CN112393937A - 一种实现润滑系统故障模拟的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现润滑系统故障模拟的试验装置，其特征在于，包括正常滑油循环系统、滑油泵机械故障循环系统、管路故障循环系统，三套系统独立运行，通过三通阀的切换，实现系统正常/故障状态的切换，进行系统故障的模拟。
Description
技术领域
本发明涉及一种实现润滑系统故障模拟的试验装置，具体可实现滑油泵组、管路、阀门、滤器等多种设备的故障模拟，属于机械技术领域。
背景技术
所谓润滑系统，指的是向润滑部件供给润滑剂的一系列输油、排油设备及其附属装置的总称。润滑系统是为保证汽轮机及其他旋转机构可靠工作，延长其使用寿命而必须设置的。如果润滑系统出现故障，会导致相应的旋转机械发生严重磨损和发热，造成旋转机械的严重损坏或损毁。因此，润滑系统的健康管理在船舶管理中占有十分重要的地位。润滑系统的故障类型多种多样，大致可分为两类：一类是功能性故障，工作条件不正常致使系统偏离正常功能，如零部件损坏、操作不当等，此类故障一般可通过修正参数或更换相应零部件使系统可以正常运行；另一类是声学故障，润滑系统在正常工况下运行，但是振动噪声偏大。声学故障是设备功能性故障的潜在表征，此类故障与设备的运行工况、管路特性、设备加工工艺、设备的功能特性等参数有关。设备长期在声学故障下运行，最终将导致功能性故障。要建立一个功能完善的润滑设备健康管理系统，需要采集大量润滑设备故障信号样本。所以，搭建一个能够实现多种类型故障模拟的润滑系统台架是十分必要的。
传统的润滑系统故障信号的采集一般是来源于实际工作时出现故障的设备。故障数据采集方法是让故障设备继续运行，或将故障设备拆除，在实验室让该故障设备工作，采集该设备的特征信号。然而，这种传统的故障模拟方式有以下缺点：
传统故障模拟方法模拟单种故障后故障不可恢复到原来状态，做完第一种故障后再推进第二种故障会使两种故障耦合，不利于故障诊断验证和样本数据的收集。
传统方法模拟故障，各个部件会存在耦合，无法实现单一部件的故障模拟。
传统故障模拟方法不能十分方便的实现正常与异常设备特征信号的对比。
传统故障模拟方法不可实现故障的快速复现。
发明内容
本发明要解决的技术问题是润滑系统的故障模拟问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种实现润滑系统故障模拟的试验装置，其特征在于，包括正常滑油循环系统、滑油泵机械故障循环系统、管路故障循环系统，三套系统独立运行，通过三通阀的切换，实现系统正常/故障状态的切换，进行系统故障的模拟。
其中，所述正常滑油循环系统包括依次连接的油箱一、Y型过滤器十三、电动调节阀十四、电动三通阀十五、电动调节阀二、真空压力表三、螺杆泵四、真空压力表五、Y型过滤器六、流量计七、真空压力表八、真空压力表九、电动三通阀二十二、电动三通阀二十一、真空压力表十二、电动调节阀十一、真空压力表十、电动三通阀二十、真空压力表十九、双筒回油过滤器十八、真空压力表十七、电动调节阀十六及附属振动、温度测量系统至出油口。
其中，所述滑油泵机械故障循环系统包括油箱一、Y型过滤器十三、电动调节阀十四、电动三通阀十五、电动三通阀二十七、电动调节阀二十八、真空压力表二十九、螺杆泵三十、真空压力表三十一、Y型过滤器三十二、流量计三十三、真空压力表三十四、真空压力表三十五、电动三通阀三十六、电动三通阀二十二、电动三通阀二十一、真空压力表二十五、电动调节阀二十四、真空压力表二十三、电动三通阀二十、真空压力表十九、双筒回油过滤器十八、真空压力表十七、电动调节阀十六及附属振动、温度测量系统至出油口。
