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化工过程的智能化监测与控制技术研究随着社会的发展，化工行业的规模逐渐扩大，化工过程中的监测与控制技术也不断进步。
为了提高化工过程的效率和安全性，智能化监测与控制技术应运而生。
本文将简要介绍化工过程的智能化监测与控制技术的研究现状和发展趋势。
化工过程的智能化监测是指利用先进的传感器技术和数据处理方法，实时获取和分析化学反应、销售环节等关键数据，并根据数据分析结果提供合理的控制策略。
智能化监测系统可以实时监测化工装置的运行状态，并根据实时数据进行预测与决策，提高生产过程的可靠性和安全性。
智能化监测与控制技术在化工过程中的应用已经取得了一些重要的成果。
一方面，传感器技术的发展使得化工过程中的数据采集变得更加容易和准确。
例如，利用电子气体传感器可以实时监测化工装置中气体的压力和浓度变化，从而保证化工反应的顺利进行。
另一方面，数据处理和分析技术的提高使得化工工程师能够更加准确地预测化工过程中可能出现的问题，并及时采取措施进行调整。
例如，利用机器学习算法可以对大量的化工数据进行分析，并根据分析结果提供优化控制策略，提高产能和降低生产成本。
在化工过程的智能化监测与控制技术研究中，还存在一些亟待解决的问题。
首先，数据的采集和传输需要面对一些挑战，特别是对于大规模和复杂的化工装置。
如何提高数据采集的速度和准确性，是目前亟待解决的问题之一。
其次，如何将智能化监测与控制技术与传统的化工过程集成起来，也是一个重要的研究方向。
如何确保新技术的可靠性和安全性，是当前智能化监测与控制技术研究的一个重要问题。
未来的发展趋势中，化工过程的智能化监测与控制技术将会朝着自动化、无人化的方向发展。
随着人工智能技术的不断提高，化工装置将更加智能化和自主化。
比如，利用人工智能算法可以根据实时数据进行自适应的控制策略优化，以应对不同的生产条件和需求变化。
同时，随着边缘计算和物联网技术的普及，化工装置之间的信息交互也将更加便捷和高效，提高生产效率和资源利用率。
第一节 状态监测与故障诊断的基本知识一、状态监测与故障诊断的意义及发展现状状态监测与故障诊断的意义及发展现状1．状态监测与故障诊断的定义通俗地说，状态监测与故障诊断就是给机器看病。
人不可能不生病，机器在运行过程中出现故障也是不可避免的。
人生了病需要求医就诊，机器出了故障也要找“医生”诊断病因。
医生对病人的诊断是基于体征检查（先看体温，再进行验血、X 光、心电图、B 超、…、甚至CT 等）基础上的分析判断，对机器故障的诊断同样也是基于状态监测（先看总振动值，再求助于频谱、波形、轴心轨迹、趋势图、波德图、全息谱图等）基础上的综合性分析判断。
状态监测状态监测是指通过一定的途径了解和掌握设备的运行状态，包括利用监测与分析仪器（在线的或离线的），采用各种检测、监视、分析和判别方法，对设备当前的运行状态做出评估（属于正常、还是异常），对异常状态及时做出报警，并为进一步进行的故障分析、性能评估等提供信息和数据。
故障故障是指机械设备丧失了原来所规定的性能或状态。
通常把设备在运行中所发生的状态异常、缺陷、性能恶化、以及事故前期的状态统统称为故障，有时也把事故直接归为故障。
而故障诊断故障诊断故障诊断则是根据状态监测所获得的信息，结合设备的工作原理、结构特点、运行参数、历史状况，对可能发生的故障进行分析、预报，对已经或正在发生的故障进行分析、判断，以确定故障的性质、类别、程度、部位及趋势，对维护设备的正常运行和合理检修提供正确的技术支持。
2. 状态监测与故障诊断的意义状态监测与故障诊断技术的由来及发展，与十分可观的故障损失以及设备维修费密切相关，而状态监测与故障诊断的意义状态监测与故障诊断的意义则是有效地遏制了故障损失和设备维修费用有效地遏制了故障损失和设备维修费用有效地遏制了故障损失和设备维修费用。
