现场振动分析领域的颠覆性技术,微观振形一目了然

2019-05-22

一、工业企业开展振动分析与故障诊断工作中的共性“痛点”

不知不觉间,今年是自己投身于振动监测与故障诊断工作的第14个年头,自诩一下也算得上是半个老鸟了吧。这十余年间,国内外市场上主流品牌的振动分析仪,基本都在处理现场设备振动问题的过程中深度应用过了,从仪器的性能来讲可以说百家争鸣,各有所长。

与此同时,在工作过程中发现一个有趣的现象,一个企业的振动分析与故障诊断业务能力与其投资所购买的振动分析仪性能及投资额度并没有太大的必然联系,企业投资数十万元购买的高端振动分析仪表,最后确仅仅发挥了一个几千元测振笔功效的例子也不少见。因为在这个过程中,最终效果的好坏,核心因素是仪器使用人员的专业能力。

而振动分析与故障诊断这个领域确涉及多个方面知识领域的交叉融合,机械原理、转子动力学、材料力学、信号处理、甚至建筑学等等,对于从业人员的理论知识与现场经验都有很高的要求,因此不是投资了振动分析仪表就能够快速达成目标的。我国工业企业内部又很少设置专职的振动分析师岗位,也造成这方面从业人员流动性大,没有成长连贯性。让企业管理者和一线从业工程师都很头痛。

二、振动视觉增强影像技术的横空出世

对于这个行业遇到的普遍问题,几年前我在想,如果某天,有一项技术能让我们在现场通过类似动态视频图像的形式看见设备在物理世界中的真实振动形态,那么对于从业人员的能力要求将极大降低。因为借助传统振动分析仪,轴承类、齿轮类故障是容易发现和定位的而精确定位基础刚性问题、工频类故障却是广大一线分析师所不擅长的,解决一个问题通常要花费大量的时间成本及测试成本,且一次成功率不高。

2018年,美国RDI公司的IRIS M视觉增强影像系统横空出世,进入中国市场,根据在国内百余次的现场检测工作实践应用,只需在现场拍摄3秒钟的设备运转影像,然后对数据进行就地处理,10秒钟后就可得到让工程师凭借自己的肉眼通过视频图形的方式看到设备在物理世界中的真实振动形态,帮助工程师锁定振动过大的根源方向。由于是眼见为实,一线设备工程师可快速上手并借助RDI设备解决现场的实际问题。

三、原理概述

RDI专利技术可测量人眼无法识别的形变、位移、运动及振动。该整套工业解决方案将高清高速摄像与专业算法相融合。将摄像机的全部像素“化身”为可测量振动或运动的数百万个高精度传感器,测量精细程度远超常规检测手段。识别微小振动形态并将其放大至人眼可视的程度。

提供的数据滤波技术可用于查看任一关心频率下的振动形态,提供的振幅可用于评估严重程度,便于用户锁定问题根源并组织资源开展检修。

四、适用范围与实际案例

凡是与结构刚性相关的问题,且能被摄像机拍摄到的物体,都适用RDI公司的这套视觉增强影像系统。现场设备的基础刚性差、设备本体结构刚性不足、松动、结构开裂、共振、管线振动、振动筛现场振动形态等问题都将迎刃而解。

基于视觉增强软件能够非常便捷的展示设备振动形态的增强放大视频,大大提高了技术与非技术人员的沟通效率——利于解决方案的决策,大大降低沟通与决策上的时间成本,帮企业省时省钱。

下面通过几个国内外现场的实际案例来加以说明

4.1 案例1:立式泵泵体刚性不足

测试背景:

现场工程师反馈80%以上的同类立式泵,在开泵以后,电机、泵的振动均超严重超标,厂内工程师采用振动分析仪检测分析后,确定为工频振动。由于处于设备安装调试阶段,工厂责成设备厂家解决问题,历时半年多,设备厂家经过多次、多种方案处理,一直未能解决问题,严重影响工程验收进度。

RDI测试结论与建议:

