汽車故障診斷與檢測(cè)

1、汽車故障診斷與檢測(cè)讀書報(bào)告目 錄1前言- 1 -2旋轉(zhuǎn)機(jī)械的特性及常見(jiàn)的故障- 2 -3旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷方法研究現(xiàn)狀- 4 -4故障診斷實(shí)例- 5 -1.離心風(fēng)機(jī)故障診斷處理。- 5 -2.某電廠300MW汽輪發(fā)電機(jī)組斷葉片故障診斷分析- 7 -總結(jié)- 9 - 2 -1前言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及工業(yè)的進(jìn)步，生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，其結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。生產(chǎn)設(shè)備趨于大型化、自動(dòng)化、精密化、智能化，機(jī)械設(shè)備各個(gè)子系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)程度越來(lái)越大。1如果生產(chǎn)設(shè)備的若干部件在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)故障，可能導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中斷，影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、危害工作人員的人身安全，甚至帶來(lái)災(zāi)難性的后果。機(jī)械設(shè)備中旋轉(zhuǎn)機(jī)械約

2、占80%，覆蓋石化、冶金、動(dòng)力、機(jī)械制造等工程領(lǐng)域，包括壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)、渦輪機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)及各種電動(dòng)機(jī)等，這類機(jī)械設(shè)備通常轉(zhuǎn)速較高，且在生產(chǎn)中處于核心地位，若發(fā)生故障會(huì)造成較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)民生帶來(lái)影響。2在設(shè)備的日常維護(hù)和安裝調(diào)試過(guò)程中，經(jīng)常遇到因劇烈振動(dòng)而無(wú)法正常生產(chǎn)的情況，而振動(dòng)的原因錯(cuò)綜復(fù)雜，僅靠耳聽(tīng)、手摸的原始方法，很難全面準(zhǔn)確的分析判斷故障的原因。采用先進(jìn)的設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)和故障診斷技術(shù)，通過(guò)振動(dòng)檢測(cè)掌握各類設(shè)備在一定時(shí)期的運(yùn)行狀態(tài)，為從事設(shè)備維護(hù)、安裝、調(diào)試的工程技術(shù)人員提供一套完整的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)資料，根據(jù)這些資料進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以準(zhǔn)確

3、的分析判斷故障原因，縮短檢修工期，合理的安排關(guān)鍵設(shè)備的預(yù)防維修計(jì)劃，從而避免因突發(fā)性設(shè)備故障而造成的經(jīng)濟(jì)損失，確保產(chǎn)生的順利進(jìn)行。1旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)不斷融合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的成果，己成為涉及傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、信號(hào)處理、智能識(shí)別、數(shù)據(jù)庫(kù)等多方面知識(shí)，是一門既有理論基礎(chǔ)，又有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用的背景的交叉學(xué)科旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷主要包括信號(hào)獲取、特征提取、狀態(tài)診斷及狀態(tài)分析四個(gè)步驟。因此，作為設(shè)備故障診斷技術(shù)的一個(gè)分支旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)。其研究領(lǐng)域也同樣主要集中在以下幾個(gè)研究?jī)?nèi)容和研究方向：故障信息檢測(cè)、故障特征分析、狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法、故障機(jī)理研究、故障識(shí)別及其專家系統(tǒng)。近

4、年來(lái)，隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能以及機(jī)械故障機(jī)理研究的深入和發(fā)展，新的技術(shù)不斷被移植、應(yīng)用到機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷之中，極大地豐富了機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷理論和技術(shù)，推動(dòng)了監(jiān)測(cè)和診斷向更深和更高層次的發(fā)展。2旋轉(zhuǎn)機(jī)械的特性及常見(jiàn)的故障機(jī)械故障是與磨損、腐蝕、疲勞、老化等機(jī)理分不開的。機(jī)械故障主要有以下一些特性：( l) 潛在性。機(jī)械在使用中會(huì)出現(xiàn)各種損傷。損傷引起零部件結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化。當(dāng)損傷發(fā)展到使零部件結(jié)構(gòu)參數(shù)超出允許值時(shí)。機(jī)械即出現(xiàn)潛在故障。( 2) 漸發(fā)性。由于磨損、腐蝕、疲勞、老化等過(guò)程的發(fā)生與時(shí)間關(guān)系密切。因此機(jī)械故障的發(fā)生多半與時(shí)間有關(guān)。在使用中。機(jī)械的損傷是逐步產(chǎn)生的。

