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油液监测在旋转机械故障诊断中的应用

油液监测在旋转机械故障诊断中的应用

作者:admin    来源:未知    发布时间:2020-06-18 10:20    浏览量:

  油液监测可以实现设备润滑状态的监测以及对磨损故障的诊断,通过对润滑油各种性能指标和油中磨损金属颗粒及污染产物的分析获取设备润滑和磨损状态的信息,再结合设备的其他相关数据,例如运行工况、摩擦副材料、维修记录、振动信息等进行综合分析以确定故障发生的部位、故障类型并预测故障发生的时间。
 

  下面通过对旋转机械开展油液等综合状态的监测,发现旋转机械轴承故障的诊断案例,表明油液监测分析技术在旋转机械预防维修及设备故障诊断中的重要作用。
 

  中海壳牌石油化工(广东惠州)有限公司应用油液监测分析方法发现冷凝泵驱动透平轴承磨损故障实例:
 

  中海壳牌石油化工(广东惠州)有限公司是一家大型的联合化工厂,拥有多种类型的旋转机械,包括压缩机、风机、透平、泵、搅拌机等近2500台。针对不同重要等级的转动设备,他们采用了不同的监测手段。对于通用旋转机械,采用离线振动监测系统,定期进行振动趋势记录及频谱分析,同时对拥有强制润滑回路及重要摩擦副的机组采用了润滑油定期监测分析技术。通过这样一系列的状态监测技术手段,大大的提高了设备的可靠性,降低了维修成本,为企业带来了巨大的经济效益。

  透平轴承磨损故障分析:PT-1901A机组(图1)是该公司用来驱动冷凝泵的小型蒸汽透平,由日本SHIN NIPDON Machinery 公司设计制造,该机型号为H-163,正常转速为1480r/min,额定功率75KW,转子采用水平剖分两瓣式滑动轴承支撑使用Shell Turbo T46透平油润滑。

  

 


 

  根据振动监测显示,该机运转一直都很平稳,振动速度值在1mm/s rms以下。某日该透平更换润滑油三天后,操作人员发现透平驱动端(DE)油液颜色发黑。接到报告后,他们立即测量透平的振动情况,同时采集油样送往实验室分析。在实验室中对待测油样进行预处理后,进行了理化性能和污染度分析,与Turbo T46新油相比,发现故障油样的粘度,总酸值稍有变化,但清洁度明显变差(表1)。



表1 油液分析数据表

  

 

  

油样来源

  

油样粘度40OC (mm2/s)

  

TAN

  

清洁度

  

故障油样(Turbo T46)

  

43.21

  

0.08

  

24/21

  

新油样 (Turbo T46)

  

47.64

  

0.07

  

13/10

  






通过光谱分析,发现油样中铁、铜、锡等元素含量很高(表2)。

表2 油液光谱分析数据表



油样来源

  

Fe

  

Cu

  

Sn

  

Ni

  

Zn

  

故障油样(Turbo T46)

  

112.6

  

45.3

  

347.6

  

37.0

  

1.9

  

新油样 (Turbo T46)

  

0.0

  

0.0

  

0.0

  

0.0

  

0.0

  
 

  在显微镜下观察油液鉄谱片,发现有大量的铁的黑色氧化物颗粒,以及钢和巴氏合金颗粒,表明轴承已经出现了异常的磨损征兆,而且磨损程度比较严重(图2)。

  


 

  图2 油液中的金属颗粒

  

为了进一步确认机组的状态,他们再次测量轴承的振动加速度,在振动加速度频谱图上发现了轴承故障产生的高频振动信息(图3)。
 

  


 

  综合油液监测分析和振动分析的结论,可以断定透平驱动端轴承出现了异常的磨损故障。透平停机拆卸轴承后发现,轴承内表面已经严重磨损(图4)。

  体会:同振动分析一样,油液监测分析也是旋转机械状态监测的一个有效工具。根据对设备故障的研究发现,超过50%的轴承类故障都与润滑有关。因此说,油液分析对状态监测故障诊断是非常重要的。油液分析甚至能够比振动分析在提前六个月的时间内监测到与磨损有关的故障。通过开展油液监测,能够发展完善公司的预防维修计划,对延长换油周期,延长机器寿命,减少动力和人工的消耗都起到不可缺少的作用。

  
 

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