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1、现行大型电机的监控与管理 基于可靠性的状态监控Condition monitoring for reliability.,电机诊断技术讲座之一,全美电机系统消耗了19%的总能源，57%的电力能源；在制造业，电机消耗了70%以上的电能；在过程工业，电机消耗的电能占全厂90%以上。,每年度成本核算中，附加消耗分布为停产损失93.6%，附加能量消耗3.1%，电机寿命降低1.2%，常规消耗2.1%。,EPRI的报告,When A Plant Had An Unplanned Shut Down,会发生什么,领导不断接到各种报告,生产经理开始大叫!,生产人员无休止的加班，疲惫不堪,维修人员束手无策,财务
2、总监.,你的客户?,怎样处理您的电机问题?,别理它!,YES,NO,YES,你可真笨!,NO,你得负责处理吗?,NO,置之不理,有人知道吗?,你麻烦了!,YES,YES,NO,掩藏住！,能捂住别人的眼睛吗?,NO,没问题!,Yes,电机在工作吗?,是你弄坏的吗?,设备检修体制的演变 History,事后维修-发生故障后进行Reactive(Break-Down)Maintenance预防维修-以一定的时间为间隔，定期维修(TBM)Preventive Maintenance(PM)预测维修-以设备状态监测(CM)为基础Predictive Maintenance(PdM)主动维修-以故障根源分
3、析为基础，基于可靠性的维护(RCM)Proactive Maintenance(PAM),事后维修 RM/BMReactive(Break-Down)Maintenance,“任其损坏”,优点：不必投资在状态监测上 不会出现过度维修 适用于少数非重点设备缺点：无法预测事故停机 产生设备二次损坏及灾难性后果 生产损失 高额维修费用 管理失控,急诊室,各行业平均停产损失,包括产量损失与人工费用,美国总统轮船公司案例,2001年8月16日安装在线监控系统2001年8月21日TC1轴承失效(已使用10,000 小时),APL Agate 案例研究,事后维修的代价在线系统安装后，TC1即处于红区，TC2
4、、TC3处于绿区；轴承冲击脉冲值开始时为 88 dBsv(报警极限为 85 dBsv)失效时为 96 dBsv.在海上更换轴承，耽搁时间二次损伤，造成叶片和迷宫密封损伤(价值$180,000)到达港口后，更换整个轴系，浪费时间,预防维修 PM/TDMPreventive Maintenance,“定期体检”,优点：维修以可控制的方式在方便的时间进行 减少意外事故，有效避免灾难性事故 可更好的控制备件，节约资金缺点：状态良好的设备也被频繁检修（维修过盛）维修导致的损伤可能大于维修的益处 仍存在计划外故障停机 没有针对不同设备进行优化与寿命分析,体检室,为什么要状态监测？Why condition
5、 monitoring?,一个新的资产管理的平台!提高生产能力 Increased production pace 运行在收支平衡之上 Ongoing“cost shavings”生产中断不可容忍 Production disruptions are economically intolerable 世界级的生产运营需要可靠性维护 World Class Performance requires reliable production,管理者策略Management Strategies,Utilizing existing machinery 合理利用现有设备(New machines or
6、 existing?购置新设备还是利用现有设备)Increase Speed 增加生产速度Improve Quality 提高质量Increase Availability 增加有效生产时间Lower the costs 降低成本(Energy,raw material,personell costs,etc.),当前状况 Todays Situation,维修部门从单纯的维修，逐渐转变成为确保企业生产能力的高级职能单元维修费用占企业生产总成本的 4%到14%维修费用所占比例大于企业利润率故障停机异常昂贵，远远超过维修费用,状态监测的成效Impact of Condition Based Ma
7、intenance,利润,毛利,总产值,直接成本 能耗 实验费用 安全成本 工作环境改善 环保要求,常规消耗 维修与维护 人员工资 实验 等等,总投资,流动资金,固定资产,投资回报率,+,%,总预期产值Potentialrevenue,OPE 生产损失 时间损失 质量损失 速度损失,OPE.总运营有效率Overall Performance Effectiveness,Max.Prod.,速度损失,质量损失,不可得时间,OPE,生产时间,有效生产速度,World Class Performance 85%.,生产损失Loss of contribution.Overall Performanc
8、e Effectiveness,100 h90 h,A=0.9(时间因子),90 ton/h81 ton/h,P=0.9(速度因子),81 ton73 ton,Q=0.9(品质因子),OPE=0.9 x 0.9 x 0.9=0.73 x 100%=73%,有效生产时间,有效产品质量,冰山一角潜在的危机The hidden possibility,预测维修 PdMPredictive Maintenance,“没有故障就不修”,优点：减少意外停机 仅在需要时购买和使用所需备件 只需在适当时候进行维修缺点：监测仪器、系统、服务、人员花费 不能延长设备寿命,监测室,泵(101),电机(83),风机(
9、26),53+/-15,94+/-24,113+/-60,Variation with confidence level of 95%.,预警时间Prewarning time.,Machines(no.of incidents),Days,APL Cyprine 案例研究,2001年3月安装2003年1月更换总运行时间:22 个月,新轴承,新轴承,预测维修经济效益评估,VTR 714轴承每套 USD 20,000 to 25,000VTR 714轴系每套 USD 120,000 to 150,000更换轴承推荐时间为 10,000 小时(16个月),17 条船，实行状态监测4 年轴承更换时间