其中，所述管路故障循环系统由油箱一、Y型过滤器十三、电动调节阀十四、电动三通阀十五、电动三通阀二十七、电动调节阀三十七、真空压力表三十八、螺杆泵三十九、真空压力表四十、Y型过滤器四十一、流量计四十二、真空压力表四十三、真空压力表四十四、电动三通阀三十六、电动三通阀二十二、电动三通阀二十一、真空压力表二十五、电动调节阀二十四、真空压力表二十三、电动三通阀二十、真空压力表十九、双筒回油过滤器十八、真空压力表十七、电动调节阀十六、电动调节阀四十五、电动调节阀二十六及附属振动、温度测量系统至出油口。
通过调节故障循环系统运行参数、更换故障滑油泵部件实现系统的故障模拟。在系统运行时对系统的电流、功率等电气参数，转速、流量、压力、进出口压力、温度等性能参数，机脚振动加速度、转子振动位移等振动参数进行监控和识别，通过对润滑系统性能和振动参数的综合判断，实现故障参数的特征提取及识别，确定系统故障位置及类型。
本发明作为一种实现润滑系统故障模拟的试验装置，通过调节三螺杆泵、可调电动阀的运行参数及更换故障模拟部件，实现螺杆泵衬套磨损、螺杆泵螺杆损坏、泵组不对中、泵组转子不平衡、泵组基座松动、电机转子不平衡、螺杆泵进油口堵塞、滤器堵塞、可调节阀卡滞等故障模拟及特征识别，掌握润滑系统在各种典型故障下性能及振动参数特征，根据振动特征的分析能够准确识别故障类型，发现故障原因以及出现故障的严重程度；对具体故障振动特征信号的分析能够估算出相应部件的使用寿命，及时更换或维修零部件，避免系统出现重大事故，并形成润滑系统故障诊断的方法及标准。
附图说明
图1装置原理示意图；
图中1油箱一、2电动调节阀二、3真空压力表三、4螺杆泵四、5真空压力表五、6Y型过滤器六、7流量计七、8真空压力表八、9真空压力表九、10真空压力表十、11电动调节阀十一、12真空压力表十二、13Y型过滤器十三、14电动调节阀十四、15进口三通阀十五、16电动调节阀十六、17真空压力表十七、18双筒回油过滤器十八、19真空压力表十九、20电动三通阀二十、21电动三通阀二十一、22电动三通阀二十二、23真空压力表二十三、24电动调节阀二十四、25真空压力表二十五、26电动调节阀二十六、27电动三通阀二十七、28电动调节阀二十八、29真空压力表二十九、30螺杆泵三十、31真空压力表三十一、32Y型过滤器三十二、33流量计三十三、34真空压力表三十四、35真空压力表三十五、36电动三通阀三十六、37电动调节阀三十七、38真空压力表三十八、39螺杆泵三十九、40真空压力表四十、41Y型过滤器四十一、42流量计四十二、43真空压力表四十三、44真空压力表四十四、45电动调节阀四十五。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例
本润滑故障模拟试验装置由正常、滑油泵机械故障、管路故障三套循环系统组成，三套系统可独立运行。通过三通阀的切换，实现系统正常/故障状态的切换，实现系统故障的模拟。正常滑油循环系统由油箱一1、Y型过滤器十三13、电动调节阀十四14、电动三通阀十五15、电动调节阀二2、真空压力表三3、螺杆泵四4、真空压力表五5、Y型过滤器六6、流量计七7、真空压力表八8、真空压力表九9、电动三通阀二十二22、电动三通阀二十一21、真空压力表十二12、电动调节阀十一11、真空压力表十10、电动三通阀二十20、真空压力表十九19、双筒回油过滤器十八18、真空压力表十七17、电动调节阀十六16及附属振动、温度测量系统组成；滑油泵机械故障循环系统由油箱一1、Y型过滤器十三13、电动调节阀十四14、电动三通阀十五15、电动三通阀二十七27、电动调节阀二十八28、真空压力表二十九29、螺杆泵三十30、真空压力表三十一31、Y型过滤器三十二32、流量计三十三33、真空压力表三十四34、真空压力表三十五35、电动三通阀三十六36、电动三通阀二十二22、电动三通阀二十一21、真空压力表二十五25、电动调