5、零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)也是緩慢變化的。機(jī)械的性能參數(shù)也是逐漸惡化的。( 3) 耗損性。機(jī)械磨損、腐蝕、疲勞、老化等過(guò)程伴隨著能量與質(zhì)量的變化。其過(guò)程是不可逆轉(zhuǎn)的。表現(xiàn)為機(jī)械老化程度逐步加劇。故障越來(lái)越多。隨著使用時(shí)間的增加。局部故障的排除雖然能恢復(fù)機(jī)械的性能。但機(jī)械的故障率仍不斷上升。新的故障將不斷出現(xiàn)。同時(shí)損傷的消除也是不完全性的。維修不可能使機(jī)械的性能恢復(fù)到使用前的狀態(tài)。( 4) 模糊性。機(jī)械使用中。由于受到各種使用及環(huán)境條件的影響。其損傷與輸出參數(shù)的變化都具有一定的隨機(jī)性與分散性。同時(shí)。由于材料與制造等因素的影響。機(jī)械的各種極限值、初始值也具有不同的分布。同一機(jī)械。在不同的使用環(huán)境下。輸出參數(shù)

6、隨時(shí)間也具有不同的分布。從而導(dǎo)致參數(shù)變化及故障判別標(biāo)準(zhǔn)都具有一定的分散性。使機(jī)械故障的發(fā)生與判別標(biāo)準(zhǔn)都具有一定的模糊性。( 5) 多樣性。機(jī)械使用中。由于磨損、腐蝕、疲勞、老化過(guò)程的同時(shí)作用。同一零部件往往存在多種故障機(jī)理。產(chǎn)生多種故障模式。如軸的彎曲變形、磨損、疲勞斷裂等。這些故障不僅故障機(jī)理與表現(xiàn)形式不同。而且分布模型及在各級(jí)的影響程度也不同。使故障呈現(xiàn)出多樣性。1旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見(jiàn)的故障：表 1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見(jiàn)故障3旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷方法研究現(xiàn)狀旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)信號(hào)包含的信息豐富、可以較為全面的反映設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，其時(shí)域、頻域及時(shí)頻域等分析方法的分析結(jié)果可作為其運(yùn)行狀態(tài)和故障診斷的依據(jù)。下面介紹常用

7、的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷方法：1、頻譜分析頻譜分析是指對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換，將信號(hào)表述為幅值-頻率的表達(dá)形式。通過(guò)觀察頻譜圖中譜線情況來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的分析。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)信號(hào)在頻域內(nèi)的分布具有較清晰的物理意義，所以頻譜分析是進(jìn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的主要方法之一，該分析方法適用于平穩(wěn)信號(hào)。由時(shí)間域、頻域進(jìn)行分析診斷設(shè)備故障， 如下圖所示：圖 1􀀁 時(shí)域-頻域2、時(shí)域分析時(shí)域分析是指直接對(duì)信號(hào)的時(shí)域波形進(jìn)行觀察分析，具有直觀、明了的特點(diǎn)。如果信號(hào)包含的信息復(fù)雜，則難以觀測(cè)出其包含的特征信息，所以時(shí)域分析用于對(duì)簡(jiǎn)單時(shí)域波形進(jìn)行分析判斷。3、 軸心軌跡分析軸心軌跡是指旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸線上某一點(diǎn)在

