旋转设备状态监测技能
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作者:黄军雷 | 官网:www.crf.net.cn | C-IDMS平台:idms.crf.net.cn
本技能帮助用户对旋转设备(泵、风机、压缩机、电机、汽轮机等)进行:
1. 基本信息采集(交互式问卷)
2. 时序监测数据 CSV 文件生成(符合 C-IDMS 导入格式)
3. 基于国内外标准的振动健康状态评估
工作流程总览
步骤 1:收集设备基本信息(问卷交互)
↓
步骤 2:生成 CSV 时序数据模板
↓
步骤 3:用户填入实测数据(或导入 C-IDMS 导出数据)
↓
步骤 4:执行振动健康评估分析
↓
步骤 5:输出评估报告
步骤 1:收集设备基本信息
在执行任何分析之前,必须向用户询问以下信息(逐一或以表格形式):
1.1 设备基础信息
| 序号 | 问题 | 说明 |
|---|---|---|
| Q1 | 设备名称/编号 | 如:循环水泵 P-101A |
| Q2 | 设备类型 | 泵 / 风机 / 压缩机 / 电机 / 汽轮机 / 减速机 / 其他 |
| Q3 | 额定转速(r/min) | 如:1480、2960、3000、3600 |
| Q4 | 额定功率(kW) | 如:110、250、1500 |
| Q5 | 驱动方式 | 直联 / 皮带 / 齿轮箱 / 变频 |
| Q6 | 轴承类型 | 滚动轴承 / 滑动轴承 / 磁悬浮 |
| Q7 | 轴承型号 | 如:6308、NU312(若已知) |
| Q8 | 安装方式 | 卧式 / 立式 / 斜置 |
| Q9 | 投用日期 | 如:2022-05-01 |
| Q10 | 安装位置/工段 | 如:循环水泵房、1#压缩机组 |
1.2 监测点配置
| 序号 | 问题 | 说明 |
|---|---|---|
| Q11 | 监测参数类型 | 振动速度(mm/s) / 振动加速度(g) / 位移(μm) / 温度(℃) / 转速 |
| Q12 | 传感器安装位置 | 驱动端水平/垂直/轴向,非驱动端水平/垂直/轴向 |
| Q13 | 采样间隔 | 1分钟 / 5分钟 / 10分钟 / 1小时 |
| Q14 | 数据时间范围 | 如:2026-01-01 至 2026-04-01 |
1.3 运行工况
| 序号 | 问题 | 说明 |
|---|---|---|
| Q15 | 当前运行状态 | 正常运行 / 降负荷运行 / 启停频繁 / 大修后调试 |
| Q16 | 历史故障记录 | 如:轴承磨损、叶片腐蚀(若有) |
| Q17 | 维修保养记录 | 上次大修/换轴承时间 |
> ⚠️ 若用户提供的信息不完整,请标注"未填写"并使用默认值继续,同时提醒用户补充。
信息收集完毕后,运行设备信息脚本确认汇总:
python scripts/collect_device_info.py
步骤 2:生成 CSV 时序数据模板
根据用户填写的设备信息,生成符合 C-IDMS 标准格式的 CSV 模板。
运行:
python scripts/generate_csv_template.py \
--device-name "设备名称" \
--device-type "设备类型" \
--speed 1480 \
--power 110 \
--params "振动速度_DE_H,振动速度_DE_V,振动速度_DE_A,温度_DE,转速" \
--interval 5min \
--start "2026-01-01 00:00:00" \
--end "2026-04-01 00:00:00" \
--output "output/设备名称_监测数据.csv"
CSV 标准列格式(C-IDMS 兼容)
timestamp,device_id,device_name,param_name,value,unit,quality,remark
2026-01-01 00:00:00,P-101A,循环水泵P-101A,振动速度_DE_H,1.23,mm/s,GOOD,
2026-01-01 00:00:00,P-101A,循环水泵P-101A,振动速度_DE_V,1.45,mm/s,GOOD,
2026-01-01 00:05:00,P-101A,循环水泵P-101A,振动速度_DE_H,1.31,mm/s,GOOD,
字段说明:
| 字段 | 说明 | 示例 |
|------|------|------|
| timestamp | 时间戳,格式 YYYY-MM-DD HH:MM:SS | 2026-01-01 00:00:00 |
| device_id | 设备编号(唯一标识) | P-101A |
