1、1第第6章章 设备故障和诊断设备故障和诊断9999o 福特公司在检查设备时，曾发现一台大型电福特公司在检查设备时，曾发现一台大型电机运转时有异响，但毛病在哪却无法机运转时有异响，但毛病在哪却无法“确诊确诊”，于是请来了斯坦门茨，斯坦门茨仔细地，于是请来了斯坦门茨，斯坦门茨仔细地听了听，敲了敲，然后在电机外壳上画了条听了听，敲了敲，然后在电机外壳上画了条线，等到技工打开电机，才果然发现毛病在线，等到技工打开电机，才果然发现毛病在那里。事后，福特公司爽然支付了那里。事后，福特公司爽然支付了1万美元。万美元。什么？就这么听听敲敲就值什么？就这么听听敲敲就值1个万？一时间人个万？一时间人们议论纷纷，斯
2、坦门茨会意，便在领款单的们议论纷纷，斯坦门茨会意，便在领款单的背面写道：背面写道：“画一条线值画一条线值1美元，知道在哪里美元，知道在哪里画值画值9999美元。美元。”故障的定义故障的定义 定义：机械设备在运行过程中，丧失或降低定义：机械设备在运行过程中，丧失或降低其规定的功能及不能继续运行的现象。其规定的功能及不能继续运行的现象。（规定功能是指在设备的技术文件中明确规（规定功能是指在设备的技术文件中明确规定的功能。失效也被称为一种故障。）定的功能。失效也被称为一种故障。）故障的定义故障的定义o 两层含义：两层含义：o 1、机械系统偏离正常功能，它的形成原因、机械系统偏离正常功能，它的形成原因
3、主要是因为机械系统的工作条件（含零部件主要是因为机械系统的工作条件（含零部件）不正常而产生的，通过参数调节或零部件）不正常而产生的，通过参数调节或零部件修复又可以恢复到正常功能。修复又可以恢复到正常功能。o 2、功能失效，是指系统连续偏离正常功能、功能失效，是指系统连续偏离正常功能，且其程度不断加剧，使机械设备基本功能，且其程度不断加剧，使机械设备基本功能不能保证。一般零件失效可以更换，关键零不能保证。一般零件失效可以更换，关键零件失效，往往导致整机功能丧失件失效，往往导致整机功能丧失故障的分类故障的分类p 按工作状态分按工作状态分1、间歇性故障、间歇性故障 2、永久性故障、永久性故障 按发生
4、时间分按发生时间分1、早发性故障、早发性故障 2、突发性故障、突发性故障 3、渐进性故障、渐进性故障 4、复合型故、复合型故障障p 按表现形式分按表现形式分1、功能故障、功能故障 2、潜在故障、潜在故障p 按产生原因分按产生原因分1、人为故障、人为故障 2、自然故障、自然故障p 按造成的后果分按造成的后果分1、致命故障、致命故障 2、严重故障、严重故障 3、一般故障、一般故障 4、轻度故障、轻度故障 故障通常不能单纯的用一种类别去界定，往往是复合型的。故障通常不能单纯的用一种类别去界定，往往是复合型的。6故障的典型模式故障的典型模式o 机械设备常见的故障模式机械设备常见的故障模式o 异常振动、
5、磨损、疲劳、裂纹、破裂、过度异常振动、磨损、疲劳、裂纹、破裂、过度变形、腐蚀、剥离、渗漏、堵塞、松弛、熔变形、腐蚀、剥离、渗漏、堵塞、松弛、熔融、蒸发、绝缘劣化、异常声响、油质劣化融、蒸发、绝缘劣化、异常声响、油质劣化、材质劣化、其它、材质劣化、其它7故障理论概述故障理论概述o 故障特征量故障特征量 故障概率故障概率 dttftFt08故障理论概述故障理论概述o 无故障概率：无故障概率：R(t)=1-F(t)o 故障率：故障率：tRtft 9故障理论概述故障理论概述o 故障率类型故障率类型 常数型常数型 负指数型负指数型 正指数型正指数型 浴盆型浴盆型10机械设备故障率变化机械设备故障率变化o
