Systemy monitorowania stanu firmy Bently Nevada są głównym rozwiązaniem do monitorowania wibracji i stanu układów wałów przemysłowych maszyn wirujących, takich jak turbiny parowe, generatory, sprężarki i pompy. Jego podstawowa zasada opiera się na zbieraniu i analizie w czasie rzeczywistym kluczowych parametrów, w tym drgań mechanicznych, przemieszczenia wału i prędkości obrotowej. Identyfikując nieprawidłową charakterystykę sygnału, ocenia stan zdrowia sprzętu, aby móc wcześnie ostrzegać o usterkach i diagnozować je. Szczegółowe zasady są szczegółowo opisane w następujący sposób:
1. Podstawowe parametry monitorowania i zasady wykrywania
System pozyskuje fizyczne parametry pracy sprzętu za pomocą różnych czujników i przekształca je na sygnały elektryczne w celu analizy.
Monitorowanie wibracji
Adoptujebezkontaktowe czujniki wiroprądoweLubkontaktowe piezoelektryczne czujniki przyspieszenia:
- Czujnik prądu wirowego: W oparciu o zasadę indukcji elektromagnetycznej. Pomiędzy sondą czujnika a metalową powierzchnią obracającego się wału powstaje zmienne pole elektromagnetyczne. Kiedy pojawiają się drgania wału, zmiana luzu zmienia natężenie prądu wirowego, które jest przekształcane na sygnał napięciowy proporcjonalny do przemieszczenia drgań. Służy głównie dopomiar drgań względnych wałuz precyzją na poziomie mikrona.
- Piezoelektryczny czujnik przyspieszenia: Wykorzystuje charakterystykę konwersji siłowo-elektrycznej kryształów piezoelektrycznych do przekształcania przyspieszenia drgań mechanicznych na sygnały ładunku. Po wzmocnieniu wyprowadza sygnały napięciowe skorelowane z intensywnością drgań, głównie dla:pomiar drgań bezwzględnych obudowy.
Monitorowanie przemieszczenia wału/rozszerzenia różnicowego
Opiera się głównie na czujnikach prądów wirowych. Mierzy odchylenie położenia osiowego wału obrotowego (pływak wału) lub względne rozszerzanie się pomiędzy wirnikiem a stojanem (rozszerzanie różnicowe) i generuje liniowe sygnały napięciowe, które odzwierciedlają stabilność osiową układu wałów i pozwalają uniknąć tarcia pomiędzy elementami obrotowymi i stacjonarnymi.
Monitorowanie prędkości obrotowej i fazy
Przyjmuje czujniki magnetoelektryczne lub fotoelektryczne:
- Czujnik magnetoelektryczny: Oblicza prędkość obrotową poprzez wykrywanie sygnałów impulsowych generowanych, gdy zęby przekładni lub szczeliny fazy kluczowej na obracającym się wale przecinają pole magnetyczne; częstotliwość impulsów jest proporcjonalna do prędkości obrotowej.
- Czujnik fazy kluczowej (sygnał synchroniczny): Gromadzi sygnały synchronicznie z danymi dotyczącymi wibracji w celu analizy fazy wibracji i lokalizowania przyczyn usterek, takich jak charakterystyka fazowa odpowiadająca niewyważeniu i niewspółosiowości.
2. Przetwarzanie sygnału i ekstrakcja cech
Oryginalne sygnały zebrane przez czujniki (wibracje, przemieszczenia itp.) są wzmacniane i filtrowane przez proksymatory, a następnie przesyłane do hostów monitorujących, takich jak szafy serii 3500 i 1770. Cechy usterek są wyodrębniane następującymi metodami:
- Analiza domeny czasu: Oblicza wartość szczytową wibracji, wartość RMS i wartość międzyszczytową, aby ocenić, czy intensywność wibracji przekracza standardowe progi (np. ISO 10816).
- Analiza domeny częstotliwości: Konwertuje sygnały w dziedzinie czasu na spektrogramy za pomocą szybkiej transformaty Fouriera (FFT) w celu identyfikacji częstotliwości charakterystycznych, takich jak częstotliwość obrotowa f, częstotliwość 2× i harmoniczne.
Przykład: Niewyważenie wirnika odpowiada dominującemu szczytowi przy 1× częstotliwości obrotowej; niewspółosiowość odpowiada dominującemu pikowi przy częstotliwości 2×; uszkodzenia łożysk odpowiadają określonym częstotliwościom charakterystycznym (np. częstotliwość uszkodzeń bieżni wewnętrznej = 0,6f × liczba kulek łożyskowych).
