详解压缩机等旋转机械状态监测技术

　　旋转机械是工业上应用最广泛的机械。许多大型旋转机械，如：压缩机、电动机、离心泵、汽轮机、发动机、发电机等，都是关键的通用机械设备。

　　在这些旋转机械向着大型化发展的过程中，出现了大量的强度、结构、振动、噪声、可靠性，以及材料与工艺等问题，设备损坏事件时有发生，国内外大型汽轮机严重事故是其典型实例。

　　因此旋转机械状态的监测就是预防和提前查找毛病，避免发生事故的重要做法。

　　状态监测技术介绍

　　1. 振动监测与分析技术

　　振动监测技术是目前比较普遍采用的基本方法。当机器内部发生异常，一般都会伴随着出现振动加大和工作性能的变化。通过对机械振动信号的测量和分析，可不用停机和解体就可对机械的劣化程度和故障性质有所了解，并且现在的测量方法都比较齐全，简单易行，所以工程应用比较广泛。

　　2. 红外测温技术

　　光仅是电磁波中的一小部分，可见光的波长范围为0.38μm～0.78μm。波长最短的是紫光，然后是蓝、青、绿、黄、橙、红，波长比紫光更短的称“紫外线”，波长比红光长的叫“红外线”。

　　“红外线”的波长范围为0.78～1000μm。

　　波长：

　　0.78～1.5μm 近红外区

　　1.5 ～10μm 中红外区

　　10 ～1000μm 远红外区

　　任何物体只要它的温度高于绝对零度(-273.15℃)，就有一部分热能转变为辐射能，物体温度不同，辐射的波长组成成分不同，辐射能的大小也不同，该能量中包含可见光与不可见的红外线两部分，但绝大部分能量属于红外线，热辐射中很重要的成分是红外辐射。黑体的辐射系数是1，吸收全部辐射能。

　　红外成像系统：

　　利用红外传感器(红外探测器)接收被测目标的红外信号。经放大处理，送到显示器上形成该目标温度分布的二维可视图象。数据送入计算机进行数据处理，观察变化，确定故障位置。

　　优点：

　　(1) 遥测方便、安全，尤其是高、远、危险场合。

　　(2) 测温范围宽广，零下几十度到2000℃，灵敏度高，微小温差都能监测。

　　(3) 可降低监测费用。

　　3 .油液分析技术(残渣分析技术)

　　磨损作用过程：跑合期、正常期、磨损期、严重磨损期

　　磨损失效类型：粘着磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损。

　　铁谱技术原理：

　　表面磨损产生的磨屑微粒进入润滑油，在油液中呈悬浮状，这些微小的磨损颗粒带来了机械设备故障的重要信息，在不停机、不解体的情况下，通过对磨粒特征如形态、尺寸、表面形貌，以及数量、粒度分布、材料成分进行分析、对比，从而得出机械设备的运行状态。它主要是利用高梯度的强磁场把碎屑按粒度大小分离出来，通过色泽判断成分，用光学或电子显微镜观察，对照“标准铁谱图集”。

　　4 .声发射技术

　　产生机理：固体受力时微观结构的不均匀或内部缺陷的存在均会导致局部压力集中, 促使塑性变形加大或发生 裂纹的形成和发展。例如，树枝断裂发出的响声，地震发生时的隆隆响声，玻璃碎裂的响声等。

　　声发射技术：

　　利用声发射现象的特点，在干扰中检测并分析声发射信号，根据声发射信号特征推断出声发射源的危险性。这种技术称为声发射技术。它是一种快速的、动态的、整体性的检测技术，常用于对压力容器的缺陷作监测和评定，例如容器在长期使用中会产生疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹，容器在较低的压力下就会出现声发射;容器在定期检修时进行水压试验，利用声发射的凯塞尔效应可监测到裂纹的扩展或新裂纹的形成。

　　5 .噪声监测技术

　　机器运行过程中所产生的振动和噪声是诊断信息的重要来源，振动和噪声是机器运行过程中的 一种属性。振动和噪声的增加一定是故障引起的，在机械设备状态监测与故障诊断中，噪声监测也是最基本的监测方法之一，噪声监测中的一项重要内容就是通过噪声测量和分析来确定机器设备故障的部位和程度，因此首先必须找出产生噪声的声源，进而分析其频率组成和各分量的变化情况，从而提取机器运行状况的信息。噪声识别的方法主要有以下几种：

　　① 主观评价和估计法 --- 利用人耳的噪声测量与鉴别能力，经过长期实践锻炼，主观判别噪声源的频率和位置、是否正常，估计造成异常噪声的零件及其原因。

　　② 近场测量法 --- 用测量仪器在靠近机器的表面扫描，从指示值的大小来确定主噪声源的位置。

　　③ 表面振速测量法 --- 测表面各点辐射声能。

　　④ 频谱分析法 --- 区别峰值频率，识别主声源。

　　⑤ 声强法 --- 测噪声发射概率。

　　6. 滚动轴承检测技术

　　滚动轴承是机器中的易损件，轴承的缺陷会导致机器的剧烈振动和噪声，甚至会引起设备的损坏。滚动轴承在运转过程中可由于各种原因引起损坏，如装配不当、润滑不良、水分和异物侵入、腐蚀和过载等都可使轴承过早损坏。

　　滚动轴承的主要故障形式有：疲劳剥落、磨损、塑性变形、锈蚀、断裂、胶合和保持架损坏等。

　　滚动轴承故障监测方法主要是振动信号法及油污染分析法 。

　　7 .无损检测技术

　　凡是能对材料或设备的缺陷、故障实现无损检验的各种机械、声、光、热、电、磁、电磁辐射、核辐射、化学、粒子束等方法，广义上都可被认为是无损检测方法，习惯上将超声、射线、磁粉、渗透、涡流这五种方法，称为常规无损检测方法，其余正在发展的无损检测技术称为无损检测新技术。