节阀二十四24、真空压力表二十三23、电动三通阀二十20、真空压力表十九19、双筒回油过滤器十八18、真空压力表十七17、电动调节阀十六16及附属振动、温度测量系统组成；管路故障循环系统由油箱一1、Y型过滤器十三13、电动调节阀十四14、电动三通阀十五15、电动三通阀二十七27、电动调节阀三十七37、真空压力表三十八38、螺杆泵三十九39、真空压力表四十40、Y型过滤器四十一41、流量计四十二42、真空压力表四十三43、真空压力表四十四44、电动三通阀三十六36、电动三通阀二十二22、电动三通阀二十一21、真空压力表二十五25、电动调节阀二十四24、真空压力表二十三23、电动三通阀二十20、真空压力表十九19、双筒回油过滤器十八18、真空压力表十七17、电动调节阀十六16、电动调节阀四十五45、电动调节阀二十六26及附属振动、温度测量系统组成。通过调节故障循环系统运行参数、更换故障滑油泵部件实现系统的故障模拟。在系统运行时对系统的电流、功率等电气参数，转速、流量、压力、进出口压力、温度等性能参数，机脚振动加速度、转子振动位移等振动参数进行监控和识别，通过对润滑系统性能和振动参数的综合判断，实现故障参数的特征提取及识别，确定系统故障位置及类型。
本发明通过调节设备运行参数、更换相应零部件，实现润滑系统多种故障类型的模拟及识别，掌握螺杆泵衬套磨损、螺杆泵螺杆损坏、泵组不对中、泵组转子不平衡、泵组基座松动、电机转子不平衡、螺杆泵进油口堵塞、滤器堵塞、可调节阀故障等各种典型故障模式下润滑系统性能特征及振动特征参数，从性能及振动特征双层面实现润滑系统故障诊断，与传统的故障模拟方式相比，该发明有以下优点：
1.用不同类型的故障泵，可同时开展各种类型的故障试验，互相不干扰
2.各个部件之间通过电动阀关闭，可解决不同部件故障的耦合问题。
3.可同时实现正常状态与故障状态泵的试验。
4.可实现故障的快速复现和自动切换。
5.可实现多信息融合的故障信息收集，为故障诊断工作提供丰富的数据支撑。
6.该模拟系统各个部件相对独立，方便设备的拆装更换，可对润滑系统同一类型不同类型设备进行故障模拟。
螺杆泵衬套磨损模拟方法：a、将螺杆泵三十30的螺杆衬套更换为磨损的模拟衬套；b、调节电动三通阀十五15、电动三通阀二十七27、电动三通阀三十六36、电动三通阀二十二22、电动三通阀二十一21、电动三通阀二十20方向，使试验装置管路切换至滑油泵机械故障模拟模式，即使系统处于故障滑油泵和正常调节阀模式下工作；c、开启泵组，将螺杆泵三十30的运行状态调节至额定工况，配套的故障诊断系统将根据真空压力表二十九29、真空压力表三十一31、流量计三十三33、放置在泵组上的振动传感器、温度传感器以及电机电流、功率的测试数据识别螺杆泵衬套磨损故障；d、关停螺杆泵三十30，完成螺杆泵衬套磨损故障模拟试验。
螺杆泵螺杆损坏故障模拟方法：a、将螺杆泵三十30的螺杆更换为损坏的模拟螺杆；b、调节电动三通阀十五15、电动三通阀二十七27、电动三通阀三十六36、电动三通阀二十二22、电动三通阀二十一21、电动三通阀二十20方向，使试验装置管路切换至滑油泵机械故障模拟模式，即使系统处于故障滑油泵和正常调节阀模式下工作；c、开启泵组，将螺杆泵三十30的运行状态调节至额定工况，配套的故障诊断系统将根据真空压力表二十九29、真空压力表三十一31、流量计三十三33、放置在泵组上的振动传感器、温度传感器以及电机电流、功率的测试数据识别螺杆泵螺杆损坏故障；d、关停螺杆泵三十30，完成螺杆泵螺杆损坏故障模拟试验。
