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摘要：概述设备状态监测与故障诊断技术的含义及作用，重点论述设备振动监测技术在水泥设备的应用及取得的较好的技术经济效果 。介绍设备振动监测技术使用方法及步骤，指出振动监测与故障诊断技术是今后设备管理工作必要的手段和方法之一。
关键词：测振；诊断技术；水泥设备；应用
Abstract: the meaning and function of equipment condition monitoring and fault diagnosis technology, focuses on the equipment vibration monitoring technology in the application of cement equipment and obtained the good technical and economic effect. Introduction and steps of equipment vibration monitoring technique using method, pointed out that the vibration monitoring and fault diagnosis technology is one of the necessary means and methods of equipment management in the future.
Keywords: vibration; diagnosis; cement equipment; application
中图分类号：T7.26 文献标识码：B文章编号：
一、设备状态监测与故障诊断技术的含义及作用
设备诊断技术，就是“在设备运行中或基本不拆卸全部设备的情况下，掌握设备运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测预报未来状态的技术”。这个定义是中国机械工程协会于1983年根据国外经验和国内现状提出的。
状态监测与故障诊断的区别：状态监测是简易诊断，识别有无故障；明确故障严重程度，作出故障趋势分析，属于定性诊断，由设备维修人员在现场进行；故障诊断是精密诊断，确定故障部位和故障原因，提出维修建议，属于定量诊断，由设备诊断人员在现场或诊断中心进行。
状态监测与故障诊断技术是防止事故和计划外停机的有效手段，是设备维修的发展方向。状态监测与故障诊断是预知维修的实现基础和决策依据，其可靠性保证预知维修的正确性，状态监测自动化程度决定预知维修效率。该技术的突出优点是：防止不足维修而导致设备事故；避免过剩维修而造成浪费；提高设备使用合理性、运行安全性和经济性；实现设备使用、维修、生产的现代化。如，日本采用这项技术后，设备事故率减少75％，维修费用降低25％～50％；英国对该技术的成功运用，使其收益的2000个工厂每年节省维修费用3亿英镑，收益为投入的6倍。
设备的运行信号是十分复杂繁多的，物理的、化学的等等。相应地，设备诊断技术的工作手段也较多，主要工作手段按照状态信号的物理特征可分为10种：
振动—适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等；
温度（红外）—适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等；
油液（铁谱）—适于润滑系统、有摩擦副的传动系统、电力变压器等；
声发射—适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等；
无损检测—采用物理化学方法，用于关键零部件的故障检测；
压力—适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器等；
强度—适用于工程结构、起重机械、锻压机械等；
表面状态—适用于设备关键零部件表面检查和管道内孔检查等；
工况指标—适用于流程工业和生产线上的主要设备等；
电气参数—适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。
在所有监测参数中，振动是反映设备状态最为敏感的参数，即使设备状态发生微小的变化也往往能从振动的变化中反映出来。机械振动诊断就是通过测量分析机器的振动信号获取有关状态信息，来判断其状态的一种现代化设备管理方法。振动诊断与其它设备诊断方法相比具有很大的优越性。目前，振动诊断技术无论在理论上还是方法上都比较成熟，振动测量分析都是采用仪器操作完成，简单方便，容易学习掌握。同时机器发出的振动现象与其状态有着良好的对应关系。据统计，机械设备在发生事故的早期（隐患阶段）通过振动明显增大反映出来的例子占70％左右。所以，振动诊断方法普遍适用于各行各业，应用十分广泛。在现场实施测量诊断时不需要停机拆卸，既不麻烦，又不影响生产；同时开展振动诊断所需的投资也不大。
因此，振动诊断在各种诊断方法的运用中所占比例最大，一般达到60～70％。从振动监测与诊断着手，就意味着一开始就在状态监测与故障诊断上覆盖了三分之二的设备隐患，可促使我们尽早尽快地运用起这门先进的技术，使企业直接见到经济效益。
二、设备振动监测技术在水泥设备的应用
吉林亚泰水泥公司对这项技术的推广是比较重视的，早在1994年公司投产后就购置了简易测振仪，并结合本企业的实际生产情况，按照《设备管理规程》对状态监测工作的指导性要求，对一些振动大的隐患部位进行测试，作为人的感官的辅助手段；
从97年起就用简易测振仪对部分主机设备进行不定期的振动监测，并依据ISO2372振动标准要求，对设备振动状态进行定性，分出“A、B、C、D”四个不同程度的振动等级，再以此为据对重点隐患部位的加强监控和维修准备。这个阶段仍属于简易诊断阶段（振动监测阶段）；
