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油液分析
机械故障诊断技术大作业
班级:
姓名:
学号:
第一题、
焦炉除尘风机是铁焦作业区的环保风机,其测点位置、振动值和振动趋势图如下,
试分析并回答下列问题:
1.该系统信号采样时采用的窗函数是哪种,有何特点;
2.试选择合适的方法分析风机的运行状态并给出需要采取的应对措施(要求给出相应的判断依据)。
图1风机及测点分布示意图
机组技术规格:
电机为6极异步电机
电机功率1100KW
电机转速约为985rpm
电机轴承类型:
6234CM、NU224CM。
表11#导焦风机振动值
设备
名称
测点
及方向
振动速度有效值(mm/s)
1月值
2月值
3月值
4月值
导
焦
电
机
风
机
①测点垂直
0.43
0.80
0.37
0.51
①测点水平
2.12
2.17
2.35
0.86
①测点轴向
1.17
1.83
1.48
0.75
②测点垂直
0.94
0.71
0.77
0.49
②测点水平
2.48
2.57
2.69
0.77
②测点轴向
1.94
1.71
1.88
0.58
③测点垂直
0.90
0.72
0.76
0.31
③测点水平
1.95
2.08
2.23
0.82
③测点轴向
1.36
1.89
2.74
0.61
④测点垂直
0.90
0.68
0.81
0.27
④测点水平
2.54
2.56
2.69
0.83
④测点轴向
1.63
1.63
1.86
0.66
图1测点2水平方向时域、频域波形
图2测点3水平方向时域、频域波形
解:
(1)该系统信号采样时采用的窗函数是汉宁(Hanning)窗又称升余弦窗,汉宁窗可以看作是3个矩形时间窗的频谱之和,从而使旁瓣互相抵消,消去高频干扰和漏能。
该函数按函数式从0缓慢地上升,直到中间点才上升到最大(有的是1,有的修正到1),再缓慢下降到终点0。
(2)表1为08年1月份以来该设备的振动值。
由表中数据可知,1月份以来该设备各测点水平方向的振动值有上升趋势,风机负荷侧的轴向振动也有所增大。
测点2、3波形图显示风机负荷侧振动以转频为主。
在一般情况下,当设备对中不良时,表现为联轴器两端轴向振动增大且以转频及其谐频为主。
该设备振动最大处在风机负荷测轴向,经仪器测试发现振动成份以转频为主,并且联轴器两端有近180度的相位差。
初步判断:
造成联轴器两端轴向振动大的原因是机组对中不良;风机两侧水平方向振动以转频为主,主要与风机转子不平衡有关。
风机水平方向振动值在几个月中持续增大,而轴向振动先是变化缓慢,3月风机负荷侧突然增大。
分析认为,该设备由于风机转子平衡状态持续劣化,从而引起联轴器对中明显变差,转子不平衡是其振动增大的根本原因。
根据上述分析,该设备由于风机转子平衡状态持续劣化,从而引起联轴器对中明显变差,转子不平衡是其振动增大的根本原因,建议现场点检对风机转子进行平衡校正。
第二题、
挤压机减速箱是石化行业常见的设备,该设备为重载设备,内部有大量斜齿轮,润滑油路为外部润滑,只有一个出油口和回油口,其铁谱定量分析数据及最后一次定性分析结果如下,试分析设备状态并回答以下问题:
1.下图1~3中W-G表示什么;
2.下图1~3中异常磨粒有哪几种并写出判断依据;
3.试选择合适的方法分析减速箱的运行状态并给出需要采取的应对措施(要求给出相应的判断依据)。
图1W-G400X
图2W-G400X
图3W-G400X
表1铁谱定量分析数据
日期
DL
DS
2013.01
110
51
2013.02
45
31
2013.03
182
74
2013.04
116
52
2013.05
44
31.9
2013.06
43.6
22.9
2013.07
62.8
31.8
2013.08
47.7
23.4
2013.09
17.7
7.8
2013.10
61.9
31.9
2013.11
37
20.1
2013.12
18.1
15.5
2014.01
14.5
13.4
2014.02
39.4
19.7
表22014.02铁谱定性分析结果
磨粒类型
成分
集中尺寸范围(μm)
最大尺寸(μm)
数量等级
铁系磨粒
正常磨粒
钢
<10
少量
擦伤磨粒
钢
30~40
50
个别
疲劳磨粒
疲劳磨粒
钢(个别带蓝色回火色)
35~50
250
个别
疲劳剥块
钢(个别带草黄色回火色)
25~30
100
个别
球粒
无
切削磨粒
无
氧化物
无
有色金属
铜(擦伤、剥落、疲劳)
50~75
110
少量
润滑剂产物
黄褐色透明颗粒
个别
外界污染物
纤维
个别
解:
(1)图1~3中W-G表示用白色反射光、绿色透射光照明观测。
(2)图1中异常磨粒呈球形,初步判定为球形磨粒。
