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      使用手持式測(cè)試工具來預(yù)測(cè)性維護(hù)

      閱讀:586發(fā)布時(shí)間:2008-03-07

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          因設(shè)備故障而造成的未經(jīng)計(jì)劃的停產(chǎn),每年會(huì)使制造廠商們損失其收入的 3 %。對(duì)于年收入為 10 億美元的廠商來說,這就意味著 3000 萬美元的潛在節(jié)省,相當(dāng)于底線利潤(rùn)額。如果一個(gè)公司具有 1 億美元的凈收入,那就相當(dāng)于 30 % 的利潤(rùn)降低。
        在一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)極為激烈的年代,沒有人能承受得起讓這些金錢從手中溜掉。
        為進(jìn)行維修而有計(jì)劃地安排停產(chǎn)是非常經(jīng)濟(jì)的方法。通過有計(jì)劃的停產(chǎn),維護(hù)管理人員能夠確定:
      1.   如何利用人員;
      2.    是否庫存中具有維修用的適宜備件;
      3.    如何將生產(chǎn)設(shè)施停止運(yùn)行的時(shí)間降到zui低程度。
        訣竅是確定哪些設(shè)備需要維修,何時(shí)需要維修,否則在停產(chǎn)時(shí),技術(shù)人員的時(shí)間和部件成本可能仍然失去會(huì)控制。
        預(yù)測(cè)性維護(hù) (PdM) 計(jì)劃將定期測(cè)量重要設(shè)備上的關(guān)鍵指標(biāo),并隨時(shí)間對(duì)該信息進(jìn)行跟蹤,從而幫助技術(shù)人員預(yù)測(cè)出何時(shí)需要維修。
        本技術(shù)應(yīng)用文章介紹了可以使用數(shù)字式萬用表、鉗形表、數(shù)字式紅外溫度計(jì)和絕緣電阻測(cè)試儀收集和跟蹤的 PdM 測(cè)量值。本系列中的其他技術(shù)應(yīng)用文章介紹了熱成像儀和電能質(zhì)量分析儀的 PdM 應(yīng)用。
      通過預(yù)測(cè)性維護(hù),實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約
        預(yù)測(cè)性維護(hù)計(jì)劃可提高性能、提高生產(chǎn)效率、縮短停產(chǎn)時(shí)間以及降低維護(hù)和庫存成本。美國聯(lián)邦能源管理計(jì)劃 (FEMP) 的研究估計(jì),預(yù)測(cè)性維護(hù)與例行維護(hù)相比可節(jié)約 8 % 至 12 %,與未經(jīng)計(jì)劃的停產(chǎn)相比可節(jié)約 30 % 至 40 %。
      一些獨(dú)立進(jìn)行的調(diào)查報(bào)告了工業(yè)預(yù)測(cè)行維護(hù)計(jì)劃所帶來的以下平均節(jié)省數(shù)字:
      •?。?0 倍
      •  維護(hù)成本降低:25 % 至 30 % 
      • 故障消除:70 % 至 75 % 
      • 停產(chǎn)時(shí)間縮短:35 % 至 45 % 
      • 產(chǎn)量增加:20 % 至 25 % 
      工具和計(jì)劃的整合
        PdM 計(jì)劃可從高度復(fù)雜精密的連續(xù)在線監(jiān)視和自動(dòng)報(bào)警,一直到依賴于檢查路線和手動(dòng)測(cè)量的傳統(tǒng)離線計(jì)劃。
        PdM 監(jiān)視工具在復(fù)雜程度上也存在很大不同:從數(shù)字式紅外定點(diǎn)溫度計(jì)到熱成像儀、振動(dòng)分析儀和電能質(zhì)量測(cè)量工具,再到固定安裝和聯(lián)網(wǎng)的傳感器。調(diào)查用工具包括手持式數(shù)字萬用表、鉗形表和絕緣測(cè)試儀,以及的電機(jī)電路測(cè)試儀。