6、 1)早期故障期早期故障期o 特点特点:故障率较高且故障率随时间的增加而故障率较高且故障率随时间的增加而迅速下降迅速下降o 原因：设计、制造、装配等缺陷以及操作不原因：设计、制造、装配等缺陷以及操作不熟练等熟练等o 早期故障相当于设备的安装试车阶段。早期故障相当于设备的安装试车阶段。o 设备进行大修理或技术改造后，早期故障期设备进行大修理或技术改造后，早期故障期将再次出现。将再次出现。11机械设备故障率变化机械设备故障率变化o 早期故障期应用举例：早期故障期应用举例：o 汽车发动机装配工序的后段：汽车发动机装配工序的后段：o 装配装配注油注油运转运转20分钟分钟/同时测试同时测试下线下线包装包
7、装o 汽车下装配线后：路试汽车下装配线后：路试2至至3公里公里入库入库o 新车上路：前新车上路：前5000公里限速行驶公里限速行驶-磨合磨合o 飞机在制造厂的试飞：装配飞机在制造厂的试飞：装配测试测试试飞试飞涂面漆涂面漆总军检总军检交付交付12o 电子产品制造商一般通过测试、老炼、筛选电子产品制造商一般通过测试、老炼、筛选等手段将早期故障尽量剔除，然后提供给客等手段将早期故障尽量剔除，然后提供给客户使用户使用13o 2）偶发故障期）偶发故障期o 特点：特点：o 故障率低而稳定，近似常数，与时间故障率低而稳定，近似常数，与时间t关系不大。关系不大。o 偶然因素引起故障，由于设计制造中潜在缺陷、操
8、作偶然因素引起故障，由于设计制造中潜在缺陷、操作差错、不良维护、环境等因素所致。通过调试不能消除差错、不良维护、环境等因素所致。通过调试不能消除，更换零件不能预防。，更换零件不能预防。o 时间长，约等于机器的使用期限。时间长，约等于机器的使用期限。o 此时期成为设备的最佳工作期，这对应着设备的正常磨此时期成为设备的最佳工作期，这对应着设备的正常磨损阶段。损阶段。o 原因：使用不当、操作疏忽、润滑不良、维护欠佳、材原因：使用不当、操作疏忽、润滑不良、维护欠佳、材料隐患、工艺缺陷等偶然原因所致，没有一种特定的失料隐患、工艺缺陷等偶然原因所致，没有一种特定的失效机理主导作用，因而故障是随机的。效机理
9、主导作用，因而故障是随机的。14o 3）耗损）耗损(磨损磨损)故障期故障期o 为两次大修间的正常工作时间。为两次大修间的正常工作时间。o 这段时期的特点是设备故障率急剧升高。这段时期的特点是设备故障率急剧升高。o 由于大多数零部件经过长期的运转，磨损严由于大多数零部件经过长期的运转，磨损严重，增加了产生故障的机会。因此，应在这重，增加了产生故障的机会。因此，应在这一时期出现前不久，进行预防维修，或在这一时期出现前不久，进行预防维修，或在这一时期刚出现时，进行设备小修，可以防止一时期刚出现时，进行设备小修，可以防止故障大量涌现，降低故障率和维修工作量故障大量涌现，降低故障率和维修工作量15故障理
10、论概述故障理论概述o 平均故障间隔时间平均故障间隔时间MTBFntMTBFnii1o 例：某设备第一次工作例：某设备第一次工作1000H后发生故障，后发生故障，第二次工作第二次工作2000H后发生故障，第三次工后发生故障，第三次工作作2400H发生故障，则该设备平均故障间发生故障，则该设备平均故障间隔时间为隔时间为 (1000+2000+2400)/3=1800H16故障理论故障理论o 揭示设备在使用过程中的运动规律揭示设备在使用过程中的运动规律 故障统计分析：故障宏观理论故障统计分析：故障宏观理论 故障物理分析：故障微观理论，包括故障物理分析：故障微观理论，包括故障机故障机理和故障形态理和故
11、障形态两方面两方面17故障规律故障规律o 故障产生的主要原因故障产生的主要原因 设计设计 制造制造 安装安装 使用保养使用保养 自然磨损自然磨损 环境因素环境因素 人的素质人的素质 管理管理 其它其它18o 700台工业汽轮机故障分布率台工业汽轮机故障分布率19故障规律故障规律o 影响因素影响因素:影响零部件参数变化速率的因素影响零部件参数变化速率的因素 设计规划：对未来工作条件、可能变化考虑设计规划：对未来工作条件、可能变化考虑 材料选择：材料、材质、代用品不当材料选择：材料、材质、代用品不当 制造质量：制造误差制造质量：制造误差 装配质量：间隙装配质量：间隙 合理维修：修复工艺、规程合理维