2001年3月，购置了北京振通所的“振通904”，该仪器是以频谱分析为基础的，可以分析出设备振动的故障特征频率，为振动诊断工作人员的原因分析提供更准确的依据，使我们步入了精密診断阶段。对设备的不平衡、不对中、轴承、齿轮故障均能进行及时有效的监测与诊治。通过对这些先进监测手段的采用，能够在设备故障的早期以最低的维护费用恢复设备的技术性能，取得显著的经济效益。十年来，在采用振动监测与分析系统后，我们成功地诊断出多起主机设备故障，主要有：二线原料磨主电机和主减速机之间齿形联轴器故障诊断；二线原料磨排风机电机轴承内圈松动故障诊断；一线窑头风机叶轮不平衡故障诊断；一线窑尾风机叶轮与轴配合松动故障；二线煤磨主减速机高速级轴承和齿轮故障诊断；三线煤磨开式齿轮啮合故障诊断；一线水泥磨主减速机齿轮故障诊断；一线煤磨36D风机故障诊断及单面动平衡。
这里仅举如下一起成功的诊断案例：
一线煤磨36D风机故障诊断及单面动平衡
故障现象监测：一线煤磨36D风机在2003年中作了叶片耐磨处理，在后期的使用中，风机振动逐日加大，于2003年11月振值高达14.6mm/s，超过停机值（7.1mm/s）的二倍，已危及到正常生产。
故障机理诊断：减速机、电机和小齿轮均在25Hz处有明显的第一峰值，同时在50Hz、75Hz处也出现明显的峰值。经计算，25Hz是风机转频，则50Hz、75H就是二倍频和三倍频。因此，怀疑风机叶片上的耐磨涂料出现剥落而导致不平衡现象，也不能排除联轴器存在不对中现象，以及基础存在松动现象。
故障处理方法：根据对风机的振动故障特征频率的分析和检测结果，发现风机叶轮上的耐磨涂料出现局部剥落现象；电机比风机高1mm；风机地脚螺栓明显松动。我们根据这些情况，在现场作了如下处理：
（1）对风机进行了单面动平衡工作，在风机叶轮上加配重180克；
（2）将电机底座减垫1mm，联轴器重新找正；
（3）风机四个地脚螺栓拧紧，其中一个螺栓搬动两个螺距。
效果评价： 在作完一遍单面动平衡后振动降至7.2mm/s，在处理完基础松动和联轴器不对中问题后，整机的振动最终降至1.4mm/s，较原来的14.6mm/s降低十倍，总体效果十分显著。
三、设备振动监测技术使用方法及步骤
1．设备状态监测工作开展方法：
（1）信息采集：采集被诊断对象所表征的一切有用的信息；
（2）分析处理：将采集的信息通过一定的方法进行变换处理，从不同的角度获取最敏感、最直观、最有用的特征信息；
（3）故障诊断：对设备运行状态的识别、判断和预报。
2．开展状态监测工作的步骤：
确定实施状态监测的设备，选择好每台设备的具体监测点，做好标记，并把设备和监测点进行不重复的编号；并配套制定了《水泥公司振动监测点的编号方法与对照表及设备文件命名方法》和《常用振动监测点一览表》，对设备的监测部位和周期进行了规定；
选定状态监测参数，如振动速度、振动加速度等；
确定测点位置和测定方向，如水平X、垂直Y、轴向Z；
确定测试周期；
确定判别标准，如绝对标准、相对标准或类比标准等；
确定基准和频带；
确定测试方法，如离线、在线等；
设备劣化趋势分析。
把上述选定和编制的设备编号、测点编号、判别标准等基础参数全部输入微机的振动监测分析软件系统中。
3．开展设备振动监测工作的注意事项
设备状态监测工作是通过数据的有效管理实现的，若要使数据间的比较有意义,则必须作到“七个相同”，即设备相同、测点相同、参数相同、方向相同、工況相同、基准（指标定）相同、频带（传感器附着方式）相同等。此外还要注意如下几点事项：
在设备运行状态比较良好的时候（新安装好或大修后能够确认工作状态良好时）用测振仪连续对确定的测点进行多次测量（最好能测20次以上，每次测量最好能间隔一段时间，传感器也应取下后再放上）。然后计算其平均值。
测定点一经确定之后，就要经常在同一点进行测定。这要求在测定点上作出记号（如使用油漆或用钢针打出定位孔）。尤其对于环境条件差的场合，这一点更加重要，在测高频振动时，曾经出现过测定点偏移几毫米后，测定值相差2～3倍的情况。
在状态监测工作中，应尽量在三个方向上进行测量，至少在工作的初期应该如此。
低频振动常常具有方向性（如不平衡在水平方向上，不同轴在轴向上，松动在垂直方向上比较容易发生）。
四、结束语
随着科学技术的发展与进步，现代化设备监测仪器的技术性能会越来越高、实际操作相对越来越简单实用，将这些有效的设备管理手段和方法更广范地应用于实际工作中，实现设备管理手段和方法创新，保证设备安全、经济、稳定的运行，对企业的增效节资、降低成本是不错的选择。
关键词：测振；诊断技术；水泥设备；应用
Abstract: the meaning and function of equipment condition monitoring and fault diagnosis technology, focuses on the equipment vibration monitoring technology in the application of cement equipment and obtained the good technical and economic effect. Introduction and steps of equipment vibration monitoring technique using method, pointed out that the vibration monitoring and fault diagnosis technology is one of the necessary means and methods of equipment management in the future.