        許多設(shè)施根據(jù)其設(shè)備及運(yùn)行規(guī)模對(duì)測(cè)量工具進(jìn)行混合搭配。所不同的是,技術(shù)人員將傳統(tǒng)上用于進(jìn)行故障排查的工具用在了預(yù)測(cè)性維護(hù)計(jì)劃當(dāng)中。
      使用手持式測(cè)試工具進(jìn)行 PdM 測(cè)量
      設(shè)備關(guān)鍵指標(biāo)測(cè)量測(cè)試工具
      不間斷電源 (UPS)/配電裝置 (PDU)­     - 間歇脫扣
      ­     - 過程中斷有效值電壓,有效值電流,頻率 (Hz),連接電阻,數(shù)據(jù)記錄讀數(shù)隨時(shí)間發(fā)生的異常。 IR, DMM 
      變壓器­     - 過熱
      ­     - 嗡嗡聲溫度,中線對(duì)地連接阻抗,電壓平衡,電流平衡,松動(dòng)的接頭。 IR, DMM, CM 
      配電盤/開關(guān)柜­     - 間歇脫扣
      ­     - 斷路器過熱電壓平衡,電流平衡,數(shù)據(jù)記錄讀數(shù)隨時(shí)間發(fā)生的異常,松動(dòng)的接頭,溫度。 IR, DMM, CM 
      控制裝置(可調(diào)速驅(qū)動(dòng)器、分?jǐn)嘌b置)­     - 過程異常
      ­     - 系統(tǒng)性能的改變電壓平衡,電流平衡,沖擊電流,電壓突降,連接電阻,數(shù)據(jù)記錄讀數(shù)隨時(shí)間發(fā)生的異常。 IR, DMM, CM 
      照明配電盤­     - 閃爍的照明燈
      ­     - 嗡嗡聲電壓平衡,電流平衡,沖擊電流,電壓突降,連接電阻,數(shù)據(jù)記錄讀數(shù)隨時(shí)間發(fā)生的異常。 IR, DMM, CM 
      電機(jī)和其他設(shè)備(減速器、泵、風(fēng)機(jī)、冷卻器、空調(diào)裝置、發(fā)電機(jī))­     - 過熱
      ­     - 間歇脫扣沖擊電流,對(duì)地絕緣電阻,溫度,銘牌額定值,過載,電壓平衡,電流平衡,電阻,電機(jī)起動(dòng)電容器連接。 IR, IRT, DMM, CM 

      關(guān)鍵詞:紅外溫度計(jì) (IR)、數(shù)字式萬用表 (DMM)、絕緣電阻測(cè)試儀 (IRT)、鉗形表 (CM)。
      注意:這些建議測(cè)量不是完整的 PdM 測(cè)量參數(shù)。
      測(cè)量指南
      預(yù)測(cè)性維護(hù)測(cè)量與故障排查測(cè)試大同小異。您所尋找的都是潛在故障的跡象,因此您獲得的都是與故障模式有關(guān)的測(cè)量值。
      1.   對(duì)于每種設(shè)備類型,識(shí)別潛在故障以及相關(guān)關(guān)鍵指標(biāo)。
      2.   確定怎樣的測(cè)量可降低出現(xiàn)問題的可能性。
      3.   確定需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量的頻率。
      4.   收集并跟蹤結(jié)果,觀察趨勢(shì),并根據(jù)需要開展維修。
      溫度
        紅外溫度計(jì)是一種低成本的監(jiān)視工具,可在設(shè)備運(yùn)行過程中對(duì)特定部件進(jìn)行快速、頻繁的測(cè)量。使用您在設(shè)備方面的知識(shí)來識(shí)別關(guān)鍵高溫點(diǎn),跟蹤這些溫度讀數(shù),將它們與運(yùn)行限值進(jìn)行比較,并觀察以后的趨勢(shì)。
        例如,對(duì)電機(jī)上的軸承外殼、斷路器開關(guān)柜中的開關(guān)以及所有設(shè)備上的電纜接頭進(jìn)行掃描。為獲得*測(cè)量值,在一個(gè)離目標(biāo)盡可能近的安全位置進(jìn)行測(cè)量,確保沒有測(cè)量一個(gè)反射表面,并對(duì)發(fā)射率進(jìn)行補(bǔ)償。
      對(duì)地絕緣電阻
      小心:在測(cè)試電纜和電機(jī)之前,先將電子控制裝置斷開 - 高電壓測(cè)試設(shè)備的誤用可能會(huì)將它們破壞。