10、 由10,000小时提高到20,000(有些轴承达到 30,000 小时)总的价值：17 x 3 台涡轮增压器 x USD 20,000=USD 1,020,000 没有包括节省时间与人工的效益及二次损伤费用,状态监测的目的,状态监测,保护系统保障运行，避免事故造成二次损伤预知维修提前预警，减少非计划停机事件故障诊断指导维修进程，实施精密维修根源分析有目的地提高设备可靠性,设备预警健康寿命约8周，请在此期间安排维修更换电机驱动端轴承，非驱动端改善润滑，并精密对中与轴承商商洽如何改善轴承品质,两份工单,检修工单1,检修工单2,维修部，李工,可靠性部，王工,主动维修 PAMProactive Ma
11、intenance,“查明根源，精确维修，一切基于可靠性”,优点：设备寿命延长 设备可靠性增加 更少的故障及二次损坏 停机时间减少 总维护费用降低缺点：监测仪器、系统、服务、人员花费 要求特殊技能 需要更多时间进行分析 全体员工改变观念,全员 RCM,设计与改造 设备与备件采购 备品备件库存保养 安装调试 操作与日常保养 运行调度 维修维护,80%,20%,清洁与润滑 Cleaning and lubrication设备改造 Design out2)提高运行寿命 Increase lifetime状态监测 日常维护保养 CM-normal operation 状态监测 有计划的停机 CM-pl
12、anned stop5)定期维修 Time based 6)备用策略 Redundance7)事后维修 Corrective,RCM 战略Strategy for RCM,RCM 手段Instrument for RCM,红外诊断 静态/动态电气诊断 机械振动分析 激光对中/现场动平衡 润滑油品分析 超声诊断 腐蚀检测/探伤,静态检测动态巡检在线监控,RCM 收益Benefit from RCM,提高产量(2-40%)减少维修费用(7-60%)提高产品质量(重新回炉生产&废品率减少 5-90%)延长设备寿命(1-10 x life extension)减少零配件库存(10-60%)增加库存周转
13、率(up to 75%)减少成品库存降低能耗(5-15%)提升生产安全及环境保护,来自客户的统计数据,SSAB Tunnplt 钢铁公司案例,On line to PLC,盅式退火炉在线监控,节省的费用,9299年共计=215,000$,7 台 600 MW 火力发电机组2 台 12 MW 柴油发电机组(备用),台湾麦寮电厂,以前1998 SPM Introduction1998 CMS 用于涡轮增压机1999 便携式仪器A30-32001 诊断服务现在 4 台 A30-3 整体监控点数 7600 点 远程监控 2100点 VCM+BMS 56点 MG4 to AMS to 软件 272点,下
14、一步6 台 Leonova远程监控 1445 点MG4 to AMS to PRO46 136 点,状态好 88%,计划检修 11%,报警 1%,监控结果 2003 年 5月,故障根源分析,严重事故,缺油 36%,不平衡3%,坏轴承43%,皮带故障5%,不对中13%,故障根源分析,其它事故,润滑的监控寿命的提高Lubricant film quality.,1 x L,10 x L,Time,传送带系统 轴承更换,维修策略的优化,RM,PM,PdM,PAM,PdM,PM,RM,PdM,PM,RM,RM 事后维修PM 预防维修PdM 预测维修PAM 主动维修,对目标无法贯彻将导致维修的倒退,减少
15、维修,维修的优化,DIRECT PREVENTIVE MAINTENANCE,PREDICTIVE MAINTENANCE,IMPROVEMENT MAINTENANCE,Downtime.,CORRECTIVE MAINTENANCE,电机监测与管理系统的建立,电源,供电品质谐波(电压、电流)过/欠 电压电压不平衡功率因数过载测试方法ESA电压、电流计,变压器,变压器故障绝缘不良绕组短路接头松动电器振动测试方法ESAMCA红外分析绝缘诊断超声诊断,控制与配电,MCC/配电柜故障接头松动接触不良线圈故障补偿电容失效测试方法ESAMCA红外超声电压/电流计欧姆表目视,电缆,电缆故障热保护污染短路
16、接地断路物理损伤测试方法MCAESA红外绝缘测试,配电系统故障分布,导体负荷能力不足(10%),供电电压不平衡(7%),电压偏差(2%),电压不匹配(6%),功率因数不合格(39%),接头问题(36%),电机,机械故障轴承轴/轴承座振动测试方法ESA振动红外 超声,电气故障绕组短路绝缘不良污染转子故障气隙测试方法MCA ESA振动绝缘测试耐压、冲击试验欧姆表电流/电压表超声红外,电机,根据 EPRI的报告：电机故障的 53%源于机械原因，如轴承故障、不平衡、松动等；47%源于电气原因；这其中，10%源于转子，如铸件缺陷导致的不平衡气隙、断条等；37%源于定子绕组。,电机故障源于何处？,引起故障
17、的外在因素,1）阻抗不平衡导致的电机效率的降低,电机运行的可靠性分析,2）阻抗不平衡导致功率因数的降低,3）阻抗不平衡导致电机损耗,4）阻抗不平衡导致温度上升,5）附加的温升导致电机寿命的降低,耦合(对轮或皮带),故障不对中/不对正带/键 磨损张力不当皮带轮磨损测试方法ESA振动红外,负载(风机,泵,压缩机,齿轮箱,等),负载故障部件疲劳(例如:密封)部件失效(齿轮,叶片等)轴承失效测试方法ESA振动红外超声,以下为电机状态监测的时间间隔，以月为单位：,预知维修与监测进程,质量控制（QC）,质量控制（QC）,维修策略的优化,RM,PM,PdM,PAM,PdM,PM,RM,PdM,PM,RM,RM 事后维修PM 预防维修PdM 预测维修PAM 预知(主动)维修,对目标无法贯彻将导致维修的倒退,减少维修,维修的优化,我们的目标是,尽力杜绝事故停机！,So Now This Happens!,领导,生产经理,生产技术人员,维修部门,财务总监.,客户对提前交货十分满意!,At your service.,