12、修：修复工艺、规程 正确使用：载荷、环境、保养、操作正确使用：载荷、环境、保养、操作20引起故障的外因引起故障的外因因素来源分类因素来源分类21引起故障的外因引起故障的外因因素来源分类因素来源分类o 2）人为因素：）人为因素：o 设计不良；设计不良；o 质量偏差；质量偏差；o 使用不当。使用不当。o 3）时间因素：）时间因素：o 常见的磨损、腐蚀、疲劳、变形等故障都与常见的磨损、腐蚀、疲劳、变形等故障都与时间有密切的关系。时间有密切的关系。22故障产生的原因故障产生的原因（产生过程）（产生过程）o 产生故障的主要原因大体有四个方面：产生故障的主要原因大体有四个方面：o 1）设计不完善）设计不完
13、善o 2）原材料的缺陷）原材料的缺陷o 3）制造过程中的缺陷）制造过程中的缺陷o 4）运转过程中的问题）运转过程中的问题23状态监测与故障诊断概述状态监测与故障诊断概述24状态监测与故障诊断概述状态监测与故障诊断概述o 不轻易解体检查，采用先进测试设备和科学不轻易解体检查，采用先进测试设备和科学方法，对设备进行监测和诊断方法，对设备进行监测和诊断o 三个层次：三个层次：设备运行的状态监测设备运行的状态监测 设备状态异常时的故障诊断设备状态异常时的故障诊断 设备故障的早期诊断与早期预报设备故障的早期诊断与早期预报25状态监测与故障诊断概述状态监测与故障诊断概述o 内涵：结合了机械电子技术、计算机
14、技术、传感器内涵：结合了机械电子技术、计算机技术、传感器技术、控制理论、信号处理、人工智能、网络技术技术、控制理论、信号处理、人工智能、网络技术等等o 作用：作用：说明设备当前状态说明设备当前状态 说明故障部位和原因说明故障部位和原因 预测故障可能发展预测故障可能发展 提出控制故障的措施提出控制故障的措施 提出设备维修的合理方法和措施提出设备维修的合理方法和措施 对设备的设计制造提出改进意见，为全寿命管理提对设备的设计制造提出改进意见，为全寿命管理提供依据和建议供依据和建议26状态监测与故障诊断概述状态监测与故障诊断概述o 目标：保证可靠有效地发挥设备功能目标：保证可靠有效地发挥设备功能 保证
15、设备无故障运行保证设备无故障运行 保证设备发挥最大设计能力保证设备发挥最大设计能力 及时对异常或故障作出诊断及时对异常或故障作出诊断 为优化设计提供数据和信息为优化设计提供数据和信息27状态监测与故障诊断概述状态监测与故障诊断概述o 基本结构：基本结构：主要组成部分主要组成部分 信号拾取信号拾取 信号处理信号处理 状态辨识、诊断状态辨识、诊断 诊断决策诊断决策28状态监测与故障诊断概述状态监测与故障诊断概述o 支撑技术支撑技术 故障机理：设备动力学、数学、力学、物理、化学故障机理：设备动力学、数学、力学、物理、化学 信号感知：新型传感器、信号拾取技术信号感知：新型传感器、信号拾取技术 信号转换
16、：信号处理技术信号转换：信号处理技术 状态判别：辨识与决策技术状态判别：辨识与决策技术 信息传递：通信技术信息传递：通信技术 信息存储查询：数据库管理、人机交互信息存储查询：数据库管理、人机交互 监测与诊断的实时性：硬件实现、快速诊断与决策监测与诊断的实时性：硬件实现、快速诊断与决策29设备状态监测设备状态监测30设备状态监测设备状态监测o 种类种类 主观监测：以经验为主主观监测：以经验为主 客观监测：利用工具、仪器客观监测：利用工具、仪器31设备状态监测设备状态监测o 方法：针对不同检测项目方法：针对不同检测项目 直接监测直接监测 温度监测温度监测 振动、噪声检测振动、噪声检测 油液分析油液
