状态监测与故障诊断技术在制冷机组运行管理中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种状态监测与故障诊断技术在制冷机组运行管理中的应用，在设备故障初期，其振动都会发生变化，如振动幅值变化、振动频率变化、振动相位变化等。利用这一特征，与振动有关的参数被广泛的作为表征动转设备状态的特征参数。同时参考温度、压力、油压、油温润滑参数及电流等参数。对这些参数进行记录、整理、分析可掌握设备运行状况，有效解决了制冷机组突发停机故障影响正常生产的问题，及时发现故障隐患并制定科学合理的检修计划及方案，避免破坏性故障的发生，提高设备运行可靠性和稳定性，降低检修费用。

Application of Condition Monitoring and Fault Diagnosis Technology in Operation Management of Refrigeration Units

The invention discloses the application of condition monitoring and fault diagnosis technology in the operation and management of refrigeration units. In the initial stage of equipment failure, the vibration will change, such as vibration amplitude change, vibration frequency change, vibration phase change, etc. Using this characteristic, the parameters related to vibration are widely used as the characteristic parameters to characterize the state of dynamic rotating equipment. At the same time, reference temperature, pressure, oil pressure, oil temperature lubrication parameters and current parameters. Recording, sorting out and analyzing these parameters can grasp the operation status of the equipment, effectively solve the problem that the sudden shutdown of refrigeration units affects normal production, timely discover the hidden trouble and formulate a scientific and reasonable maintenance plan and plan, avoid the occurrence of destructive failure, improve the reliability and stability of the equipment operation, and reduce the maintenance cost.