Keywords: vibration; diagnosis; cement equipment; application
中图分类号：T7.26 文献标识码：B文章编号：
一、设备状态监测与故障诊断技术的含义及作用
设备诊断技术，就是“在设备运行中或基本不拆卸全部设备的情况下，掌握设备运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测预报未来状态的技术”。这个定义是中国机械工程协会于1983年根据国外经验和国内现状提出的。
状态监测与故障诊断的区别：状态监测是简易诊断，识别有无故障；明确故障严重程度，作出故障趋势分析，属于定性诊断，由设备维修人员在现场进行；故障诊断是精密诊断，确定故障部位和故障原因，提出维修建议，属于定量诊断，由设备诊断人员在现场或诊断中心进行。
状态监测与故障诊断技术是防止事故和计划外停机的有效手段，是设备维修的发展方向。状态监测与故障诊断是预知维修的实现基础和决策依据，其可靠性保证预知维修的正确性，状态监测自动化程度决定预知维修效率。该技术的突出优点是：防止不足维修而导致设备事故；避免过剩维修而造成浪费；提高设备使用合理性、运行安全性和经济性；实现设备使用、维修、生产的现代化。如，日本采用这项技术后，设备事故率减少75％，维修费用降低25％～50％；英国对该技术的成功运用，使其收益的2000个工厂每年节省维修费用3亿英镑，收益为投入的6倍。
设备的运行信号是十分复杂繁多的，物理的、化学的等等。相应地，设备诊断技术的工作手段也较多，主要工作手段按照状态信号的物理特征可分为10种：
振动—适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等；
温度（红外）—适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等；
油液（铁谱）—适于润滑系统、有摩擦副的传动系统、电力变压器等；
声发射—适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等；
无损检测—采用物理化学方法，用于关键零部件的故障检测；
压力—适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器等；
强度—适用于工程结构、起重机械、锻压机械等；
表面状态—适用于设备关键零部件表面检查和管道内孔检查等；
工况指标—适用于流程工业和生产线上的主要设备等；
电气参数—适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。
在所有监测参数中，振动是反映设备状态最为敏感的参数，即使设备状态发生微小的变化也往往能从振动的变化中反映出来。机械振动诊断就是通过测量分析机器的振动信号获取有关状态信息，来判断其状态的一种现代化设备管理方法。振动诊断与其它设备诊断方法相比具有很大的优越性。目前，振动诊断技术无论在理论上还是方法上都比较成熟，振动测量分析都是采用仪器操作完成，简单方便，容易学习掌握。同时机器发出的振动现象与其状态有着良好的对应关系。据统计，机械设备在发生事故的早期（隐患阶段）通过振动明显增大反映出来的例子占70％左右。所以，振动诊断方法普遍适用于各行各业，应用十分广泛。在现场实施测量诊断时不需要停机拆卸，既不麻烦，又不影响生产；同时开展振动诊断所需的投资也不大。
因此，振动诊断在各种诊断方法的运用中所占比例最大，一般达到60～70％。从振动监测与诊断着手，就意味着一开始就在状态监测与故障诊断上覆盖了三分之二的设备隐患，可促使我们尽早尽快地运用起这门先进的技术，使企业直接见到经济效益。
二、设备振动监测技术在水泥设备的应用
吉林亚泰水泥公司对这项技术的推广是比较重视的，早在1994年公司投产后就购置了简易测振仪，并结合本企业的实际生产情况，按照《设备管理规程》对状态监测工作的指导性要求，对一些振动大的隐患部位进行测试，作为人的感官的辅助手段；
从97年起就用简易测振仪对部分主机设备进行不定期的振动监测，并依据ISO2372振动标准要求，对设备振动状态进行定性，分出“A、B、C、D”四个不同程度的振动等级，再以此为据对重点隐患部位的加强监控和维修准备。这个阶段仍属于简易诊断阶段（振动监测阶段）；