具体可归纳如下几个方面：（1）及时发现故障的早期征兆，以便采取相应的措施，避免、减缓、减少重大事故的发生；（2）一旦发生故障，能自动纪录下故障过程的完整信息，以便事后进行故障原因分析，避免再次发生同类事故；（3）通过对设备异常运行状态的分析，揭示故障的原因、程度、部位，为设备的在线调理、停机检修提供科学依据，延长运行周期，降低维修费用；（4）可充分地了解设备性能，为改进设计、制造与维修水平提供有力证据。
自动化设备的实时监测与故障预警在当今的工业生产领域，自动化设备扮演着至关重要的角色。
它们不仅提高了生产效率，还保障了产品质量的稳定性。
然而，随着设备的长期运行和复杂程度的增加，故障的发生也难以避免。
为了减少故障带来的损失，确保生产的连续性和稳定性，对自动化设备进行实时监测与故障预警变得尤为重要。
实时监测，顾名思义，就是对自动化设备的运行状态进行不间断的跟踪和数据采集。
这一过程就像是为设备配备了一位“贴身医生”，时刻关注着它的“健康状况”。
通过安装在设备上的各类传感器，如温度传感器、压力传感器、振动传感器等，可以获取设备运行时的各种参数。
这些参数反映了设备的工作状态，例如设备的转速、温度变化、压力波动以及振动幅度等。
这些采集到的数据可不是一堆毫无意义的数字，而是蕴含着设备“健康密码”的重要信息。
专业的监测系统会对这些数据进行分析和处理，将其转化为有价值的状态指标。
通过与正常运行状态下的基准数据进行对比，就能够及时发现设备是否存在异常。
比如说，当设备的温度突然升高超出正常范围，或者振动幅度明显增大，这可能就是设备出现故障的早期信号。
实时监测系统能够敏锐地捕捉到这些变化，并立即发出警报，提醒相关人员采取措施。
故障预警则是在实时监测的基础上更进一步。
它不仅仅是发现当前的异常，更是通过对历史数据的分析和趋势预测，提前预判设备可能出现的故障。
这就好比天气预报，根据过往的气象数据和当前的气象条件，预测未来几天的天气情况。
在故障预警中，数据分析技术起着关键作用。
通过运用统计学方法、机器学习算法以及人工智能技术等，对大量的历史监测数据进行挖掘和分析，可以找出设备运行状态的变化规律和潜在的故障模式。
例如，某些类型的设备在运行一定时间后，某个部件的磨损会导致特定参数的逐渐变化。
通过对这种变化趋势的建模和预测，就能够在故障发生之前提前发出预警，让维护人员有足够的时间准备维修工作，从而避免设备突然停机造成的重大损失。
为了实现有效的实时监测与故障预警，需要建立一套完善的系统架构。
化工机器设备检修的一般安全技术化工机器设备的检修是确保设备正常运行和延长使用寿命的重要工作。
在进行机器设备检修时，必须重视安全技术，以减少事故发生的风险。
本文将介绍化工机器设备检修的一般安全技术。
1. 安全意识培养在进行机器设备检修之前，必须进行必要的安全培训，培养工作人员的安全意识。
培训内容应包括设备的安全操作方法、风险识别与应对、急救方法等。
培训可以通过内部培训、外部专业机构培训等方式进行。
2. 工作许可制度设备检修前要与管理部门或相关责任人沟通，了解相关安全规定和要求，并按照规定程序取得工作许可。
工作许可制度可以确保检修工作的有序进行，并防止因未经授权进行检修而导致的事故。
3. 安全措施对于化工机器设备的检修，需要采取一系列安全措施。
首先，要配备必要的个人防护装备，如安全帽、防护眼镜、防护手套、防护鞋等。
其次，要确保所用工具和设备的安全性能，并按照正确的操作程序使用。
另外，要对设备进行临时隔离和封堵，禁止他人靠近检修区域，并设置好相应的警示标识。
4. 空气监测与通风进行化学品设备检修时，可能会产生有害气体或粉尘，因此必须进行空气监测和通风处理。
