狀態(tài)監(jiān)控 (CM) 是監(jiān)控機(jī)械特定狀態(tài)(例如振動、溫度、粘度、水分、磨粒、密度、介電等)以識別可能指示正在發(fā)生的故障的變化的過程。它是預(yù)測性維護(hù)的重要組成部分，因為實施狀態(tài)監(jiān)測可以安排維護(hù)并采取預(yù)防措施來防止進(jìn)一步的故障和隨后的計劃外停機(jī)。

　　一、什么是機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測？

　　狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)適用于一系列設(shè)備，包括旋轉(zhuǎn)機(jī)械、輔助系統(tǒng)以及壓縮機(jī)、泵、電機(jī)和壓力機(jī)等部件。

　　傳統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測主要基于振動分析，但更現(xiàn)代的創(chuàng)新技術(shù)使用傳感器監(jiān)測實時測量設(shè)備不同的參數(shù)，并在檢測到變化時發(fā)送警報。例如現(xiàn)在的油液在線監(jiān)測系統(tǒng)，它是一種基于傳感器技術(shù)監(jiān)測設(shè)備潤滑系統(tǒng)的故障監(jiān)測設(shè)備。

　　1、機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是如何工作的?

　　曾經(jīng)有一段時間，工程師通過將木棍靠在機(jī)器上并感受振動來檢查設(shè)備是否正常運行來進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測。然而，隨著數(shù)字技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和先進(jìn)維護(hù)技術(shù) (AMT) 的使用，這一領(lǐng)域已取得了充足的發(fā)展。

　　現(xiàn)代持續(xù)實時監(jiān)控意味著工程師可以根據(jù)需要安排計劃維護(hù)，而不是簡單地安排固定日期(即每六個月)的維護(hù)。這樣可以根據(jù)需要在更有效的時間安排維護(hù)，從而減少停機(jī)時間。

　　狀態(tài)監(jiān)測還可以防止機(jī)器中的其他部件因某個部件故障而導(dǎo)致連鎖反應(yīng)而發(fā)生故障。預(yù)測性維護(hù)的使用是反應(yīng)性維護(hù)的巨大進(jìn)步，反應(yīng)性維護(hù)涉及使機(jī)器運行到出現(xiàn)故障，然后更換它或其組件。這提高了效率，消除了工作計劃中的意外停機(jī)，并大限度地減少了檢查程序(您可以在此處找到有關(guān)糾正性、預(yù)防性和預(yù)測性維護(hù)的更多信息)。

　　機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測大致可分為三個步驟：

　　(1)、安裝監(jiān)控系統(tǒng)

　　狀態(tài)監(jiān)測的第一步是將監(jiān)測系統(tǒng)硬件安裝到您的可用設(shè)備上。這可能需要對您的現(xiàn)有資產(chǎn)進(jìn)行一些改造或修改，不同的設(shè)備項目需要不同的方法或儀器。

　　(2)、基線數(shù)據(jù)測量

　　安裝監(jiān)控系統(tǒng)后，您可以開始測量設(shè)備的性能。收集的數(shù)據(jù)可包括振動、轉(zhuǎn)子速度、溫度和過程傳感器數(shù)據(jù)。這將為您提供一個基線，您可以根據(jù)該基線監(jiān)控設(shè)備未來的理想運行條件。

　　(3)、持續(xù)監(jiān)控

　　該系統(tǒng)現(xiàn)在可以使用傳感器和狀態(tài)監(jiān)控軟件來監(jiān)控您的系統(tǒng)，以評估性能并提供診斷。當(dāng)檢測到運行異常時，系統(tǒng)還可以發(fā)出警報，并評估數(shù)據(jù)以確定是否需要立即采取行動，或者機(jī)器是否可以在安排維護(hù)期間運行更長的時間。

　　(4)、狀態(tài)監(jiān)測和物聯(lián)網(wǎng)

　　由于設(shè)備能夠相互連接和通信，物聯(lián)網(wǎng) (IoT)將改變狀態(tài)監(jiān)測。這意味著不同位置的聯(lián)網(wǎng)智能機(jī)器可以相互通信，以提供系統(tǒng)之間的聯(lián)合比較。

　　這些附加數(shù)據(jù)將幫助工程師就其機(jī)械和任何維護(hù)要求做出明智的決定。它還可以提高診斷效率，因為在一臺機(jī)器上進(jìn)行熱成像或振動監(jiān)測所需的時間現(xiàn)在可以用于同時測試多臺機(jī)器。