      針對(duì)負(fù)載和接頭定期進(jìn)行以下絕緣電阻測(cè)試,可幫助檢測(cè)出即將發(fā)生的設(shè)備故障。
      •      對(duì)起動(dòng)器上的線路和負(fù)載進(jìn)行接地測(cè)試可發(fā)現(xiàn)起動(dòng)器、分?jǐn)嘌b置的輸入電路以及電機(jī)和和起動(dòng)器繞組的負(fù)載線路的對(duì)地電阻。
      •     一般閾值:交流設(shè)備可在不低于 2 兆歐的對(duì)地電阻下安全運(yùn)行,直流設(shè)備可在不低于 1 兆歐的對(duì)地電阻下安全運(yùn)行。
      •      當(dāng)在起動(dòng)器的負(fù)載支路之間測(cè)量三相電機(jī)的電阻時(shí),您應(yīng)看到很高的電阻,并且任何兩相之間的測(cè)量值大致相等。
      注意:使用絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量對(duì)地絕緣電阻時(shí),需要將被測(cè)試的部件或電纜從電源系統(tǒng)斷開 - 將這種情況納入有計(jì)劃的停產(chǎn)中。
      電能質(zhì)量
      直流和交流電源電壓
        定期在重要設(shè)備上測(cè)量電壓以確認(rèn)負(fù)載正獲得處于銘牌額定值誤差范圍內(nèi)的穩(wěn)定電壓是值得的。過高或過低的電壓都會(huì)帶來可靠性問題以及設(shè)備故障。
        測(cè)量受諧波影響的電壓需要使用一個(gè)真有效值數(shù)字式萬用表;測(cè)量可調(diào)速驅(qū)動(dòng)器 (ASD) 的電壓需要使用一個(gè)低帶寬濾波器。一個(gè)數(shù)字式萬用表也可用于檢查電源系統(tǒng)中的電壓平衡狀況。記錄型數(shù)字式萬用表可用于監(jiān)視性能隨時(shí)間的改變,并可針對(duì)即將發(fā)生的故障向您發(fā)出警告。
      電阻
      小心:電阻測(cè)量必須在電路電源關(guān)閉時(shí)進(jìn)行。否則,儀表或電路可能會(huì)損壞。
      可以使用一個(gè)數(shù)字式萬用表來檢查大多數(shù)接頭的電阻。電阻越高,接頭的性能就越差,這是電源電壓降低、惱人的脫扣以及潛在設(shè)備故障的一個(gè)標(biāo)志。
      •     高分辨率數(shù)字式萬用表也可用于測(cè)量繼電器和斷路器觸頭的電阻 - 隨著觸頭性能的下降,電阻會(huì)升高。
      •     紅外溫度計(jì)也可用于識(shí)別高電阻接頭 - 與良好接頭相比,它們表現(xiàn)為高溫點(diǎn)。
      數(shù)字式萬用表說明:大多數(shù)數(shù)字式萬用表可測(cè)量低至 0.1 Ω 的電阻,一些萬用表可測(cè)量高達(dá) 300 MΩ 的電阻。為了進(jìn)行的低電阻測(cè)量,使用數(shù)字式萬用表的相對(duì)值 (REL) 功能以消除測(cè)試線電阻的影響。
      直流和交流電流
      小心:在使用數(shù)字式萬用表測(cè)量電流以后,不要忘記在進(jìn)行下一次電壓測(cè)量之前,將測(cè)試線移回到電壓擋。
        負(fù)載將隨著老化而吸收略微高一些的電流。定期測(cè)量電流可幫助您跟蹤設(shè)備的可靠性。使用一個(gè)鉗形表或帶有電流鉗的數(shù)字式萬用表來測(cè)量電流。
      電壓平衡
        大于 2% 的電壓不平衡可能會(huì)使設(shè)備性能降低,并引起提前發(fā)生故障。使用數(shù)字式萬用表來檢查各相之間的電壓,以得到用于輸送來自供電公司電能的保護(hù)裝置和開關(guān)柜處以及高優(yōu)先級(jí)設(shè)備處的電壓降。
      電壓不平衡可使用下式進(jìn)行計(jì)算。
      平均電壓 =(相 1 電壓 + 相 2 電壓 + 相 3 電壓)/3
      相 1 上的電壓不平衡 % =[(相 1 電壓 - 平均電壓)/平均電壓> x 100
      注意:熔斷器和開關(guān)兩端的電壓降也可顯示出電機(jī)處的不平衡以及根故障點(diǎn)處的過熱。在您認(rèn)為已發(fā)現(xiàn)問題原因之前,要使用一個(gè)溫度計(jì)進(jìn)行核查。