空气监测可以及时发现有害气体浓度的异常，并采取相应的防护措施。
通风可以排除有害气体和粉尘，保持检修现场的空气清新。
5. 电气安全化工设备检修中常涉及电气设备的操作和维修，要注意电气安全。
在操作电气设备时，必须切断电源，并采取必要的防护措施，如穿戴绝缘手套和绝缘工具。
同时，要检查电气设备的绝缘性能，确保设备运行安全可靠。
6. 高处作业安全在进行高处作业时，必须注意安全。
首先要选择合适的登高设备，如脚手架、爬梯等，并确保设备稳固可靠。
其次，要配备必要的安全防护设施，如安全带、安全网等，并正确使用。
另外，要进行详细的安全交底，确保作业人员清楚作业要求和安全注意事项。
7. 灭火与急救在进行化工设备检修时，必须配备灭火器材，并进行灭火培训，以便在发生火灾时能够进行有效的灭火。
化工机器状态监测与故障诊断技术培训第一章绪论一、设备状态监测、故障诊断的概念所谓设备状态监测、故障诊断就是“不需要对设备进行解体，而对设备的应力、裂化、故障、强度、功能等进行定量评价的一种方法，使用设备故障诊断系统，可在设备的运行过程中对异常的原因、部位、程度进行识别，从而预测，评价它的可靠性和性能，并决定修复方法”。
二、信息技术设备诊断技术属于信息技术范畴。
信息技术的三个基本环节：1、信息的采集2、信息分析处理（数据处理）3、状态识别、判断和预报三、诊断技术除了信息技术外，还必须具备以下两个方面的知识：1、关于设备及其零部件故障或失效机理方面的知识，国外称为故障物理学。
2、关于被诊断设备的知识。
包括它的结构原理、运动学和动力学，以及设计、制造、安装、运转、维修等方面的知识。
四、机械故障诊断技术的内容机械故障诊断技术的内容包括：1、定量地掌握设备的状态，包括设备所受的应力和变形、振动水平、工作性能，故障及其劣化的趋势。
2、预测设备可靠性。
3、如果存在故障，要识别其原因，部位及其危险程度，然后进行评价和决策。
机械故障的诊断过程如下：1）根据设备的类型和工况，选择和测取与设备状态有关的状态信号。
2）从状态信号中提取与设备故障对应的特定信息（征兆）。
3）根据设备的征兆，识别设备的故障（故障诊断）。
4）根据设备的征兆和故障，进一步分析故障的部位，类型原因和趋势。
5）根据设备的故障及其趋势，作出评价和决策，包括控制、自诊治、调整、维修、继续监测等措施。
第二章振动监测技术第一节机械振动基础一、引言机械振动：表示机械系统运动的位移、速度、加速度量值的大小随时间在其平均值上下交替重复变化的过程。
在机械设备的状态监测中，常遇到的振动多为周期振动、准周期振动、窄频带随机振动和宽频带随机振动等。
二、简谐振动d=Dsin(2π/T*t+φ)振动周期的倒数称为振动频率，单位为赫兹即：f=1/T (Hz)πω频率f又可用角频率来表示，即：ω=2π/T（rad/s）ω和f的关系为ω=2πf（rad/s）机械振动的三个基本要素即是振幅、频率和相位。
第二节振动测量的基本原理振动监测技术就是一门对设备的振动信号进行检测、分析处理、故障识别和预报的技术。
振动速度比位移超前90º，振动加速度比位移超前180º。
一、选加速度、速度或位移参数时的考虑：1、对机械系统来说，位移测量只适用于低频部分。
2、加速度测量强调高频部分。
3、经验证明在10~1000Hz的范围内，测量速度的RMS值能得到振动本质的最佳表达。
二、频率分析及频谱图把复杂的振动信号分解成一系列单一频率的正玄波的过程称为频谱分析，它是运用振动测量进行故障诊断的基础。
把时域信号通过处理变为频域信号，对周期信号来讲是用傅立叶级数；对随机信号来讲是用傅立叶积分变换来获得的。
第三节测振传感器1、位移式传感器—输出电量与振动位移成正比。
2、速度式传感器—输出电量与振动速度成正比。
3、加速度传感器—输出电量与振动加速度成正比。