　　以這種方式連接機(jī)器可以提供整個生產(chǎn)過程的可比較的數(shù)據(jù)分析，無論機(jī)器是否執(zhí)行類似的任務(wù)。一旦檢測到整個生產(chǎn)鏈的運行水平發(fā)生變化，操作員就可以評估問題可能出在哪里，并對即將發(fā)生的故障采取行動。

　　2、機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測的類型

　　可以使用多種不同的監(jiān)控技術(shù)來評估設(shè)備的狀況。其中包括使用傳感器以及更多物理技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控，例如檢查機(jī)油中的污染物。

　　雖然不同的方法可能指示相同的故障，但建議它們一起使用，以提供機(jī)器運行的整體情況。每種類型的狀態(tài)監(jiān)測都涵蓋了一系列不同的技術(shù)來實現(xiàn)它們。

　　狀態(tài)監(jiān)測類型包括：

　　(1)、電氣監(jiān)控

　　電氣監(jiān)測涉及利用電氣參數(shù)偏差的原理來發(fā)現(xiàn)不足或故障。這些參數(shù)包括電容、頻率響應(yīng)、感應(yīng)、脈沖響應(yīng)和電阻，以定位潛在問題。該方法使用退化趨勢的測量來確定是否需要采取措施來防止系統(tǒng)故障。

　　技術(shù)包括：

　　交流磁場測量 (ACFM)

　　電池阻抗測試

　　高電位測試

　　兆歐表測試

　　電機(jī)電路分析

　　功率特征分析

　　浪涌測試

　　(2)、電磁測量

　　這種類型的狀態(tài)監(jiān)測通過測量場畸變和渦流變化來識別裂紋、腐蝕、弱點和其他不足。磁場被施加到表面壁上，當(dāng)它們相互干擾時，它們會產(chǎn)生圖案，可用于識別材料質(zhì)量和表面特征的惡化情況。電磁測試也可用于管道，將不足顯示為可測量和分析的干擾。

　　技術(shù)包括：

　　磁粉探傷

　　漏磁

　　金屬磁記憶法

　　脈沖渦流

　　遠(yuǎn)場和近場渦流

　　飽和低頻渦流

　　其他渦流探傷

　　(3)、激光干涉測量

　　激光干涉測量法使用高精度的激光產(chǎn)生的光波長來測量波位移的變化?；诩す猱a(chǎn)生的光波的干涉，它用于定位材料(包括復(fù)合材料)的表面下和表面缺陷。它的工作原理是使用干涉儀捕獲和測量干涉圖案。這些圖案可以顯示材料特性的差異，例如材料中是否存在腐蝕、空洞或表面缺陷。

　　技術(shù)包括：

　　數(shù)字全息術(shù)

　　電子散斑干涉測量法

　　全息干涉測量

　　激光剪切散斑分析法

　　激光超聲波

　　應(yīng)變圖

　　(4)、電機(jī)電路分析

　　MCA(即電機(jī)電路分析)由對電機(jī)進(jìn)行的一系列計算機(jī)化測試組成，以確定其狀況以及是否存在任何可能的潛在故障源。MCA 測試重關(guān)注電氣不平衡和絕緣退化，這是電機(jī)故障的主要原因。測試通常分為基于電壓或基于電流的測試，包括通過/不通過測試以及需要隨時間跟蹤以確定故障發(fā)展情況的測試。

　　檢查包括：

　　氣隙

　　絕緣

　　線上和線下測試制度

　　電源電路/電流特征

　　電能質(zhì)量

　　轉(zhuǎn)子

　　定子

　　(5)、油液分析/摩擦學(xué)

　　當(dāng)機(jī)器磨損或過熱時，污染物會沉積到潤滑油、設(shè)備液體和其他工作液體中。該技術(shù)收集并測試這些油、液體和潤滑劑，以揭示是否存在任何污染物，從而解釋機(jī)器可能會發(fā)生故障的程度。

　　技術(shù)包括：

　　介電強度測試

　　鐵譜法

　　傅里葉變換紅外光譜

　　ICP/原子發(fā)射光譜

　　微生物分析

　　顆粒定量指數(shù)(檢查鐵含量)