图2中异常磨粒表面粗糙,为不规则轮廓边,初步判断为疲劳磨粒。
图3中异常磨粒表面存在明显划痕,初步判断为为擦伤磨粒。
(3)
由折线图可看出,在2013年2月,磨粒颗粒突然急剧增多,随后快速下降。
油液中可发现磨损磨粒,疲劳磨粒和铜磨粒。
分析为2月期间减速箱过载,齿面发生胶合,同时轴承垫瓦发生磨损。
此后过载消失,异常磨粒数量减少,但轴承运动不均匀,仍有异常磨粒产生。
第三题、
请以以下两个关键词为主题,自拟题目,完成一篇论文。
关键词:
油液分析技术;石化行业
1.两个关键词均需包含
2.字数2000~2500字
3.引用参考文献须按标准著录格式
4.严禁相互抄袭或抄袭现有文献
2014-2015年第一学期《过程装备故障诊断技术》科目论文
专业:
班级:
任课教师:
学号:
姓名:
成绩:
油液分析监测在石化设备维护方面的应用
摘要:
介绍油液监测技术的原理,重点阐述了四种油液分析技术在设备状态监测与故障诊断中的应用方法。
认为作为设备状态监测和故障诊断的重要手段,油液分析技术具有广阔的应用前景。
关键词:
油液分析;石化行业;设备管理;故障诊断
现代化石化企业为了极大限度地提高工业生产水平和经济效益,不断地向规模化和高技术含量发展,因此生产装置趋向大型化,高速高效化,自动化,和连续性.人们对设备的要求不仅是性能好,效率高,还要求在运行中少出故障。
随着科学技术的飞速发展设备状态监测与故障诊断技术成为设备管理安全生产,提高经济效益的有效手段。
同时也成为改革设备维修方式实行设备综合管理的主要技术之一而在设备状态监测和故障诊断工作中油液分析是极其重要的一项技术,采用油液分析技术相结合能够及时准确地掌握设备的运行状态对判断设备故障产生的根源十分有效可为设备维修提供科学依据并节省人力物力和财力提高企业的经济效益。
1、油液分析监测技术的介绍
油液分析技术又称设备磨损工况监测技术,它利用油液所携带的设备工况信息来对设备当前工作状况以及未来工作状况作出判断,从而为设备的正确维护提供了有效的依据,达到预防性维修的目的。
油液在设备中的各个运动部位循环流动时,设备的运行信息会在油液中留下痕迹,这些信息主要包括:
油液本身物理和化学性质的变化;油液中设备磨损颗粒的分布;油液中外侵物质的构成及分布。
油液分析技术,就是抽取在用油的油样并测定其劣化变质程度及油液中磨损磨粒的特性,来分析判断机械零件的磨损过程、部位、磨损机理、失效类型及磨损程度等,得到机械零部件的运转信息。
磨损磨粒的特性主要指磨粒的含量、尺寸、成分、形态、表面形貌及粒度分布等。
油样分析技术通常包括油液理化性能分析技术,铁谱分析技术,光谱分析技术,磁塞技术等。
2、油液分析监测对石化企业的意义
壳牌石油公司对机械故障作了分类统计:
在柴油机中,30%的故障是由于污染造成的,其中50%是由于磨损造成的。
对于齿轮来说,75%的故障是由于润滑不当、外来污染、腐蚀、轴承失效、维修不足和连续或短暂的超负荷运转造成的;其中51%的故障是与磨损有关,49%的故障是与过载有关。
对于滚动轴承来说,40%的故障是由于润滑不当造成的,其中有10%的故障是在轴承正常疲劳寿命期内发生的。
由此可见,维修是工业生产成本中一项巨大的支出,而建立有效地维修系统可大大减少维修时间和费用。
要实现这个目标,可以通过设备状态监测正确了解设备的运行状况从而及时作出判断。
而油样分析技术是借助对该系统有代表性油样的分析来实现机器状态监测和故障诊断的。
对大型石油化工联合企业,如果能够成立专门的油液检测中心,采用油液检测技术对大型机组进行有效监控,将会产生巨大的效益。
三、油液分析基本方法
目前,现场设备管理油液分析的技术方法主要包括常规理化指标分析、铁谱分析、元素光谱分析和红外光谱分析四种类型。
(1)常规理化指标分析
润滑油在工作中受高温高剪切作用,以及空气中氧气、氮气的存在,会发生氧化、硝化、硫化反应以及抗氧剂、抗磨剂的降解。
常规理化指标分析就是利用粘度/闪点/水分仪、滴定法、斑点试验等分析方法,对润滑油中的粘度、闪点、水分、总碱(酸)值、不溶物、氧化物、腐蚀度和污染度进行分析,从而确定油的可用度以及相关子系统故障及原因。
[1]
(2)元素光谱分析
元素光谱分析是一种通过检测油液中的元素原子、离子或分子,在受外界能量激发条件下以特定波长的光的形式释放出的能量强度来确定油液中金属元素浓度,进而判明机器相关摩擦副的磨损状况油液中污染成分的来源及污染水平或相关润滑油添加剂损耗程度的技术。
目前工作中可用于油液分析的光谱仪有原子发射光谱仪、火焰原子吸收光谱仪、电感耦合等离子原子发射光谱仪和射线荧光色谱仪等,其中原子发射光谱仪应用较为普遍。
(3)红外光谱分析