2001年3月，购置了北京振通所的“振通904”，该仪器是以频谱分析为基础的，可以分析出设备振动的故障特征频率，为振动诊断工作人员的原因分析提供更准确的依据，使我们步入了精密診断阶段。对设备的不平衡、不对中、轴承、齿轮故障均能进行及时有效的监测与诊治。通过对这些先进监测手段的采用，能够在设备故障的早期以最低的维护费用恢复设备的技术性能，取得显著的经济效益。十年来，在采用振动监测与分析系统后，我们成功地诊断出多起主机设备故障，主要有：二线原料磨主电机和主减速机之间齿形联轴器故障诊断；二线原料磨排风机电机轴承内圈松动故障诊断；一线窑头风机叶轮不平衡故障诊断；一线窑尾风机叶轮与轴配合松动故障；二线煤磨主减速机高速级轴承和齿轮故障诊断；三线煤磨开式齿轮啮合故障诊断；一线水泥磨主减速机齿轮故障诊断；一线煤磨36D风机故障诊断及单面动平衡。
这里仅举如下一起成功的诊断案例：
一线煤磨36D风机故障诊断及单面动平衡
故障现象监测：一线煤磨36D风机在2003年中作了叶片耐磨处理，在后期的使用中，风机振动逐日加大，于2003年11月振值高达14.6mm/s，超过停机值（7.1mm/s）的二倍，已危及到正常生产。
故障机理诊断：减速机、电机和小齿轮均在25Hz处有明显的第一峰值，同时在50Hz、75Hz处也出现明显的峰值。经计算，25Hz是风机转频，则50Hz、75H就是二倍频和三倍频。因此，怀疑风机叶片上的耐磨涂料出现剥落而导致不平衡现象，也不能排除联轴器存在不对中现象，以及基础存在松动现象。
故障处理方法：根据对风机的振动故障特征频率的分析和检测结果，发现风机叶轮上的耐磨涂料出现局部剥落现象；电机比风机高1mm；风机地脚螺栓明显松动。我们根据这些情况，在现场作了如下处理：
（1）对风机进行了单面动平衡工作，在风机叶轮上加配重180克；
（2）将电机底座减垫1mm，联轴器重新找正；
（3）风机四个地脚螺栓拧紧，其中一个螺栓搬动两个螺距。
效果评价： 在作完一遍单面动平衡后振动降至7.2mm/s，在处理完基础松动和联轴器不对中问题后，整机的振动最终降至1.4mm/s，较原来的14.6mm/s降低十倍，总体效果十分显著。
三、设备振动监测技术使用方法及步骤
1．设备状态监测工作开展方法：
（1）信息采集：采集被诊断对象所表征的一切有用的信息；
（2）分析处理：将采集的信息通过一定的方法进行变换处理，从不同的角度获取最敏感、最直观、最有用的特征信息；
（3）故障诊断：对设备运行状态的识别、判断和预报。
2．开展状态监测工作的步骤：
确定实施状态监测的设备，选择好每台设备的具体监测点，做好标记，并把设备和监测点进行不重复的编号；并配套制定了《水泥公司振动监测点的编号方法与对照表及设备文件命名方法》和《常用振动监测点一览表》，对设备的监测部位和周期进行了规定；
选定状态监测参数，如振动速度、振动加速度等；
确定测点位置和测定方向，如水平X、垂直Y、轴向Z；
确定测试周期；
确定判别标准，如绝对标准、相对标准或类比标准等；
确定基准和频带；
确定测试方法，如离线、在线等；
设备劣化趋势分析。
把上述选定和编制的设备编号、测点编号、判别标准等基础参数全部输入微机的振动监测分析软件系统中。
3．开展设备振动监测工作的注意事项
设备状态监测工作是通过数据的有效管理实现的，若要使数据间的比较有意义,则必须作到“七个相同”，即设备相同、测点相同、参数相同、方向相同、工況相同、基准（指标定）相同、频带（传感器附着方式）相同等。此外还要注意如下几点事项：
在设备运行状态比较良好的时候（新安装好或大修后能够确认工作状态良好时）用测振仪连续对确定的测点进行多次测量（最好能测20次以上，每次测量最好能间隔一段时间，传感器也应取下后再放上）。然后计算其平均值。
测定点一经确定之后，就要经常在同一点进行测定。这要求在测定点上作出记号（如使用油漆或用钢针打出定位孔）。尤其对于环境条件差的场合，这一点更加重要，在测高频振动时，曾经出现过测定点偏移几毫米后，测定值相差2～3倍的情况。
在状态监测工作中，应尽量在三个方向上进行测量，至少在工作的初期应该如此。
低频振动常常具有方向性（如不平衡在水平方向上，不同轴在轴向上，松动在垂直方向上比较容易发生）。
四、结束语
随着科学技术的发展与进步，现代化设备监测仪器的技术性能会越来越高、实际操作相对越来越简单实用，将这些有效的设备管理手段和方法更广范地应用于实际工作中，实现设备管理手段和方法创新，保证设备安全、经济、稳定的运行，对企业的增效节资、降低成本是不错的选择。