　　電位滴定/總酸值和總堿值

　　是否存在水質(zhì)測試

　　沉積物測試

　　紫外光譜

　　粘度/運動粘度測試

　　(6)、性能監(jiān)控/過程變量和性能趨勢/觀察和監(jiān)視

　　這種傳統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測類型涉及目視檢查和使用工程師的身體感官來判斷機(jī)器的運行情況。與輸出跟蹤和制造性能測量結(jié)合使用，工程師可以識別與預(yù)期結(jié)果的任何偏差，這可能表明設(shè)備存在問題。這些類型的檢查在今天仍然很有價值，特別是當(dāng)無法進(jìn)行更先進(jìn)的技術(shù)測試時，盡管它們依賴于一定程度的經(jīng)驗、記錄保存和專家解釋。

　　技術(shù)包括：

　　音頻檢查

　　停機(jī)時間分析

　　流量

　　產(chǎn)出或績效趨勢

　　壓力

　　溫度

　　觸摸檢查

　　視力檢查

　　(7)、射線照相/輻射分析/中子射線照相

　　一些更理想的無損檢測方法，這些類型的狀態(tài)監(jiān)測使用輻射成像來發(fā)現(xiàn)設(shè)備或零件的內(nèi)部缺陷。這些方法基于通過材料的差異吸收或輻射，因為腐蝕區(qū)域和缺陷吸收到未受影響區(qū)域的輻射量不同。可以測量和分析吸收率以發(fā)現(xiàn)任何缺陷，這些技術(shù)也可用于昆蟲鑄件、燒結(jié)零件和焊件。

　　技術(shù)包括：

　　計算機(jī)放射線照相

　　計算機(jī)斷層掃描 (CT)

　　直接射線照相

　　中子后向散射

　　中子射線照相

　　材料可靠性鑒定 (PMI)

　　(8)、熱成像/溫度測量/紅外熱成像

　　隨著故障的發(fā)生，機(jī)械和零件往往會升溫，這表明未對準(zhǔn)、不平衡、潤滑不良、部件磨損、機(jī)械應(yīng)力或電氣過熱。熱成像技術(shù)可以通過捕獲設(shè)備發(fā)出的熱輻射圖案的圖像來識別此類熱異常，從而允許使用數(shù)據(jù)收集和分析來識別潛在的故障或部件退化。這種類型的狀態(tài)監(jiān)測用于識別電氣連接過熱、管道泄漏或壓力容器缺陷等問題。

　　技術(shù)包括：

　　比較熱成像

　　比較定性熱成像

　　比較定量熱成像

　　鎖定測溫

　　脈沖相位測溫

　　脈沖測溫

　　與溫度相關(guān)的變色液體

　　與溫度相關(guān)的變色油漆貼紙

　　(9)、超聲波監(jiān)測/聲學(xué)分析/機(jī)載超聲波監(jiān)測

　　超聲波監(jiān)測技術(shù)使用高頻聲波來檢測零件缺陷，包括泄漏、零件固定和空腔。這些方法用于設(shè)備、軸承和旋轉(zhuǎn)部件，可以檢測摩擦力的微小變化，而使用振動分析等技術(shù)可能會錯過這些變化。這些監(jiān)測方法可以為機(jī)器部件的老化提供早期預(yù)警系統(tǒng)，否則這些部件可能會被周圍的工廠噪音和溫度所掩蓋。

　　技術(shù)包括：

　　聲發(fā)射測試

　　聲學(xué)測距

　　機(jī)載超聲波

　　自動連續(xù)超聲波檢測

　　后壁回波衰減

　　干耦合超聲波檢測

　　內(nèi)部旋轉(zhuǎn)檢查

　　遠(yuǎn)距離超聲波檢測

　　相控陣測試

　　飛行時間衍射

　　超聲波反向散射技術(shù)

　　超聲波厚度和測量

　　(10)、振動分析/動態(tài)監(jiān)測

　　機(jī)器零件、軸承、轉(zhuǎn)子或軸的磨損可能會導(dǎo)致它們以不尋常的模式振動，這些振動可以被監(jiān)控、記錄和分析。這些振動模式可用于識別缺陷和潛在故障，包括由于不對中、不平衡甚至設(shè)計缺陷而導(dǎo)致的缺陷和潛在故障。當(dāng)然，自從用木棍抵住機(jī)器(如上所述)的時代以來，技術(shù)已經(jīng)進(jìn)步，但理論仍然基本相同!

