作者：董本剛 羅克韋爾自動化（中國）有限公司
一、 概述
隨著現(xiàn)代化企業(yè)更加重視智能安全可持續(xù)生產(chǎn)，對機械設備實施預測維修工作的要求就越來越高了?；跔顟B(tài)監(jiān)測的預測維修可以幫助企業(yè)最大程度地減少非計劃停機，努力保障設備安全穩(wěn)定長周期滿負荷優(yōu)質地運行。還可以幫助企業(yè)主觀地安排維修計劃和做好維修前的準備，從而縮短維修周期，提高維修效果。狀態(tài)監(jiān)測也由以往的機組保護和預測維修延伸到生產(chǎn)保障和質量檢驗。
狀態(tài)監(jiān)測能幫助企業(yè)解決的問題是：了解關鍵設備和重點設備當前的運行狀況、判斷被監(jiān)測機器的狀態(tài)變化趨勢、診斷被監(jiān)測機器故障的發(fā)生部位和故障的嚴重程度，以及檢查和驗收大修或臨時維修的效果。實現(xiàn)對設備故障的早知道、早預報、早診斷，把故障消滅在萌芽之中。狀態(tài)監(jiān)測是提高設備運行完好率、減少設備停機時間及降低維修成本。
狀態(tài)監(jiān)測廣泛應用在諸如電力、石油化工、冶金、水/污水、交通運輸（地鐵、船舶及港口）、礦山等，對關鍵或重要的轉動設備，如電動機、發(fā)電機、汽輪機、風機、泵、齒輪箱等進行監(jiān)測分析和診斷。
羅克韋爾自動化自2000年并購了恩泰克公司后，一直致力于使狀態(tài)監(jiān)測能夠更多更快地融入工業(yè)自動化領域。完善了集成狀態(tài)監(jiān)測的解決方案，以滿足各個行業(yè)的不同應用需求。羅克韋爾自動化狀態(tài)監(jiān)測的特點和優(yōu)勢是：
集成了振動、溫度、油液、過程量等多種監(jiān)測參數(shù)；可提供滿足API670標準的完整的TSI監(jiān)測方案；
集成了離線監(jiān)測、在線實時監(jiān)測和在線自動巡檢三種監(jiān)測方式，系統(tǒng)共享軟件平臺，可覆蓋所有重要的設備的監(jiān)測需求；
集成了DeviceNet/ControlNet/EtherNet網(wǎng)絡，與Logix和FactoryTalk無縫連接，使運行人員可以和維修人員同步獲取機器信息，參與機組保護、生產(chǎn)保障、預測維修和質量檢驗工作；
在羅克韋爾自動化的過程自動化控制PlantPAx, 智能馬達控制MCC, 中壓MV產(chǎn)品應用中都能無縫集成狀態(tài)監(jiān)測，共享系統(tǒng)的控制和顯示平臺，降低系統(tǒng)的總體配置成本，方便系統(tǒng)維護和使用。
二、 離線監(jiān)測系統(tǒng)的組成
離線監(jiān)測系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)采集器、傳感器、分析診斷軟件組成?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和對數(shù)據(jù)分析診斷要由技術人員來完成。
Dynamix 2500數(shù)據(jù)采集器是羅克韋爾自動化最新推出的實時的多通道的頻譜分析儀及數(shù)據(jù)采集器（簡稱數(shù)據(jù)采集器），用于電機、泵、風機、齒輪箱等旋轉設備的預測維修和振動診斷。具備測量、處理、顯示和存儲等強大的分析功能。既可以獨立做分析儀器，又可以EMONITOR軟件聯(lián)用組成離線監(jiān)測系統(tǒng)。
Dynamix 2500數(shù)據(jù)采集器主要性能指標如下：
通道：4 （標準配置2通道，可升級到4通道）
傳感器：加速度傳感器、速度傳感器、電渦流傳感器等
轉速輸入：內(nèi)置有激光相位傳感器，可通用的轉速信號或傳感器
分辨率：100,200,400,800,1600,3200,6400,12800,25600譜線
預置處理：gSE峰值能量和ESP包絡的四段頻率功能，用于滾動軸承故障的早期診斷。
頻率范圍：0.16Hz至80KHz
內(nèi)存：SD卡（上至16GB）
選項：四通道模塊、記錄儀模塊、頻率響應分析模塊、開/停車模塊、雙平面動平衡分析、沖擊試驗模塊
EMONITOR軟件作為監(jiān)測數(shù)據(jù)和分析診斷的核心，它集成了最廣泛應用的預測維修技術，集離線監(jiān)測和在線監(jiān)測于一身，它可完成建立機器測點數(shù)據(jù)庫、安排巡檢路徑及裝入到數(shù)據(jù)采集器中、現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)并回放到客戶機中、分析及診斷設備狀態(tài)和故障等工作。它既可提供設備監(jiān)測診斷全面的方法和手段，又可為管理和決策人員提供全廠設備狀態(tài)的信息。在EMONITOR軟件中有多種報警設置功能，可根據(jù)設備的實際狀態(tài)進行幅值和頻段報警設置，從而及時提示設備運行中的各種故障。
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三、 離線監(jiān)測系統(tǒng)的工作流程
離線監(jiān)測系統(tǒng)的工作流程可參見下圖所示。概括起來分為兩個階段，即為準備工作階段（選擇設備、收集信息和建立數(shù)據(jù)庫）和日常采集及分析工作階段。
以下做簡要說明各個部分的內(nèi)容：