经RDI视觉增强影像系统现场测试,振动频率、幅值与传统振动分析仪测试结果一致,通过在现场经过对影像进行增强处理后,即刻找到问题根源,增强对比影像视频如下(观看提示:视频中左侧为未增强的原始影像,右侧为经过增强的影像):

                                                                                                                                                   

现场测试结论:(1)水泵安装底脚与水泵泵体中间的结构尺寸较小,强度不足,存在“大头小细脖”情况,即水泵下部壳体强度较弱(2)同时水泵一个底脚存在松动。

维检修建议:(1)检查水泵底脚螺栓是否有裂纹,如没有则进行紧固,消除软脚与松动。(2)改善水泵“大头小细脖”结构,如果设备本体不具备改进的可能,可尝试通过在泵体周围增加支撑结构提高泵体刚性。

从上面的案例我们可以清晰的看到,设备制造厂家技术人员在知道是工频振动过大引起的问题后,一直在采取进行动平衡、对中、包括更换全新设备等处理措施,但收效甚微。就是由于其缺乏更直观的手段,没有定位到设备本体下部刚性薄弱问题这个根源所在,虽然花费了大量人力、物力、财力,但无法解决问题

这也是我们在现场经常发现的问题,如某个设备个别轴承座内的轴承经常损坏(没有轴电流),于是现场进行轴承更换处理,但在频繁更换该轴承之时,现场工程师是否验证并排除了该轴承座刚性差的问题呢?个别轴承座内轴承频繁损坏的根本原因到底是什么?如果没有考虑,那么很可能在花费大量不必要的维修维护成本

4.2 案例2:管线、阀门振动问题

测试背景:

工厂内存在众多管线、阀门,异常的振动如果没有及时发现,将极大影响管线、法兰及阀门的疲劳寿命,尤其对于一些运送高危介质的管线,对安全生产造成极大压力

由于厂内管线众多,如何高效测量并确定管线、阀门的薄弱环节也是现场需要解决的难题。

同时管线上连接众多的动设备,不同动设备的开启状态对管线振动的影响也是不同的,如果查找其对应关系,也是难点。

RDI测试结果:

经RDI视觉增强影像系统现场测试,摄像机视野内拍摄到的管线,哪里振动剧烈一目了然管线支撑结构本体的刚性是否足够可即时评判。通过软件处理,可以得到振动剧烈处的振动频率及幅值,为现场工程师下一步的加固处理方案提供高效、清晰的技术支撑素材。现场拍摄的增强影像视频实例如下,(观看提示:视频中左侧为未增强的原始影像,右侧为经过增强的影像):

4.3 案例3:基础刚性不足

测试背景:

现场工程师反馈风机振动长期超标,其之前采用振动分析仪检测分析后,确定为工频振动,振动超标问题一直没有得到解决

RDI测试结论与建议:

在现场经过对影像进行增强处理后,找到问题根源,增强对比影像视频如下(观看提示:视频中左侧为未增强的原始影像,右侧为经过增强的影像):

现场测试结论:(1)基础刚性不足故障。(2)机组长期在高幅值振动下运行,将会缩短机组各轴承使用寿命,造成轴承过早损坏。

维检修建议:尽快采取纠正措施,加强机组基础刚性。

五、应用场景

大量现场案例及多年实践工作表明,这项技术适用于设备全生命周期管理的全过程

产品设计阶段——快捷高效对理论模态分析结果进行实物ODS验证,现场几秒钟即可得到设备实际运行振动形态结果。

调试验收阶段——安装、调试质量眼见为实,有效解决设备厂、安装公司间的争议。

设备服役阶段——每名设备员都可轻松驾驭的设备健康体检工具,降低高昂的专业人才培养与管理成本。

检修质量评定——直观的维检修结果呈现,不再为维检修质量“踢皮球”,省时、省心、省力,各司其职。        

六、如何找到这个产品

RDI公司在每个国家仅授权唯一独家总代理商,并且仅将产品销售给最终用户。观为监测技术无锡股份有限公司是RDI公司在中国的独家总代理商,联系方式如下:

RDI产品中国区负责人:吕志远

电话:18910539565

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