【技术实现步骤摘要】
状态监测与故障诊断技术在制冷机组运行管理中的应用
状态监测与故障诊断技术是现代设备管理的主要方法之一，它的应用对保证设备长周期稳定运行，避免突发停车故障非常重要。
技术介绍
制冷机组多为发生故障无法正常运行后进行停车检修，此时设备故障较为严重，且主要部件损坏需更换，造成停车时间长，检修费用高。如何及早发现故障隐患并制定科学合理的检修计划及方案，成为降低检修费用、缩短停车时间的关键。
技术实现思路
在设备故障初期，其振动都会发生变化，如振动幅值变化、振动频率变化、振动相位变化等。利用这一特征，与振动有关的参数被广泛的作为表征动转设备状态的特征参数。同时参考温度、压力、油压、油温润滑参数及电流等参数。对这些参数进行记录、整理、分析可掌握设备运行状况，据此制定维护检修计划。避免破坏性故障的发生，提高设备运行可靠性和稳定性。本专利技术采用的技术方案是：状态监测与故障诊断技术在制冷机组运行管理中的应用，包括振动参数分析与故障诊断及运行参数监测与故障诊断；所述的振动参数分析与故障诊断包括：1)测点布置、2)数据采集和处理、3)故障现象监测、4)趋势分析，依据设备历史数据绘制出设备状态变化曲线，并根据振动变化趋势，全面准确分析判断设备运行状态，预知设备尚可安全运行期限，推测设备在何时达到某种状态，及何时进行检修；运行参数监测与故障诊断通过故障典型现象，分析诊断方法及解决方案，其中故障典型现象包括带油；回液且无法正常加载卸载；排气温度高、轴功率升高。进一步的，1)中测点选轴承所在部位，包括垂直、轴向、水平的三个位置，测点一旦选定应做上标记，以确保每次监测时都是从同一位置获取信号，测量仪器若为一体时，探头应与测量方向一致，角度偏斜不得超过100。进一步的，2)数据采集和处理包括：2.1测试参数选择选用旋转机械振动烈度即轴承振动速度的均方根值Vrms作为评定标准，分析设备的基础松动、转子不平衡、转子弯曲、动静件摩擦、不对中、油膜涡动与振荡等低中频故障；选用加速度的冲击脉冲dB值分析、度量轴承损怀、碰撞冲击的高频故障；2.2监测周期：正常情况为1次/2周，发现振动明显增大等异常情况下，因故障隐患可能扩展很快应适当缩短监测周期，以及时监测设备运行状况，避免突发故障；2.3基准级值的确定：根据设备振动与设备结构、转轴与机壳间的机械阻尼、安装条件、运行工况、监测方法诸多因素，对所测数据作数理统计的方法制定基准级值，即在相同工况下设备运行正常时，对设备同一部位进行测量，并把其中大多数较低振动级值的平均值作为基准级值；2.4振动烈度界限值：在＜1KHz范围内按等级间比例1：1.6，振动烈度等级差值为4dB确定振动界限值，速度级值范围的状态评价：＜1.1mm/s优良区，1.1-1.76mm/s良好区，1.76-2.82mm/s允许区，2.82-4.5mm/s报警区，＞4.5mm/s危险区。进一步的，带油故障现象包括①能级100％时视液镜处可见浅黄色细小泡沫；②油分离器出口侧油位高；③排气温度降低；④压缩机进口止回阀以下结冰霜，制冷量降低。进一步的，回液且无法正常加载卸载故障现象包括①排气温度明显降低，低于正常值15℃以上，吸气过热度为负值，且压缩机整体结冰霜；②控制回路正常，能级调节四通电磁阀动作，但无法加载卸载。进一步的，排气温度高、轴功率升高故障现象包括排气温度高于正常值10℃及以上，运行电流升高4％及以上。本专利技术的有益效果是：有效解决了制冷机组突发停机故障影响正常生产的问题，及时发现故障隐患并制定科学合理的检修计划及方案，检修费用降低15％，同时稳定运行周期提高20％。附图说明图1为轴承振动测点布置图。图2为一定时间内的振动趋势图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。一、振动参数分析与故障诊断：1.设备简介及测点布置LG20CF2B620(标准工况制冷量617.9kw，轴功率175kw，工频：49.5Hz，)型制冷机组，该冷冻机组双螺杆压缩机利用膜片弹性联轴器与电机相连。测点通常选设备振动敏感部位即轴承所在部位(包括垂直、轴向、水平的三个位置)。测点一旦选定应做上标记，以确保每次监测时都是从同一位置获取信号。测量仪器若为一体时，探头应与测量方向一致，角度偏斜不得超过100。压力应保持在10N左右，若为铁磁性的探头，磁力应大于160N。电机、机体前后轴承振动测点布置如图1所示。2.数据采集和处理2.1测试参数选择：根据ISO3945-1985，选用旋转机械振动烈度即轴承振动速度的均方根值(有效值)Vrms作为评定标准，分析设备的基础松动、转子不平衡、转子弯曲、动静件摩擦、不对中、油膜涡动与振荡等低中频故障。选用加速度的冲击脉冲(dB值)分析、度量轴承损怀、碰撞冲击的高频故障。2.2监测周期：正常情况为1次/2周，发现振动明显增大等异常情况下，因故障隐患可能扩展很快应适当缩短监测周期，以及时监测设备运行状况，避免突发故障。2.3基准级值的确定：在实践中发现设备振动与设备结构、转轴与机壳间的机械阻尼、安装条件、运行工况、监测方法等诸多因素密切相关，特别是对于大机组影响因素较多。结合化工厂设备特点采用相对标准，对所测数据作数理统计的方法制定基准级值。即在相同工况下设备运行正常时，对设备同一部位进行测量，并把其中大多数较低振动级值的平均值作为基准级值。按以上方法电机的基准级值为1.1mm/s。2.4振动烈度界限值：根据ISO3945-1985，在＜1KHz范围内按等级间比例1：1.6，振动烈度等级差值为4dB确定振动界限值。速度级值范围的状态评价：＜1.1mm/s优良区，1.1-1.76mm/s良好区，1.76-2.82mm/s允许区，2.82-4.5mm/s报警区，＞4.5mm/s危险区。3.故障现象监测中发现电机前后轴承振动出现增大趋势，其中联轴器侧增幅明显，1A测点振动增至基准级值的1.8倍，其次2H增至1.7倍、3V增至1.5倍。设备随可安全运转但存在故障隐患，故障处于发生、发展阶段，应加强监测。4.趋势分析状态标准将设备状态分为若干级，但设备状态的变化是连续的，即一台振幅稍低于某一分级线的设备其运行状态并不一定比振幅稍高于此线的设备好的多，因此需在此基础上，进行趋势分析，即依据设备历史数据绘制出设备状态变化曲线，并根据振动变化趋势，全面准确分析判断设备运行状态，预知设备尚可安全运行期限，推测设备在何时达到某种状态，及何时进行检修。通过对1A、2H、3V三测点的监测，振动趋势如2图所示。由图2可知：6月14日-8月23日1A振动≤2.6mm/s，在允许区，处于轻度异常状态，振动曲线平缓，没有随运行时数的延长而明显增大趋势，相对稳定尚可安全运行。8月27日1A振动升至3.0mm/s，达报警区，设备处于异常状态，趋势曲线变得陡斜，振动增幅明显，同时轴向和垂直向振动亦出现明显增大趋势，表明故障隐患加剧，缩短监测周期1次/3-5天，严密监测裂化度。根据我们的监测经验，设备运行状态达报警区后故障特征频谱明显，容易分析诊断故障原因，进行频谱分析，并据此制定检修方案。9月17日1A振动增至4.5mm/s，达故障发生临界状态，应及时停机检修，否则将发生轴瓦磨损、转子弯曲、压缩机轴封损坏等破坏性故障。二、运行参数监测与故障诊断：选取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.状态监测与故障诊断技术在制冷机组运行管理中的应用，其特征是：包括振动参数分析与故障诊断及运行参数监测与故障诊断；所述的振动参数分析与故障诊断包括：1)测点布置、2)数据采集和处理、3)故障现象监测、4)趋势分析，依据设备历史数据绘制出设备状态变化曲线，并根据振动变化趋势，全面准确分析判断设备运行状态，预知设备尚可安全运行期限，推测设备在何时达到某种状态，及何时进行检修；运行参数监测与故障诊断通过故障典型现象，分析诊断方法及解决方案，其中故障典型现象包括带油；回液且无法正常加载卸载；排气温度高、轴功率升高。