17、分析 泄漏检测泄漏检测 裂纹检测裂纹检测 腐蚀检测腐蚀检测32设备状态监测设备状态监测o 状态监测的内容状态监测的内容 安全性：制动、传动、防护安全性：制动、传动、防护 动力性：转速、加速、功率动力性：转速、加速、功率 可靠性：异响、振动、磨损、变形可靠性：异响、振动、磨损、变形 经济性：消耗、泄漏经济性：消耗、泄漏33设备状态监测设备状态监测o 设备状态监测维修设备状态监测维修 基本原则：基本原则：仅当监测结果表明检修是必要的仅当监测结果表明检修是必要的时候才进行检修时候才进行检修o 也称预知维修也称预知维修34设备故障诊断技术设备故障诊断技术设备故障判断与处理设备故障判断与处理 故障诊断故
18、障诊断 故障诊断是根据状态检测所得到的信息，结合设故障诊断是根据状态检测所得到的信息，结合设备的工作原理、结构特点、运行参数及其历史运备的工作原理、结构特点、运行参数及其历史运行状况，对设备有可能发生的故障进行分析、预行状况，对设备有可能发生的故障进行分析、预报，对设备已经或正在发生的故障进行分析、判报，对设备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、部位及趋断，以确定故障的性质、类别、程度、部位及趋势，从而找出必要的对策的技术。它是一门综合势，从而找出必要的对策的技术。它是一门综合性技术，涉及多门基础学科，是对基础理论的综性技术，涉及多门基础学科，是对基础理论的综合应
19、用。合应用。36设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 含义：定量地掌握设备状态；预测设备的可含义：定量地掌握设备状态；预测设备的可靠性和性能；若存在异常，对其原因、部位、靠性和性能；若存在异常，对其原因、部位、危险程度等进行识别和评价，决定其修正方危险程度等进行识别和评价，决定其修正方法法故障诊断的核心故障诊断的核心o 发生了什么类型的故障发生了什么类型的故障o 何种原因所造成的故障何种原因所造成的故障38设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 主要方法：主要方法：振动和噪声故障检测振动和噪声故障检测 材料裂纹及缺陷损伤材料裂纹及缺陷损伤 磨损和腐蚀磨损和腐蚀39设备故障诊断技术设备故障诊断技术o
20、振动和噪声故障检测：振动和噪声故障检测：振动法：对振动值进行测定，与标准值进行对比振动法：对振动值进行测定，与标准值进行对比 特征分析法：对振动值在时域、频域、时特征分析法：对振动值在时域、频域、时-频域进频域进行分析，确定故障的内容和性质行分析，确定故障的内容和性质 模态分析与参数识别法：利用振动量对设备零部件模态分析与参数识别法：利用振动量对设备零部件的模态参数进行识别，确定故障的原因和部位的模态参数进行识别，确定故障的原因和部位 冲击能量与冲击脉冲测定法：用共振解调技术测定冲击能量与冲击脉冲测定法：用共振解调技术测定滚动轴承的故障滚动轴承的故障 声学法：测量噪声，了解机器运行情况声学法：
21、测量噪声，了解机器运行情况40设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 材料裂纹及缺陷损伤材料裂纹及缺陷损伤 超声波探伤法：检测平面型缺陷超声波探伤法：检测平面型缺陷 射线探伤法：主要用射线探伤法：主要用X射线，检测体积型缺陷射线，检测体积型缺陷 渗透探伤法：荧光渗透和着色渗透，检测表面缺陷渗透探伤法：荧光渗透和着色渗透，检测表面缺陷 磁粉探伤法：用于铁磁性材料，探测近表面缺陷磁粉探伤法：用于铁磁性材料，探测近表面缺陷 涡流探伤法：检测封闭在材料表面下的缺陷涡流探伤法：检测封闭在材料表面下的缺陷 激光全息检测法：检测蜂窝结构、叠层结构、高压激光全息检测法：检测蜂窝结构、叠层结构、高压容器等容器等 微