1、 選擇被監(jiān)測的設備，重要關鍵的轉動設備，如電動機、汽輪機、發(fā)電機、泵、風機、壓縮機、齒輪箱等。
2、 收集設備的機器信息，包括機組結構、安裝方式、主要參數(shù)等，還包括以往的維修記錄。
3、 在EMONITOR分析診斷軟件中，建立被監(jiān)測設備的數(shù)據(jù)庫，包括機器信息、報警方式及數(shù)值、軸承數(shù)據(jù)庫、診斷參數(shù)組等。
4、 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，將要采集機器的測點編成序列傳輸給Dynamix2500數(shù)據(jù)采集器，然后，到機器現(xiàn)場逐點采集振動數(shù)據(jù)，也可在現(xiàn)場隨時追加采集機器信息，或采集不在序列中的機器信息。此外，如果選擇了擴展功能，還可以進行諸如四通道模塊（用于三軸向同步采集或四通道分析）、記錄儀模塊（四通道）、頻率響應分析模塊（單通道）、開/停車模塊（單通道）、雙平面動平衡分析、沖擊試驗模塊。以幫助更好地分析診斷機器故障。
5、 對所有采集到的機器信息做數(shù)據(jù)分析，報警方式和報警值的設定在預測維修工作中是非常重要的，EMONITOR軟件可以自動將超過報警限的測點做報警報告，它能快速準確地在上百臺以至更多數(shù)量設備中提取出設備異?；蚬收闲畔ⅲ瑓^(qū)分出機器有無問題。
6、 對超過報警限的機器及測點進行進一步地分析，頻率項識別是故障診斷的重要內(nèi)容。預先將機器的結構特征輸入EMONITOR軟件，系統(tǒng)自動完成故障特征頻率計算。根據(jù)振動頻譜特征可得出機器故障的診斷結論，如不平衡、不對中、松動、共振、軸承故障等。
7、 根據(jù)故障診斷結果提出維修建議，通過郵件等方式發(fā)送給有關維修決策人員。同時，跟蹤維修實施的進度。
8、 檢查和檢驗維修效果，比較維修前后機器狀態(tài)信息的變化，判斷維修是否達到預期效果，進而也檢驗故障診斷的準確性。
四、 離線監(jiān)測系統(tǒng)的應用實例*
狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷的關鍵不在于某單一的監(jiān)測技術，而在于它首先必須是建立在對所監(jiān)測的機械和系統(tǒng)的完全了解的基礎上。對機械和系統(tǒng)的了解必須包括三個重要因素，如下表所示。
1、空氣壓縮機組機器信息
按照國際標準化組織標準ISO10816-3的規(guī)定確定振動測量位置。壓縮機組機組，有8個支撐軸承（即8個測量位置，如圖中紅點所示。
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2、監(jiān)測結果與結論
其中：ISO10816-3標準振動允許值，柔性支承：(注：120~15000轉/分)
A/B 45μm RMS 3.5MM/S RMS
B/C 90μm RMS 7.1MM/S RMS
C/D 140μm RMS 11MM/S RMS
注：A - 新交付使用的機器，
B - 可以無限長時間地安全運行
C - 不適宜作長時間連續(xù)運行，應當考慮在合適的機會進行維修
D - 振動強度足以使機器破壞
空壓機的電動機自由端軸承座水平方向(M1H)測點振動速度頻譜表明：
電動機轉速頻率N0的幅值很小，其絕對幅值為0.82毫米/秒，峰值，說明電動機轉子動平衡正常；
電動機自由端滑動軸承油膜穩(wěn)定，因為沒有出現(xiàn)（0.42~0.48）N0頻率成份；
電動機定子氣間隙比較均勻，因為電源頻率的二倍頻（2FL）的幅值只有0.30毫米/秒，峰值(經(jīng)驗值為當舊電動機的2FL幅值超過2.54毫米/秒，峰值時，氣隙不均勻度超過5%，屬于不合格)；
沒有轉動件與靜止件之間摩擦跡象，因為沒有出現(xiàn)大量的高幅值的轉速頻率諧波頻率(iN0，i為正整數(shù))；
第一級壓氣機轉子轉速頻率N1幅值很大，對電機自由端軸承座水平方向振動影響最大。
3、空壓機振動狀態(tài)監(jiān)測評估結論
空氣壓縮機組的電動機，第一，二，三級壓縮機的振動品質按國際標準化組織標準ISO10816-3評定為C區(qū)域，其振動不適宜于長期運行，即，振動偏大，應該根據(jù)診斷意見安排檢修；使機組的振動減小，恢復正常。
空氣壓縮機組電動機與聯(lián)軸器之間的對中精度正常；
空氣壓縮機組的電動機，第一，二，三級壓縮機轉子的動平衡正常；
空氣壓縮機組的電動機，第一級壓縮機轉子的徑向振動（包括水平和垂直方向）相對最大的是水平方向和軸向方向振動；
空氣壓縮機組的電動機，第一，二，三級壓縮機轉子的滑動軸承油膜穩(wěn)定，沒有油膜渦動的跡象，沒有磨損跡象；
空氣壓縮機組的電動機，第一，二，三級壓縮機轉子與靜止件之間沒有摩擦跡象；
空氣壓縮機組的電動機，第一，二，三級壓縮機內(nèi)部及機組固定件沒有機械松動跡象；
空氣壓縮機組的電動機的定子氣隙很均勻，因為電源頻率二倍頻率（2FL=6000轉/分=100赫茲）電磁振動很小。
4、維修建議
鑒于空壓機振動偏大，可能是第一級壓氣機轉子軸向串動和水平方向支承剛性弱造成擺動的結果。因此，建議檢查第一級壓氣機轉子的軸向支承和水平方向的剛性，并作相應處理。
了解更多：
Dynamix 2500數(shù)據(jù)采集器
Dynamix 2500數(shù)據(jù)采集器狀態(tài)維修工作重要的組成部分
（原創(chuàng)）