红外光谱分析是指利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。
将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上,某些特定波长的红外射线被吸收,形成这一分子的红外吸收光谱。
每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱,据此可以对分子进行结构分析和鉴定。
红外光谱分析方法主要用于润滑油中主要变质产物、污染物和添加剂的分析。
红外光谱分析技术能很好的获取油样性能参数的信息,从而确定润滑油性能和发动机状态。
采用红外光谱分析在用润滑油是一项快速、简便易行的油液状态检测方法。
但该项测试需要大量数据积累,目前来看还略显不足。
(4)铁谱分析
在各种机械设备中,由于金属表面间的相对运动使摩擦副表面不断产生大量的磨削碎片和微粒,即磨损颗粒。
对于有润滑油的摩擦副,磨损颗粒会进入润滑油中,其数量、尺寸、外貌、成分等却反映了不同的磨损方式和磨损过程,这些为分析诊断机械设备的运行状态提供了依据。
铁谱技术利用高梯度磁场的作用将机器摩擦副中产生的磨损颗粒从润滑油液中分离出来,并使其按照尺寸大小依次沉积在一显微基片上而制成铁谱片,然后置于铁谱显微镜或扫描电子显微镜下进行观察;或者按照尺寸大小依次沉积在一玻璃管内,通过光学方法进行定量检测,以获得摩擦副磨损过程的各类信息,从而分析机器的磨损机理和判断磨损的状态。
油液分析,作为一种预防性诊断技术,相对于其它的一些设备状态监测技术,有其自身的一些特点。
润滑对设备的运行是非常重要的。
良好的润滑可以提高设备的生产效率,并且可以延长设备的使用寿命。
润滑系统中,重中之重的是润滑油。
所以,对油液的检测是至关重要的。
通常,我们对油液的检测分为新油和在用油。
对新油的检测,可以保证油品的质量;对在用油的检测则是作为设备状态监测的一种手段。
在某些情况下,振动技术往往是不能对设备的运行状态做出准确的诊断的,而油液监测技术则很好地弥补了振动技术在此于低速重载、往复运动的机械设备中,如盾构机、岸吊、往复式压缩机等等。
在一些设备工况运行恶劣的环境中(如噪音大),也通常应用到油液监测技术。
此外,对于一些采用润滑油(脂)润滑,主要是磨损失效的设备,如轧钢机的液压系统,轧辊的油膜轴承等等,也常常应用油液监测。
四、石化企业开展油液监测工作所取得的成效
中国海洋石油总公司(以下简称中海油)是中国第三大国家石油公司,负责在中国海域对外合作开采海洋石油及天然气资源,是中国最大的海上油气生产商。
近年来,其属下6家海上钻井平台相继与广研检测合作,开展海上钻井平台设备的油液监测工作。
大大提高了海上钻井平台设备的安全可靠性。
附:
中国海洋石油有限公司下属企业与广研检测合作一览表
编号
中国海洋石油有限公司下属企业名称
监测设备数量(台)
监测开始时间
1
中海油ACT操作者集团
175
2002年7月
2
中海油康菲石油中国有限公司
94
2002年12月
3
中海油番禺作业公司
97
2003年1月
4
中海壳牌石油化工有限公司
143
2006年8月
5
中海油崖城作业公司
26
2006年9月
五、油液监测技术发展的现状和趋势
油液监测技术在国外已经被广泛应用,在国内也越来越受到人们的重视,目前,油液监测技术在汽车,港口,石化,冶金,制气,化工,石油开采,运输,水泥,电力等行业的大型压力机,大型减速箱,高精度伺服液压系统,大型燃气透平机,大型水轮机组等关键设备的润滑磨损状态分析中发挥着重要作用。
一些大型的公司重点发展油液监测技术。
一方面,积极筹建自己的油液检测实验室,另一方面,加大力度培养油液监测方面的专业技术人员,
现代社会是一个信息化社会,对油液进行实时监测更符合企业对设备的管理和维护的要求。
另外,随着人工智能技术在设备状态监测中的兴起,油液监测技术未来会朝着远程化,智能化的方向发展。
参考文献:
[1]杨振华油液分析状态监测技术及其在设备维修管理中的应用2006
(1)
[2]孙志伟宣征南基于油液分析的石化设备监测方法的实验研究[J].广东石油化工学院学报,2013,23
(1):
42-45
[3]李东应用现代油液分析诊断技术提高设备润滑管理水平[J].石油化工设备技术,2000,21(6):
47-49
[4]王国庆润滑油液监测技术现状与发展[J].润滑油,2004,19(5):
7-11
[5]姜海涛等.油液分析技术及应用【J】.科技致富向导,2012,(33):
361-368.
[6]田莉等.油田大型设备的油液监测分析【J】.中国设备工程,2005,(09):
44-45.
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