泵组转子不对中故障模拟方法：a、将螺杆泵三十30的安装机脚垫高2mm，模拟泵组不对中故障；b、调节电动三通阀十五15、电动三通阀二十七27、电动三通阀三十六36、电动三通阀二十二22、电动三通阀二十一21、电动三通阀二十20方向，使试验装置管路切换至滑油泵机械故障模拟模式，即使系统处于故障滑油泵和正常调节阀模式下工作；c、开启泵组，将螺杆泵三十30的运行状态调节至额定工况，配套的故障诊断系统将根据真空压力表二十九29、真空压力表三十一31、流量计三十三33、放置在泵组上的振动传感器、温度传感器以及电机电流、功率的测试数据识别螺杆泵螺杆损坏故障；d、关停螺杆泵三十30，完成螺杆泵螺杆损坏故障模拟试验。
泵组转子不平衡故障模拟方法：a、在螺杆泵三十30联轴器位置增加配重螺栓，使泵组处于质量不平衡状态；b、调节电动三通阀十五15、电动三通阀二十七27、电动三通阀三十六36、电动三通阀二十二22、电动三通阀二十一21、电动三通阀二十20方向，使试验装置管路切换至滑油泵机械故障模拟模式，即使系统处于故障滑油泵和正常调节阀模式下工作；c、开启泵组，将螺杆泵三十30的运行状态调节至额定工况，配套的故障诊断系统将根据真空压力表二十九29、真空压力表三十一31、流量计三十三33、放置在泵组上的振动传感器、温度传感器以及电机电流、功率的测试数据识别泵组转子不平衡故障；d、关停螺杆泵三十30，完成泵组转子不平衡故障模拟试验。
泵组基座松动故障模拟方法：a、松开螺杆泵三十30的基座的螺栓，模拟泵组基座松动故障；b、调节电动三通阀十五15、电动三通阀二十七27、电动三通阀三十六36、电动三通阀二十二22、电动三通阀二十一21、电动三通阀二十20方向，使试验装置管路切换至滑油泵机械故障模拟模式，即使系统处于故障滑油泵和正常调节阀模式下工作；c、开启泵组，将螺杆泵三十30的运行状态调节至额定工况，配套的故障诊断系统将根据真空压力表二十九29、真空压力表三十一31、流量计三十三33、放置在泵组上的振动传感器、温度传感器以及电机电流、功率的测试数据识别泵组基座松动故障；d、关停螺杆泵三十30，完成泵组基座松动故障模拟试验。
电机转子不平衡故障模拟方法：a、在电机风扇位置增加配重螺栓，使电机处于质量不平衡状态；b、调节电动三通阀十五15、电动三通阀二十七27、电动三通阀三十六36、电动三通阀二十二22、电动三通阀二十一21、电动三通阀二十20方向，使试验装置管路切换至滑油泵机械故障模拟模式，即使系统处于故障滑油泵和正常调节阀模式下工作；c、开启泵组，将螺杆泵三十30的运行状态调节至额定工况，配套的故障诊断系统将根据真空压力表二十九29、真空压力表三十一31、流量计三十三33、放置在泵组上的振动传感器、温度传感器以及电机电流、功率的测试数据识别电机转子不平衡故障；d、关停螺杆泵三十30，完成电机转子不平衡故障模拟试验。
螺杆泵进油口堵塞故障模拟方法：a、调节电动三通阀十五15、电动三通阀二十七27、电动三通阀三十六36、电动三通阀二十二22、电动三通阀二十一21、电动三通阀二十20方向，使试验装置管路切换至管路故障模拟模式，即使系统处于正常滑油泵和故障管路模式下工作；b、开启泵组，将滑油泵三十九39的运行状态调节至额定工况，调节电动调节阀三十七37开度，使滑油泵三十九39进油口处于堵塞状态下，配套的故障诊断系统将根据真空压力表三十八38、真空压力表四十40、流量计四十二42、放置在泵组上的振动传感器以及电机电流、功率的测试数据识别泵组气蚀故障；c、恢复电动调节阀三十七37开度，关停螺杆泵三十九39，螺杆泵进油口堵塞故障模拟试验。
滤器堵塞故障模拟方法：a、调节双筒回油过滤器十八18滤器转换杆，使滤器在堵塞滤芯条件下工作；b、调节电动三通阀十五15、电动三通阀二十七27、电动三通阀三十六36、电动三通阀二十二22、电动三通阀二十一21、电动三通阀二十20方向，使试验装置管路切换至管路故障模拟模式，即使系统处于正常滑油泵和故障管路模式下工作；c、开启离心泵三十九39进行模拟试验，配套的故障诊断系统将根据真空压力表十七17、真空压力表十九19、放置在滤器附近的振动传感器的测试数据识别故障；d、关停螺杆泵三十九39，调节双筒回油过滤器十八18滤器转换杆，使滤器在正常滤芯条件下工作，完成泵组堵塞故障模拟试验。