【技术特征摘要】
1.状态监测与故障诊断技术在制冷机组运行管理中的应用，其特征是：包括振动参数分析与故障诊断及运行参数监测与故障诊断；所述的振动参数分析与故障诊断包括：1)测点布置、2)数据采集和处理、3)故障现象监测、4)趋势分析，依据设备历史数据绘制出设备状态变化曲线，并根据振动变化趋势，全面准确分析判断设备运行状态，预知设备尚可安全运行期限，推测设备在何时达到某种状态，及何时进行检修；运行参数监测与故障诊断通过故障典型现象，分析诊断方法及解决方案，其中故障典型现象包括带油；回液且无法正常加载卸载；排气温度高、轴功率升高。2.根据权利要求1所述的状态监测与故障诊断技术在制冷机组运行管理中的应用，其特征是：1)中测点选轴承所在部位，包括垂直、轴向、水平的三个位置，测点一旦选定应做上标记，以确保每次监测时都是从同一位置获取信号，测量仪器若为一体时，探头应与测量方向一致，角度偏斜不得超过100。3.根据权利要求1所述的状态监测与故障诊断技术在制冷机组运行管理中的应用，其特征是：2)数据采集和处理包括：2.1测试参数选择选用旋转机械振动烈度即轴承振动速度的均方根值Vrms作为评定标准，分析设备的基础松动、转子不平衡、转子弯曲、动静件摩擦、不对中、油膜涡动与振荡等低中频故障；选用加速度的冲击脉冲dB值分析、度量轴承损怀、碰撞冲击的高频故障；2.2监测周期：正常情况为1次/2周，发现振动明显增大等异常情况下，因故障隐患可能扩展很快应适当...

【专利技术属性】
技术研发人员：张巍，张传彬，周允娇，朱华贵，冯克俊，
申请(专利权)人：天津长芦汉沽盐场有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津,12