      電流平衡
        設(shè)備過熱的另外一個(gè)根本原因是電流不平衡。使用鉗形表或數(shù)字式萬用表上的交流電流鉗來檢查每相上流動(dòng)的電流。為了確定平均電流,將所有三相的電流加在一起后再除以 3。然后,通過將每相上的電流減去平均電流來計(jì)算不平衡百分?jǐn)?shù)。超過 10% 的電流不平衡可能是一個(gè)問題。
      平均電流 =(相 1 電流 + 相 2 電流 + 相 3 電流)/3
      相 1 上的電流不平衡 % =[(相 1 電流 - 平均電流)/平均電流> x 100
      沖擊電流
        如果電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正?;螂娐钒l(fā)生意外脫扣,則在啟動(dòng)時(shí)使用一個(gè)鉗形表或一個(gè)可捕獲沖擊電流的數(shù)字式萬用表來檢查沖擊電流。沖擊電流可能會(huì)高達(dá)正常運(yùn)轉(zhuǎn)電流的 12 倍(遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于斷路器額定電流),只要電路沒有過載,這個(gè)高電流就不會(huì)使斷路器脫扣。沖擊電流的評(píng)估取決于隨時(shí)間對(duì)該電機(jī)的沖擊電流測(cè)量值進(jìn)行比較。
      安全性和測(cè)試工具額定值要求
        在開始使用數(shù)字式萬用表或其他測(cè)試工具進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)測(cè)量之前,確保您已了解所使用工具的限制,以及伴隨該工具的安全預(yù)防措施。
      • 選擇一個(gè)安全等級(jí)為 1000 V CAT III / 600 V CAT IV 的數(shù)字式萬用表和一個(gè)安全等級(jí)為 600 V CAT III 的鉗形表。
      • 選擇一個(gè)可測(cè)量真有效值、電阻zui低擋為 0.1 歐姆或更低、電容擋可達(dá) 9999 微法以及可測(cè)量頻率的數(shù)字式萬用表。如果您要隨時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤,則選擇一個(gè)具有數(shù)據(jù)/事件記錄功能并可快速記錄zui小值/zui大值的數(shù)字式萬用表,它需要具有足夠的存儲(chǔ)器能力、很長(zhǎng)的電池壽命、一個(gè)光學(xué)端口和用于將測(cè)量結(jié)果下載到計(jì)算機(jī)上的軟件。
      • 測(cè)量典型的工業(yè)和商用電機(jī)時(shí),請(qǐng)選擇一個(gè)具有zui低 500 V 輸出并可進(jìn)行幾千兆歐姆電阻測(cè)量的絕緣電阻測(cè)試儀。
      • 確定在溫度測(cè)量過程中您與設(shè)備之間的zui小安全距離,并使用這個(gè)距離來確定紅外溫度計(jì)必須支持的距離與光點(diǎn)直徑比。50:1 的距離與光點(diǎn)直徑比允許在 8 英尺范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量,具體距離取決于目標(biāo)物體的發(fā)射率。
      • 確保所用測(cè)試探頭上的電壓額定值與測(cè)試環(huán)境相符。正像某些數(shù)字式萬用表測(cè)試那樣,絕緣電阻測(cè)試通常需要使用高壓探頭。
      • 如果必須在三相環(huán)境中進(jìn)行帶電測(cè)量,則需要佩戴適宜的人身防護(hù)用品 (PPE),使用三點(diǎn)測(cè)試法,如果可能,將一只手放在衣袋中以防止電流轉(zhuǎn)移。
      三點(diǎn)測(cè)試法:
      1. 測(cè)試一個(gè)已知帶電電路。
      2. 測(cè)試目標(biāo)電路。
      3. 再次測(cè)試帶電電路。
        通過這種方法,可以驗(yàn)證測(cè)量之前和之后您的儀表是否工作正常,并確保您獲知電路是否帶電。

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