22、波检测技术：非接触式的无损检测微波检测技术：非接触式的无损检测 声发射技术：对大型构件的结构完整性进行监测声发射技术：对大型构件的结构完整性进行监测41设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 磨损和腐蚀的检测磨损和腐蚀的检测 光纤内窥技术：用特制的光纤内窥探测器观光纤内窥技术：用特制的光纤内窥探测器观测材料表面磨损及腐蚀情况测材料表面磨损及腐蚀情况 油液分析技术：一是油液本身的物理、化学油液分析技术：一是油液本身的物理、化学性能分析，二是油液污染程度的分析性能分析，二是油液污染程度的分析42设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 技术基础技术基础 检测技术：传感器检测技术：传感器 信号处理技术：滤波，
23、变换，压缩等信号处理技术：滤波，变换，压缩等 模式识别：特征分析，判别模式识别：特征分析，判别 预测技术：预测故障的发展预测技术：预测故障的发展 故障机理：故障的形成发展，故障的形态故障机理：故障的形成发展，故障的形态 计算机技术：记忆、储存、运算、专家系统计算机技术：记忆、储存、运算、专家系统 控制与校正技术控制与校正技术43设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 诊断方法分类诊断方法分类o 按诊断目的和要求分：按诊断目的和要求分：功能诊断与运行诊断功能诊断与运行诊断 定期诊断和连续诊断定期诊断和连续诊断 直接诊断和间接诊断直接诊断和间接诊断 常规工况与特殊工况诊断常规工况与特殊工况诊断 在线诊
24、断和离线诊断：在线诊断和离线诊断：优缺点优缺点44设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 按诊断方法的完善程度分：按诊断方法的完善程度分：简易诊断技术：利用便携仪器或仪表，仅对简易诊断技术：利用便携仪器或仪表，仅对有无故障及其严重程度作判断有无故障及其严重程度作判断 精密诊断技术：使用复杂诊断设备及分析仪精密诊断技术：使用复杂诊断设备及分析仪器，对故障性质、类别、部位、原因进行判器，对故障性质、类别、部位、原因进行判断和预报断和预报45设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 按诊断对象分：按诊断对象分：旋转机械诊断技术：燃气轮机、风机旋转机械诊断技术：燃气轮机、风机 往复机械诊断技术：泵、内燃机往复机
25、械诊断技术：泵、内燃机 工程结构诊断技术：桥梁、容器工程结构诊断技术：桥梁、容器 运载器和装置诊断技术：汽车、火车运载器和装置诊断技术：汽车、火车 通讯系统诊断技术：雷达、电子工程通讯系统诊断技术：雷达、电子工程 工艺流程诊断技术：生产流程、传送装置工艺流程诊断技术：生产流程、传送装置46设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 按信息提取方式分按信息提取方式分 函数分析法：特征信号与征兆间存在定量的函数分析法：特征信号与征兆间存在定量的函数关系函数关系 统计分析法：用数理统计方法由特征信号求统计分析法：用数理统计方法由特征信号求出征兆出征兆47设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 按状态诊断方式分按
26、状态诊断方式分 对比诊断法：征兆与基准模式对比对比诊断法：征兆与基准模式对比 函数诊断法：征兆与状态间存在函数关系函数诊断法：征兆与状态间存在函数关系 逻辑诊断法：征兆与状态间存在逻辑关系逻辑诊断法：征兆与状态间存在逻辑关系 统计诊断法：征兆与状态间存在统计关系统计诊断法：征兆与状态间存在统计关系 模糊诊断法：利用模糊数学模糊诊断法：利用模糊数学 智能诊断法：专家系统智能诊断法：专家系统48设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 工作原理工作原理 信号检测：利用传感器采集数据信号检测：利用传感器采集数据 特征提取：对采集的信号进行处理，提取故特征提取：对采集的信号进行处理，提取故障特征障特征 状态