●评价机械状态的标准●振动原因分析●选定需要测量的振动位置：1、轴振动测量（使用电涡流位移传感器测量径向振动和轴向位移）2、轴承座振动测量（使用位移、逞度、加速度传感器测量，主要是轴承座的水平、垂直、轴向方向）。
3、根据设备的种类及运行状况选定监测位置，如有基础松动的情况则必须监测地脚螺栓处的垂直方向的振动。
4、出现附属设备对机组的振动影响，则要监测附属设备的振动情况，以便找出振源。
第三章旋转机械故障机理与诊断技术一、旋转机械故障原因分类二、旋转机械的状态特征参量1、振幅2、振动频率3、相位三、旋转机械振动的基本特性旋转机械发生故障的主要特征是机器伴有异常的振动和噪声，其振动信号从幅域、频域和时域反映了机器的故障信息。
四、转子不平衡的故障机理与诊断1、不平衡的种类：原始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡2、不平衡故障机理：F = meω23、不平衡故障的特征：⑴振动的时域波形近似为正弦波；⑵频谱图中，谐波能量集中于基频，有时伴有较小的高次谐波。
⑶在临界转速以下，振幅随着转速的增加而增大。
⑷当工作转速一定时，相位稳定。
⑸转子的轴心轨迹为椭圆。
⑹从轴心轨迹观察其进动特征为同步正进动。
4、诊断方法⑴振动趋势不同：原始不平衡初期就在较高水平振动；渐发性不平衡逐步升高；突发性不平衡突然升高，并稳定在一个高位振动。
⑵矢量域（相位角）变化不同：原始不平衡稳定在一个范围内；渐发性不平衡逐步变化；突发性不平衡突然变化，然后稳定。
五、不对中故障机理与诊断1、转子不对中的类型：轴承不对中和轴系不对中。
轴颈在轴承中偏斜称为轴承不对中。
机组各转子之间用联轴节连接时，如不在同一直线上，就称为轴系不对中。
通常所讲的不对中多指轴系不对中。
造成轴系不对中的原因有安装误差、管道应变影响、温度变化热变形、基础沉降不均等。
由于不对中，将导致轴向、径向交变力，引起轴向振动和径向振动。
由于不对中引起的振动会随不对中严重程度的增加而增大。
不对中是非常普遍的故障，即使采用自动调位轴承和可调节联轴节也难以使轴系及轴承绝对对中。
当对中超差过大时，会对设备造成一系列有害的影响，如联轴节咬死、轴承碰磨、油膜失稳、轴挠度曲变形增大等，严重时将造成灾难性事故。
轴系不对中一般可分为以下三种情况：A 、轴线平行位移，称为平行不对中(如图a)；B 、轴线交叉成一角度，称为角度不对中(如图b)；C 、轴线位移且交叉，称为综合不对中(如图c)。
2、不对中振动的机理大型高速旋转机械常用齿式联轴节，中小设备多用固定式刚性联轴节。
A 、平行不对中转子每旋转一周，轴承受到的力交变两次，因此当转子高速转动时，就会产生很大的离心力，激励转子产生径向振动，其振动频率为转子工频的2倍。
此外由于不对中而引起的振动有时还包含有大量的谐波分量，最主要还是2倍频分量。
B 、角度不对中偏角不对中使联轴节附加一个弯矩，弯矩的作用是力图减小两轴a.平行不对中 b.角度不对中 c.综合不对中中心线的偏角。
转轴每旋转一周，弯矩作用方向交变一次，因此，偏角不对中增加了转子的轴向力，使转子在轴向产生工频振动。
C、综合不对中转子既有平行位移不对中又有角度不对中，其动态特性比较复杂。
激振频率是工频的2倍，激振力的大小随速度而变化，其大小和综合不对中量有关。
3、转子不对中的故障特征A、故障的特征频率为工频的2倍；B、由不对中故障产生的对转子的激励力随转速的升高而增大，因此，高速旋转机械应更加注重转子的对中要求；C、激励力与不对中量成正比，随不对中量的增加，激励力呈线性增大；D、联轴节同一侧相互垂直的两个方向，2倍频的相位差是工频的2倍；联轴器两侧同一方向的相位在平行位移不对中时为0°，在角度不对中时为180°，综合不对中是为0°—180°。