| device_name | 设备名称 | 循环水泵P-101A |
| param_name | 参数名(含测点位置) | 振动速度_DE_H |
| value | 测量值(数值型) | 1.23 |
| unit | 单位 | mm/s / g / μm / ℃ / rpm |
| quality | 数据质量 | GOOD / BAD / UNCERTAIN |
| remark | 备注(可空) | 大修后首次测量 |
参数命名规范:
- DE = 驱动端(Drive End)
- NDE = 非驱动端(Non-Drive End)
- H = 水平方向
- V = 垂直方向
- A = 轴向
步骤 3:数据分析与健康评估
当用户提供 CSV 数据文件(或模板已填充实测数据)后,运行分析:
python scripts/analyze_vibration.py \
--input "output/设备名称_监测数据.csv" \
--device-type "泵" \
--power 110 \
--speed 1480 \
--standard "ISO20816-3" \
--output "output/设备名称_健康评估报告.md"
振动评估区域分级(依据 ISO 20816 / GB/T 41850)
滚动轴承机器(功率 15kW~300kW,转速 120~15000 r/min)
| 区域 | 振动速度均方根值(mm/s) | 状态描述 |
|---|---|---|
| Zone A(新机基准) | ≤ 2.3 | 优良,新机出厂水平 |
| Zone B(可长期运行) | 2.3 ~ 4.5 | 良好,适合长期运行 |
| Zone C(需限时处理) | 4.5 ~ 7.1 | 警告,应尽快检查 |
| Zone D(需立即停机) | > 7.1 | 危险,立即停机检修 |
大型机组(>300kW 或关键机组)
| 区域 | 振动速度均方根值(mm/s) | 状态描述 |
|---|---|---|
| Zone A | ≤ 2.8 | 优良 |
| Zone B | 2.8 ~ 5.3 | 良好 |
| Zone C | 5.3 ~ 8.5 | 警告 |
| Zone D | > 8.5 | 危险 |
> 📖 详细分级限值见 references/vibration_limits.md
步骤 4:输出评估报告
报告模板结构
# 旋转设备振动健康评估报告
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## 设备信息摘要
- 设备名称:[name]
- 设备类型:[type]
- 额定转速:[speed] r/min
- 额定功率:[power] kW
- 评估时间段:[start] ~ [end]
- 适用标准:[standard]
## 振动趋势统计
| 测点 | 平均值 | 最大值 | 最小值 | 标准差 | 当前区域 |
|------|--------|--------|--------|--------|----------|
| [point] | [avg] | [max] | [min] | [std] | [zone] |
## 健康状态评估
[综合评估结论,包含趋势描述、超限情况、异常事件]
## 风险提示
[若有Zone C/D超限,给出具体风险描述和建议措施]
## 维护建议
[基于ISO 13373/GB/T 19873标准的维护建议]
---
*本报告由 C-IDMS 智能设备管理系统生成 | 天津创锐丰科技有限公司*
适用标准参考
详细标准说明见 references/standards.md
| 标准编号 | 名称 | 适用场景 |
|---|---|---|
| ISO 20816-1:2016 | 机器振动测量与评价—总则 | 通用 |
| ISO 20816-3:2022 | 机器振动测量与评价—工业机器 | 15kW~功率机组 |
| ISO 13373-1:2002 | 机器状态监测与诊断—振动状态监测—总则 | 通用监测 |
| ISO 13373-3:2015 | 机器状态监测与诊断—振动数据处理分析 | 数据分析 |
| GB/T 41850.1-2024 | 机械振动 机器振动的测量和评价 第1部分总则(等同ISO 20816-1) | 国内通用 |
| GB/T 11348.2-2012 | 旋转机械转轴径向振动的测量和评定 | 汽轮机/发电机 |
| GB/T 19873.3-2019 | 机器状态监测与诊断 振动状态监测 第3部分 | 振动故障诊断 |
| GB/T 44947-2024 | 机器状态监测与诊断 性能诊断方法 | 性能劣化诊断 |
| T/ZAS 2008-2022 | 旋转机械状态监测与故障诊断系统技术规范 | 系统建设规范 |