　　技術(shù)包括：

　　沖擊脈沖分析

　　寬帶振動分析

　　快速傅立葉變換

　　功率譜密度 (PSD)

　　頻譜圖/頻譜分析

　　時間波形分析

　　超聲波分析

　　二、為什么機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測很重要?

　　狀態(tài)監(jiān)測是一種經(jīng)過考驗的有效維護(hù)工具，正在被越來越多的行業(yè)所使用。從財務(wù)、運營和安全角度來看，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)具有重要的優(yōu)勢。

　　雖然狀態(tài)監(jiān)測解決方案可能需要一些投資，但這些費用可以通過防止因機(jī)器故障而導(dǎo)致代價高昂的計劃外停機(jī)以及消除與根據(jù)運行時間而不是實際情況安排維護(hù)相關(guān)的不必要的維護(hù)成本來回報。

　　當(dāng)與連接的系統(tǒng)一起使用時，狀態(tài)監(jiān)測允許用戶充分利用計劃的維護(hù)停機(jī)時間，維修多臺機(jī)器并同時解決所有問題。

　　從安全角度來看，主動狀態(tài)監(jiān)測也很重要，因為有效的機(jī)械監(jiān)測和維護(hù)可以防止事故發(fā)生。

　　三、機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備有什么優(yōu)點?

　　如上所述，狀態(tài)監(jiān)測為維護(hù)計劃、運營成本、減少停機(jī)時間和安全性帶來了好處。它允許用戶確定資產(chǎn)是否可能發(fā)生故障、導(dǎo)致問題的原因以及何時可能發(fā)生故障。這使業(yè)主有時間在故障發(fā)生之前組織維護(hù)，避免計劃外停機(jī)，并允許在生產(chǎn)計劃中的合適時間安排維修。

　　因此，狀態(tài)監(jiān)測的優(yōu)點包括：

　　1、避免意外停機(jī)

　　避免計劃外停機(jī)可以為工業(yè)環(huán)境帶來一系列有益的結(jié)果。通過消除計劃外停機(jī)，您可以防止計劃外生產(chǎn)延誤，如果訂單未按時完成并且需要支付加班費才能完成工作，則可能會導(dǎo)致聲譽損失。此外，無需支付緊急呼叫維護(hù)人員的費用，這比預(yù)先安排的維護(hù)費用更高。

　　2、保護(hù)您的其他資產(chǎn)

　　機(jī)器故障可能會導(dǎo)致其他系統(tǒng)損壞，使問題進(jìn)一步復(fù)雜化，同時還會增加維修或更換成本。因此，無需購買和存儲大量替換資產(chǎn)或零件，以防發(fā)生意外故障。相反，您會收到需要更換零件的預(yù)先警告，并可以根據(jù)需要及時訂購以進(jìn)行定期維護(hù)。

　　3、減少不必要的維護(hù)以減少支出

　　使用狀態(tài)監(jiān)測作為預(yù)測性維護(hù)計劃的一部分可以提高機(jī)械的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。預(yù)防性維護(hù)計劃定期(即每年)或在設(shè)定的運行時間后設(shè)置，無論是否需要維護(hù)。通過狀態(tài)監(jiān)測，只需在需要時安排維修即可消除不必要的維護(hù)和停機(jī)時間。這意味著您可以從每臺機(jī)器中獲得更多工作價值，降低總擁有成本并提高設(shè)備的穩(wěn)定運行。

　　4、維護(hù)更高效

　　狀態(tài)監(jiān)測可以通過指示故障可能所在的位置來實現(xiàn)更有效的維護(hù)。這意味著維護(hù)工程師在定位故障時無需檢查工作部件。這不僅可以節(jié)省時間，讓您的維護(hù)更快地完成，還可以節(jié)省為維護(hù)工程師浪費時間而支付的費用。

　　5、提高安全性

　　在機(jī)器損壞之前對其進(jìn)行檢查和維修可以保障員工的安全，并有助于確保安全的工作實踐。狀態(tài)監(jiān)測意味著業(yè)主可以在可能對附近工作的員工構(gòu)成威脅的故障發(fā)生之前計劃維護(hù)。

　　6、提高資產(chǎn)效率

　　狀態(tài)監(jiān)測還可以提高資產(chǎn)的效率。通過記錄哪些部件運行不良，您可以將效率改進(jìn)工作集中在這些特定部件上，從而提高設(shè)備的整體能力。

　　四、機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備的缺點是什么?