27、识别：把待检模式与基准模式进行比较，状态识别：把待检模式与基准模式进行比较，区别设备的正常与异常区别设备的正常与异常 预报决策：对异常状态做出趋势分析，估计预报决策：对异常状态做出趋势分析，估计发展发展49设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 技术原理技术原理 弄清故障的主要原因弄清故障的主要原因应力状况应力状况 掌握设备劣化、故障部位、程度及原因掌握设备劣化、故障部位、程度及原因 了解设备性能、强度、效率了解设备性能、强度、效率 预测设备可靠性、使用寿命预测设备可靠性、使用寿命50设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 诊断过程诊断过程 状态监测状态监测(信号采集信号采集)：直接观察，性能测定：直
28、接观察，性能测定 分析诊断分析诊断(1)特征提取：频域分析、时域分析特征提取：频域分析、时域分析(2)状态识别：统计模式识别，结构模式识状态识别：统计模式识别，结构模式识别、专家系统别、专家系统 治理预防治理预防51设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 设备故障监测方法设备故障监测方法o 振动监测振动监测 基本要素：振幅、频率、相位基本要素：振幅、频率、相位 振动监测的传感器：位移式传感器，输出电量与振振动监测的传感器：位移式传感器，输出电量与振动位移成正比动位移成正比(接触式：电阻式，应变式；非接触接触式：电阻式，应变式；非接触式：电容式，电涡流式式：电容式，电涡流式)；速度式传感器，输出电；
29、速度式传感器，输出电量与振动速度成正比量与振动速度成正比(接触式：动圈式，动磁式；接触式：动圈式，动磁式；非接触式：变间隙式非接触式：变间隙式)；加速度传感器，输出电量；加速度传感器，输出电量与输入加速度成正比与输入加速度成正比(压电式，应变式压电式，应变式)52设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 振动监测振动监测o 用振动形态分析法判断异常振动用振动形态分析法判断异常振动o 旋转体的异常振动分旋转体的异常振动分4种：种：u 强制振动及共振：不平衡的离心力作为外力作用于强制振动及共振：不平衡的离心力作为外力作用于旋转体旋转体u 自激和不稳定现象：旋转体在接近轴的某一频带范自激和不稳定现象：旋转
30、体在接近轴的某一频带范围出现滑动现象围出现滑动现象u 液体振动现象：泵类的旋转机械，传输管道与流体液体振动现象：泵类的旋转机械，传输管道与流体形成的振动形成的振动u 电磁振动现象：电动机或变压器上，电磁力造成的电磁振动现象：电动机或变压器上，电磁力造成的振动振动p 可采用振动形态分析区别以上可采用振动形态分析区别以上4种振动种振动53设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 振动监测振动监测o 以振动总值法判断异常振动：参考以振动总值法判断异常振动：参考ISO或或JIS标准标准o 用振动测试仪器，定期测量设备的振动值用振动测试仪器，定期测量设备的振动值(通常选振动速度通常选振动速度)，对照，对照“异
31、常振动基异常振动基准准”，判别测量值是否超过界限或极限规定，判别测量值是否超过界限或极限规定值值54设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 振动监测振动监测o 以频率分析法诊断异常振动以频率分析法诊断异常振动 振动信号取出后再作频率分析，可进一步查振动信号取出后再作频率分析，可进一步查出异常原因和位置出异常原因和位置 可用振动测量仪和记录分析仪组合实现可用振动测量仪和记录分析仪组合实现55设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 振动监测振动监测o 以振动脉冲测量法测量异常振动：滚动轴承以振动脉冲测量法测量异常振动：滚动轴承 脉冲振动仪：利用滚动轴承失效时，滚道疲脉冲振动仪：利用滚动轴承失效时，滚道疲劳