E、轴系转子在不对中情况下，中间齿套的轴心线相对于联轴器的轴心线产生相对运动，在平行不对中时的回转轮廓为一圆柱体，角度不对中为一双锥体，综合不对中时介于二者之间的形状。
回转体的回转范围由不对中量决定。
F、轴系具有过大的不对中量时，会由于联轴器不符合其运动条件而使转子在运动中产生巨大的附加径向力和附加轴向力，使转子产生异常振动，轴承过早损坏，对转子系统具有较大的破坏性。
4、诊断实例锅炉给水泵是著名的德国KSB泵公司生产的具有九十年代先进水平的多级卧式离心泵，它是乙烯装置的重要设备之一，为裂解三大机组蒸气透平提供蒸气动力的220吨/小时锅炉提供水，设计介质温度和压力分别为155℃/22MPaG，处理量为336.6m3/hr，泵吸入压力0.307MPaG，泵排出压力14.36MPaG，叶轮级数为5级，驱动马力为2200KW，泵转速为4800RPM，驱动动力为蒸气透平驱动，透平机和泵的轴承均为滑动轴承。
1999年元月该机组的蒸气透平机进行了大修，大修后开车试运发现机组泵侧轴承座振动比检修前有显著增大（表一所示），透平及锅炉给水泵的振动测点简图如图一，最大振动值为泵体联轴节侧2轴承座水平径向达到11.16MM/S，KSB要求此泵各轴承座测点处最大允许振动值为10.16MM/S，图一透平及锅炉给水泵振动测点简图表一单位:mm/s泵体联轴节侧水平测点振动值超过最大允许振动值，振动过大将无法保证机组安稳运行。
分析泵转速为4800RPM，则工频为80Hz, 从频谱图（如图二）可以得出，泵体联轴节侧水平径向频谱成份为1倍和2倍的工频处振动幅值最大, 1倍工频处幅值大于2倍工频处幅值，检修前泵联轴节侧水平径向振动频谱如图三所示。
图二检修后泵体联轴节侧水平径向振动频谱图图三检修前泵体联轴节侧水平径向振动频谱图出现这种故障频率特征的故障可能是：一转子不平衡；二透平与泵之间存在不对中。
当转子不平衡时，振动频率和转速频率是一致的，不平衡产生的离心力与转速的平方成正比，轴承座的振动随转速增高而加大，但不一定与转速的平方成正比，这是因为轴承座的动刚度也是转速的函数所致。
但因泵本身没有进行大修，检修前泵侧轴承座振动不大（具体数据如表一），而且泵介质为高纯度的锅炉水，所以泵转子不平衡故障应排除。
当转子存在不对中，但情况又并不严重时，也可以造成径向振动只有1倍转速的成份。
因为转子不对中（如图四所示），无论哪一种对中，事实上两根轴是通过联轴器连成一体旋转的，因此这时轴要被强制弯曲。
这种图四对中的三种不同形式弯曲同转子存在原始弯曲的情况同样，使轴在径向1倍转速振动成份增加。
不对中时，轴被强制弯曲的情况及轴在各点的受力情况如图五所示。
图五中机组的2轴承座和3轴承座上下位置不一致，造成左右两轴在联轴器处上下不对中。
由于联轴器的作用，两轴被强制弯曲联在一起。
这时2轴承处，轴受到上向的抗弯曲R2，3轴承处，轴受到向下的抗弯曲力R3。
当不对中情况不太严重时，旋转过程中，两轴在联轴器处，可以保持相对位置不变。
弯曲力R2 R3也是随轴一起旋转的。
在垂直方向或水平方向测轴承振动，振动频率即是1倍转速成份，但是当严重不对中时，在旋转过程1R1 2 3图五不对中时轴在各点的受力情况中两轴在联轴器处无法保持相对位置不变。
如图六那样，随着轴的旋转，两轴的相对位置不断变化。
原始状态下两轴上下不对中，转90°后两轴对图六严重不对中时两转轴相对位置变化中。
转180°后两轴又回到原始不对中状态。
这时抗弯曲力R2 R3就象重力一样是一个方向的不旋转的力。
但大小呈周期变化。
变化频率为2倍旋转频率，因此振动频率也是径向以2倍转速成份为主。
综合以上情况可知，当转子不对中时，一般情况下，径向产生1倍旋转频率的振动。
当不对中情况严重时，才产生径向2倍旋转频率的振动。
根据泵联轴节侧轴承处振动频谱（如图二）可以得出透平与泵之间存在严重不对中。