可调节阀故障模拟方法：a、调节电动三通阀十五15、电动三通阀二十七27、电动三通阀三十六36、电动三通阀二十二22、电动三通阀二十一21、电动三通阀二十20方向，使试验装置管路切换至管路故障模拟模式，即使系统处于正常滑油泵和故障管路模式下工作；b、将电动调节阀二十四24的阀板更换为腐蚀损坏的阀板，进行可调节阀故障模拟试验；c、开启泵组，将螺杆泵三十九39的运行状态调节至额定工况，配套的故障诊断系统将根据真空压力表二十三23、真空压力表二十五25、放置在阀组上的振动传感器以及电机电流、功率的测试数据识别故障；d、关停螺杆泵三十九39，更换损坏阀板，完成可调节阀故障模拟试验。
同时注入上述几种故障，可实现离心泵复合故障的模拟诊断。
Claims (4)
1.一种实现润滑系统故障模拟的试验装置，其特征在于，包括正常滑油循环系统、滑油泵机械故障循环系统、管路故障循环系统，三套系统独立运行，通过三通阀的切换，实现系统正常/故障状态的切换，进行系统故障的模拟。
2.根据权利要求1所述的实现润滑系统故障模拟的试验装置，其特征在于，所述正常滑油循环系统包括依次连接的油箱一、Y型过滤器十三、电动调节阀十四、电动三通阀十五、电动调节阀二、真空压力表三、螺杆泵四、真空压力表五、Y型过滤器六、流量计七、真空压力表八、真空压力表九、电动三通阀二十二、电动三通阀二十一、真空压力表十二、电动调节阀十一、真空压力表十、电动三通阀二十、真空压力表十九、双筒回油过滤器十八、真空压力表十七、电动调节阀十六及附属振动、温度测量系统至出油口。
3.根据权利要求2所述的实现润滑系统故障模拟的试验装置，其特征在于，所述滑油泵机械故障循环系统包括油箱一、Y型过滤器十三、电动调节阀十四、电动三通阀十五、电动三通阀二十七、电动调节阀二十八、真空压力表二十九、螺杆泵三十、真空压力表三十一、Y型过滤器三十二、流量计三十三、真空压力表三十四、真空压力表三十五、电动三通阀三十六、电动三通阀二十二、电动三通阀二十一、真空压力表二十五、电动调节阀二十四、真空压力表二十三、电动三通阀二十、真空压力表十九、双筒回油过滤器十八、真空压力表十七、电动调节阀十六及附属振动、温度测量系统至出油口。
4.根据权利要求3所述的实现润滑系统故障模拟的试验装置，其特征在于，所述管路故障循环系统由油箱一、Y型过滤器十三、电动调节阀十四、电动三通阀十五、电动三通阀二十七、电动调节阀三十七、真空压力表三十八、螺杆泵三十九、真空压力表四十、Y型过滤器四十一、流量计四十二、真空压力表四十三、真空压力表四十四、电动三通阀三十六、电动三通阀二十二、电动三通阀二十一、真空压力表二十五、电动调节阀二十四、真空压力表二十三、电动三通阀二十、真空压力表十九、双筒回油过滤器十八、真空压力表十七、电动调节阀十六、电动调节阀四十五、电动调节阀二十六及附属振动、温度测量系统至出油口。通过调节故障循环系统运行参数、更换故障滑油泵部件实现系统的故障模拟。在系统运行时对系统的电流、功率等电气参数，转速、流量、压力、进出口压力、温度等性能参数，机脚振动加速度、转子振动位移等振动参数进行监控和识别，通过对润滑系统性能和振动参数的综合判断，实现故障参数的特征提取及识别，确定系统故障位置及类型。
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2020
- 2020-11-26 CN CN202011344830.8A patent/CN112393937A/zh active Pending
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