32、腐蚀等原因而产生点蚀、剥落的缺陷，并劳腐蚀等原因而产生点蚀、剥落的缺陷，并不断发展，使轴承在运转时产生脉冲振动和不断发展，使轴承在运转时产生脉冲振动和噪声变化噪声变化56设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 振动信号采集和处理振动信号采集和处理 振动信号采集：振动传感器振动信号采集：振动传感器 信号的确认信号的确认 信号的预处理信号的预处理57设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 振动信号的分析振动信号的分析 波形分析波形分析 轨迹分析轨迹分析 轴心位置分析轴心位置分析 频谱分析频谱分析 全息分析全息分析 起动和停车过程分析起动和停车过程分析58设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 振动判定标准振动
33、判定标准 绝对判断标准：利用国际标准、国家标准、绝对判断标准：利用国际标准、国家标准、行业标准等行业标准等 相对判断标准：实测值与正常初始值比较相对判断标准：实测值与正常初始值比较 类比判断标准：数台机型相同、规格相同、类比判断标准：数台机型相同、规格相同、工况相同的设备，对它们的振动情况相互比工况相同的设备，对它们的振动情况相互比较作出判断较作出判断59设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 振动频率分类与测量方位选择振动频率分类与测量方位选择o 频率分类：低频振动，中频振动，高频振动频率分类：低频振动，中频振动，高频振动o 测量的方位：测量的方位：测量位置：振动的敏感点测量位置：振动的敏感点
34、测量方向：测量互相垂直的三个方向测量方向：测量互相垂直的三个方向60设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 温度监测温度监测u 接触式温度监测接触式温度监测 液体膨胀式温度监测：水银或酒精液体膨胀式温度监测：水银或酒精 固体膨胀式温度监测：固体受热膨胀固体膨胀式温度监测：固体受热膨胀 压力表式温度计：气体受热膨胀压力表式温度计：气体受热膨胀 电阻温度计：利用电阻与温度的关系电阻温度计：利用电阻与温度的关系 热电偶测温计：利用两种金属材料的温度差热电偶测温计：利用两种金属材料的温度差 温度指示漆、指示笔、指示片：测温要求不高，利温度指示漆、指示笔、指示片：测温要求不高，利用颜色变化粗略判断用颜色变化
35、粗略判断61设备故障诊断技术设备故障诊断技术o 温度监测温度监测u 非接触式温度监测非接触式温度监测 光学高温计：物体表面或气体的颜色与仪器加热灯光学高温计：物体表面或气体的颜色与仪器加热灯比较测定温度值比较测定温度值 辐射高温计：用热电元件来测量发热面的辐射能辐射高温计：用热电元件来测量发热面的辐射能 红外测温仪：检测物体红外线波段的辐射能来测温红外测温仪：检测物体红外线波段的辐射能来测温 红外热像仪：利用物体热辐射特性，对被测物体平红外热像仪：利用物体热辐射特性，对被测物体平面、空间以温度分布形式的图像在屏幕上显示面、空间以温度分布形式的图像在屏幕上显示62设备故障诊断技术设备故障诊断技术
