, sensibilité plus élevée et meilleure linéarité.
Q4 : Quels paramètres du proximiteur et de la sonde sont fixes et adaptés ?
UN: Fréquence radio fixe du proximiteur ; capacité, inductance et résistance fixes de l'ensemble câble coaxial et sonde. Cela garantit une proportionnalité linéaire entre le jeu sonde-arbre et la tension d'espacement.
Q5 : Pourquoi le fait de plier le câble coaxial à angle droit entraîne-t-il des lectures invalides, alors que les lectures reviennent à la normale après le redressement ?
UN: La flexion à angle droit modifie la capacité de la couche isolante entre le blindage interne et le conducteur central. Le redressement restaure la valeur de capacité d'origine.
Q6 : Comment fixer correctement la connexion entre la sonde et le câble coaxial ?
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