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        利用美國RDI視覺增強影像系統觀測高溫風機軸承座軸向共振

        2019-08-29

        美國RDI公司研發并推出了全球首款允許用戶通過肉眼直接觀察設備振動形態的可視化 Motion Amplification? 視覺增強影像系統,為專利技術產品?;谝曈X的高效能“ODS”測試結果是其功能之一。擅長通過可視化方式解決設備基礎松動、基礎/結構剛性不足、結構裂紋、拍振、管線振動等問題。借助視覺增強影像系統,將徹底改變你解決工廠中有關設備振動和運動模態問題的能力。

        本案例內容為觀為監測技術無錫股份有限公司技術團隊原創內容

        一、案例背景

        檢測地點:廣東省某水泥生產基地;

        檢測設備:水泥生產線高溫風機,變頻電機,額定轉速990rpm,風機兩端滾動軸承支撐;

        反映問題:風機軸承座軸向振動大,長期困擾生產工藝。

        MHCC設備健康體檢中心(觀為監測技術無錫股份有限公司),應水泥廠商的要求,對該臺高溫風機設備進行設備健康體檢和分析診斷服務。

        二、解決方案

        為解決本次高溫風機異常振動問題,現場采用傳統振動監測與視覺增強影像采集兩種方式開展綜合診斷。美國RDI Motion Amplification? 視覺增強影像系統為專利技術產品,設備型號:RDI IRIS MTM。

        (1)傳統振動監測

        通過變頻調節電機轉速從742rpm逐漸緩慢升至810rpm(步進間隔約為5rpm),可見風機驅動端軸承座測點軸向工頻1×振動幅值不斷攀升,當轉速接近800rpm時,振幅激增至10mm/s rms;當轉速超過800rpm后,該振幅又迅速回落。但風機軸承座水平、垂直方向工頻1×振動幅值基本維持較小值不變。遺憾的是,受現場條件限制,未能按計劃采集相應的工頻1×振動相位變化數值。風機驅動端軸向工頻1×振動幅值隨轉速變化趨勢如下圖所示。

        下圖展示的當轉速為800rpm時風機驅動端軸承座測點水平、垂直、軸向三個方向的振動速度頻譜圖,可見軸向振動明顯高于水平、垂直方向,且主要頻率成分為風機旋轉頻率,即工頻1×。



        (2)視覺增強影像采集

        RDI視覺增強影像系統每次只需拍攝3秒鐘的設備運轉影像,然后對數據進行就地處理,10秒鐘后就可得到讓工程師憑借肉眼通過視頻圖形的方式看到設備在物理世界中的真實振動形態。高溫風機視覺增強影像現場測試照片如下:

        視覺增強影像測試表明該高溫風機軸承座主要振動頻率、幅值與傳統振動檢測結果一致。通過對不同轉速下風機原始振動影像的增強處理,證實風機軸承座僅在800rpm轉速附近表現出強烈的軸向搖擺振動特性,增強處理前后對比影像如下(觀看提示:視頻中左側為未增強的原始影像,右側為經過增強的影像):


        測試結論:風機兩端軸承座軸向振動幅值在800rpm轉速附近存在突變,疑似風機軸承座在800rpm轉速附近沿軸向共振(振動相位信息不全)。


        維護建議

        1)盡可能避開785rpm-805rpm轉速運行范圍,避免風機軸承座軸向共振;

        2)如有必要可咨詢設備廠家風機軸承座固有頻率出廠測試結果及當前結構改進方案。

        三、心得體會

        收到故障分析報告后,該用戶肯定地認可了我們的診斷結論,生產與維護主管均同意暫時避開固有頻率所在轉速范圍運行的維護建議。

        在視覺增強影像技術出現以前,設備“共振”始終示人一種抽象、模糊的概念。振動分析師所展示的診斷依據一直是隨轉速變化的振動幅值、相位曲線,即所謂的“波特圖”(由貝爾實驗室科學家Bode于1940年提出)。若設備的固有頻率不幸落入工況振動頻率范圍內,當調節轉速通過該固有頻率時,振動幅值將達到最大,振動相位發生180°變化。因此可以理解,對于未接觸振動理論背景的大多數用戶來講,共振分析如同“紙上談兵”,確實難以接受和認可。RDI視覺增強影像系統的到來,可以幫助我們觀測裸眼無法識別的微小振動,針對振動界的“王者”——共振,觀察起來更不在話下。

        當然,振動領域經典的理論、試驗模態分析方法也能提供比較直觀的模態振型,也能讓我們觀察共振現象,但它們給出的只是一種有限元重構的三維動畫模型,而非實物實景,且實現起來技術難度大。相比較而言,RDI視覺增強影像系統提供的則是完全真實的物理場景,“所見即所得”,畫面感酣暢淋漓,實用性不言而喻。


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        觀為監測|MHCC是一家有著深厚技術底蘊和創新精神的工業大數據預知性維護服務機構,是中國新工業服務的踐行者和引領者。公司長期服務于中石油、國家能源集團、華潤、雪佛龍等標桿型企業集團,為其生產設備的健康運轉保駕護航。


        公司位于無錫國家傳感網示范區的MHCC工業大數據中心(IBC)和設備健康云診斷服務中心具備十萬臺以上規模遠程設備的接入和診斷分析服務能力,每年向各行各業出具數萬份設備健康診斷分析報告,并提供診斷回溯機制,為用戶看護超過500億的設備資產,是國內規模最大、專業水平最高的遠程診斷服務中心之一。2017年四月該平臺成功入選工信部大數據優秀案例集。2019年入選工信部工業互聯網試點示范項目。


        公司是中國最早取得國際標準化認證組織授權的ISO 18436-2國際振動分析培訓基地,先后為中石油、國家能源集團、GE、SIEMENS、金風科技、中船重工、臺灣臺塑集團等國內外一批具有重要影響力的企業集團培訓了數千余名取得國際振動分析師認證資質的高級專業人才,是深受喜愛和尊重的預知性維護理念和知識的傳播者。


        觀為監測|MHCC與美國RDI公司簽署視覺增強影像系統的獨家合作協議,成為RDI公司在中國區的唯一獨家代理機構。

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