36、o 设备故障的诊断方法设备故障的诊断方法 谱分析对比诊断法：频谱分析比较谱分析对比诊断法：频谱分析比较 状态模型辨识诊断法状态模型辨识诊断法 随机模型参数估计诊断法：平均状态，瞬时随机模型参数估计诊断法：平均状态，瞬时状态状态 灰色模型关联分析诊断法灰色模型关联分析诊断法 统计诊断法：贝叶斯公式统计诊断法：贝叶斯公式 模糊诊断法模糊诊断法案例分析：往复泵异响原因分析及案例分析：往复泵异响原因分析及处理措施处理措施o 故障现象：故障现象：o 2010年年5月，在设备外操巡检时发现三柱塞泵月，在设备外操巡检时发现三柱塞泵有异响较大，通知中控室准备切换。在备用泵启有异响较大，通知中控室准备切换。在备
37、用泵启起后，声音正常，通知设备技术员情况。第二天起后，声音正常，通知设备技术员情况。第二天早上对问题泵液力端检查时发现西侧液缸进液阀早上对问题泵液力端检查时发现西侧液缸进液阀弹簧断裂。弹簧断裂。o 原因分析：原因分析：o 往复泵异响来源有两种，一种是来自动力端；一往复泵异响来源有两种，一种是来自动力端；一种是来自液力端。动力端由曲轴、连杆、十字头种是来自液力端。动力端由曲轴、连杆、十字头、小连杆、轴承、联轴器和机架等组成。液力端、小连杆、轴承、联轴器和机架等组成。液力端由液缸、柱塞、阀、填料函、汇管和缸盖等组成由液缸、柱塞、阀、填料函、汇管和缸盖等组成。64案例分析：往复泵异响原因分析及处理案
38、例分析：往复泵异响原因分析及处理措施措施o 动力端的异响一般来自曲轴箱内或联轴器处，动力端的异响一般来自曲轴箱内或联轴器处，原因有：原因有：o 1、连杆大头瓦磨损，间隙过大、连杆大头瓦磨损，间隙过大o 2、连杆小头瓦村套磨损，间隙过大、连杆小头瓦村套磨损，间隙过大o 3、十字头磨损，间隙过大、十字头磨损，间隙过大o 4、连杆螺母松动、连杆螺母松动o 5、主轴承磨损、主轴承磨损o 6、柱塞与十字头连接松动、柱塞与十字头连接松动o 7、曲轴轴向间隙过大，轴向窜动、曲轴轴向间隙过大，轴向窜动o 8、电机与泵轴不同心、电机与泵轴不同心o 9、联轴器损坏、联轴器损坏案例分析：往复泵异响原因分析及处理案例
39、分析：往复泵异响原因分析及处理措施措施o 液力端的异响原因有：液力端的异响原因有：o 进、排液阀启闭受阻或损坏进、排液阀启闭受阻或损坏o 进、排液阀弹簧断裂进、排液阀弹簧断裂o 泵体上法兰螺栓松动泵体上法兰螺栓松动o 吸入管内和泵液力端中有气体吸入管内和泵液力端中有气体66案例分析：往复泵异响原因分析及案例分析：往复泵异响原因分析及处理措施处理措施o 经现场仔细辨别，异响来自液力端。检查泵体经现场仔细辨别，异响来自液力端。检查泵体各处螺栓并无松动；如果吸入管内或液力端由各处螺栓并无松动；如果吸入管内或液力端由气体，除了异响之外还会伴随着管线剧烈振动气体，除了异响之外还会伴随着管线剧烈振动，压力
40、表指针急剧摆动和，压力表指针急剧摆动和MEA循环量波动较大循环量波动较大等现象，而现场并无这些现象；所以原因很可等现象，而现场并无这些现象；所以原因很可能是弹簧断裂、气阀启闭受阻或损坏。第二天能是弹簧断裂、气阀启闭受阻或损坏。第二天检修液力端时，进、排液阀并无损坏，西侧液检修液力端时，进、排液阀并无损坏，西侧液缸的进液阀弹簧断裂。缸的进液阀弹簧断裂。o 处理措施：处理措施：o 当发现设备异响时，在情形不是很严重的情况当发现设备异响时，在情形不是很严重的情况下，首先判断异响来源，然后再切换泵。通知下，首先判断异响来源，然后再切换泵。通知技术人员现场情况及异响来源，以便维修时有技术人员现场情况及异响来源，以便维修时有的放矢，尽快处理。的放矢，尽快处理。67小结小结o 故障理论：浴盘曲线特点、平均故障间隔时故障理论：浴盘曲线特点、平均故障间隔时间间o 状态监测与故障诊断概述：状态监测与故障状态监测与故障诊断概述：状态监测与故障诊断三个层次，主要组成部分诊断三个层次，主要组成部分o 设备状态监测：状态监测的内容，设备状态设备状态监测：状态监测的内容，设备状态监测维修基本原则监测维修基本原则o 设备诊断技术：含义，工作原理，设备诊断技术：含义，工作原理，技术基础，技术基础，诊断过程诊断过程68The End