- Analiza trendów: Rejestruje długoterminowe krzywe zmian parametrów (np. trend wibracji z czasem pracy). Tempo pogarszania się stanu sprzętu ocenia się na podstawie zmian nachylenia; nagły wzrost wibracji zwykle wskazuje na zwiększone zużycie łożyska.
3. Diagnoza usterek i logika ochrony
W oparciu o ustawione progi (poziom alarmowy/poziom zagrożenia) i typową bazę danych cech usterek, system realizuje stopniowane wczesne ostrzeganie i diagnostykę:
- Alarm progowy: Kiedy wibracje lub przemieszczenie przekraczają ustawione progi (ostrzeżenie dotyczące uwagi, niebezpieczeństwo wyłączenia), system uruchamia alarmy dźwiękowe i wizualne oraz rejestruje znacznik czasu.
- Dopasowanie funkcji: Porównuje charakterystykę widmową w czasie rzeczywistym z typowymi sygnaturami usterek (niewyważenie, niewspółosiowość, wygięcie wału, wirowanie oleju itp.), aby automatycznie lub pomóc w identyfikacji usterek. Na przykład stabilna faza, której towarzyszy dominująca składowa częstotliwości 1×, najczęściej wskazuje na niewyważenie wirnika.
- Ochrona blokady: W przypadku urządzeń krytycznych, takich jak turbiny parowe, gdy parametry osiągną poziom niebezpieczny, system wysyła sygnały blokujące w celu automatycznego wyłączenia, zapobiegając katastrofalnym awariom, takim jak pęknięcie wału i pożar wywołany tarciem.
Podstawową logikę monitorowania stanu firmy Bently Nevada można podsumować w następujący sposób:
Wykrywanie wielkości fizycznych w czasie rzeczywistym za pomocą czujników → przetwarzanie sygnału i ekstrakcja cech → ocena stanu sprzętu na podstawie charakterystyki.
Dzięki bezkontaktowym, precyzyjnym pomiarom i wielowymiarowej analizie sygnału, zmienia tryb konserwacji z konserwacji po awarii do konserwacji predykcyjnej. Jego podstawowa wartość polega na wczesnym wykrywaniu potencjalnych usterek (np. początkowego zużycia łożysk, niewyważenia wirnika), zmniejszając ryzyko nieplanowanych przestojów i koszty konserwacji.
Analiza klasycznych pytań technicznych
P1: Czy bez przedłużacza można bezpośrednio połączyć 5-metrową sondę czujnika prądu wirowego z 5-metrowym proximitorem?
A: Tak. Musi tylko temu sprostać
długość sondy + długość przedłużacza = długość znamionowa proximitora. Przedłużacz służy głównie do wygodnej instalacji i uruchomienia.
Przykład: sonda 1 m + kabel przedłużający 4 m = kompatybilny z proximitorem 5 m.
Pytanie 2: Czułość sondy wynosi 7,87 V/mm. Co jest czynnikiem decydującym?
A: Zależy to głównie od materiału sondy (stal 4140). Jakakolwiek zmiana materiału zmieni czułość.
P3: Jak powierzchnia mierzonego wału wpływa na wyniki pomiarów?
A: Większa średnica sondy → większa odległość pomiarowa, niższa czułość i gorsza liniowość.
I odwrotnie, mniejsza średnica sondy → krótsza odległość pomiarowa, wyższa czułość i lepsza liniowość.
P4: Które parametry proximitora i sondy są stałe i dopasowane?
A: Stała częstotliwość radiowa proximitora; stała pojemność, indukcyjność i rezystancja zestawu kabla koncentrycznego i sondy. Zapewnia to liniową proporcjonalność pomiędzy luzem sondy a wałem a napięciem szczeliny.
P5: Dlaczego zgięcie kabla koncentrycznego pod kątem prostym powoduje nieprawidłowe odczyty, a po wyprostowaniu odczyty wracają do normy?
Skontaktuj się z nami w każdej chwili
Mieszkanie 10, 6/F, blok A, Hi-Tech Ind. Ctr. 5-21 Pak Tin Par St, Tsuen Wan, HK
Twoja wiadomość musi mieć od 20 do 3000 znaków!