　　盡管狀態(tài)監(jiān)測有許多優(yōu)點，但也存在一些缺點;特別是與狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的初始設(shè)置有關(guān)。

　　這些缺點包括：

　　1、安裝費用較高

　　狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備的購買和安裝費用可能很高。在某些情況下，監(jiān)控系統(tǒng)甚至可能需要修改資產(chǎn)以安裝傳感器。考慮到操作環(huán)境，還可能需要額外的傳感器成本，從而進(jìn)一步增加安裝成本。

　　一些資產(chǎn)所有者可能會認(rèn)為某些設(shè)備不值得投資，并且更愿意為易于維修的設(shè)備安排定期維護(hù)，甚至對非安全關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行故障處理。

　　2、具備運營成本

　　狀態(tài)監(jiān)測所需的持續(xù)數(shù)據(jù)分析需要對員工進(jìn)行培訓(xùn)才能實施，或者雇用具有所需知識和經(jīng)驗的工程師。這些都會產(chǎn)生額外的成本，盡管這通?？梢员粻顟B(tài)監(jiān)測的許多經(jīng)濟(jì)效益所抵消(如上所示)。

　　3、不固定的維護(hù)計劃

　　雖然狀態(tài)監(jiān)測為維護(hù)計劃提供了許多優(yōu)勢，但一些操作員更喜歡簡單地定期安排維護(hù)。例如，建議每六個月維修一次機(jī)器，而不是等待機(jī)器在意外的時間出現(xiàn)磨損跡象。然而，大多數(shù)現(xiàn)代狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)都會對潛在故障提供預(yù)先警告，從而提供充足的時間來安排維護(hù)。

　　五、狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域

　　狀態(tài)監(jiān)測在整個行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，只要有機(jī)械或設(shè)備在使用。

　　它可用于所有形式的制造，以檢查機(jī)器的高 效和安全運行，防止故障以及相關(guān)的意外停機(jī)維修或更換。

　　狀態(tài)監(jiān)測還用于檢測泄漏、氣蝕或流量，例如在管理石油和天然氣行業(yè)的管道、管道、壓力容器和存儲容器時。

　　CM技術(shù)也已應(yīng)用于飛機(jī) 和老化車輛，并已在鐵路行業(yè)用于 列車門控制系統(tǒng)的振動分析 和鐵路狀況監(jiān)測。這些相同的技術(shù)還用于維護(hù)其他工業(yè)資產(chǎn)，包括海洋環(huán)境和發(fā)電行業(yè)，例如風(fēng)力渦輪機(jī) 機(jī)械 和旋轉(zhuǎn)部件的運行狀況。

　　六、什么是在線狀態(tài)監(jiān)測?

　　在線狀態(tài)監(jiān)測用于連續(xù)監(jiān)測機(jī)器或生產(chǎn)過程。盡管這提供了不間斷的過程，但許多在線系統(tǒng)將在機(jī)器的關(guān)鍵啟動和關(guān)閉期間生成大部分?jǐn)?shù)據(jù)。

　　由于在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程工作，因此可以遠(yuǎn)程檢索數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，并由外部專家進(jìn)行管理。

　　當(dāng)超出預(yù)設(shè)限制時，在線監(jiān)控系統(tǒng)會發(fā)出警告。這些故障排除措施通常發(fā)生在低于固定監(jiān)控系統(tǒng)警報值的限值。這樣，它們將指示過度磨損和潛在的維護(hù)需求，而不是直接的風(fēng)險。

　　通過將警報分配給專家，可以立即分析機(jī)器行為的任何變化，并在必要時采取行動。

　　七、狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備結(jié)論

　　作為確保資產(chǎn)安全運行和提高 效率的一種方法，狀態(tài)監(jiān)測在整個行業(yè)中變得越來越普遍。允許定期和定向維護(hù)并消除不必要的程序可以節(jié)省時間和開支，同時還能確保滿足生產(chǎn)計劃。

　　盡管在某些情況下，預(yù)防性維護(hù)優(yōu)于 CM 輔助的預(yù)測性維護(hù)，但許多資產(chǎn)所有者正在意識到狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的好處。

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