8、旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)的位置隨時(shí)間的變化而形成的軌跡線。軸心軌跡形象、直觀地表達(dá)了回轉(zhuǎn)部件的運(yùn)行情況，不僅可以反映轉(zhuǎn)軸在徑向平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀，而且可以提供轉(zhuǎn)軸的渦動(dòng)頻率和進(jìn)動(dòng)的方向。軸心軌跡故障診斷方法廣泛的應(yīng)用在汽輪機(jī)、壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的故障診斷中。4、全息譜分析全息譜技術(shù)是基于傅立葉變換，采用內(nèi)插技術(shù)，采集轉(zhuǎn)軸多個(gè)截面、兩個(gè)互相垂直方向上的振動(dòng)信號(hào)，精確求其對(duì)應(yīng)頻率處的幅值和相位，然后根據(jù)實(shí)際的測(cè)量位置對(duì)應(yīng)獲得一系列的橢圓來(lái)描述轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)情況?。 二維全息譜能很好的反映轉(zhuǎn)子一個(gè)支承面的振動(dòng)情況，三維全息譜則可以反映整根轉(zhuǎn)子的空間振動(dòng)情況和對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下的振型。全息譜融合了多個(gè)截面、多個(gè)方向

9、和經(jīng)常被忽略的相位等多個(gè)方面的信息，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)故障診斷分析中的不足。全息譜技術(shù)已應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷中，取得了較好的效果。5、共振解調(diào)分析共振解調(diào)技術(shù)是指對(duì)低頻沖擊激起的高頻共振波形進(jìn)行包絡(luò)，然后對(duì)包絡(luò)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的分析。該技術(shù)廣泛用于滾動(dòng)軸承、齒輪等部件的故障診斷中，與普通的頻譜分析相比，可以有效的識(shí)別淹沒(méi)于背景噪聲中的早期故障特征信息。共振解調(diào)技術(shù)極大的改善了滾動(dòng)軸承等部件的故障診斷技術(shù)豐富了診斷手段。除上所述方法外還有很多用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的方法，如分形維數(shù)、倒譜分析、時(shí)域?yàn)V波技術(shù)、波德圖、階次分析等，都在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的成果。44故障診斷實(shí)例1.離

10、心風(fēng)機(jī)故障診斷處理。傳動(dòng)方式: 皮帶傳動(dòng)。測(cè)點(diǎn)布置如下圖所示?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)異常，分別對(duì)測(cè)點(diǎn)1、2進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表2、圖2、圖3 所示：表2 風(fēng)機(jī)采樣點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果故障分析和診斷:由上可經(jīng)看出，1、2 測(cè)點(diǎn)V、H 方向振動(dòng)值均超標(biāo)，從第1 測(cè)點(diǎn)頻譜圖來(lái)看，最大值出現(xiàn)在146 Hz處，第2 測(cè)點(diǎn)最大值出現(xiàn)在184 Hz 處。由于測(cè)點(diǎn)設(shè)在軸承座上，首先檢查故障是否出現(xiàn)在軸承上。由開始的計(jì)算知道軸承外環(huán)故障頻率為145.92 Hz( 約為146 Hz) ，軸承內(nèi)環(huán)故障頻率為184.09 Hz( 約為184 Hz)，通過(guò)對(duì)照軸承故障特征頻率，可以判斷1號(hào)軸承故障出現(xiàn)在軸承外圈，2號(hào)軸承故

11、障出現(xiàn)在軸承內(nèi)圈，經(jīng)更換軸承后，振動(dòng)正常。2.某電廠300MW汽輪發(fā)電機(jī)組斷葉片故障診斷分析該輪機(jī)振動(dòng)值突然增大，工廠果斷停車，并立即要求進(jìn)行診斷。查看在線監(jiān)測(cè)故障診斷系統(tǒng)的頻譜圖：圖 4 輪機(jī)故障震動(dòng)頻譜圖根據(jù)故障診斷專家系統(tǒng)軟件分析，葉片斷裂或脫落的可能性最大，現(xiàn)場(chǎng)查看如下圖所示：總結(jié)設(shè)備故障診斷技術(shù)可以有效地避免意外事故,節(jié)約大量維修費(fèi)用, 無(wú)論對(duì)安全生產(chǎn)還是對(duì)設(shè)備維護(hù)都具有十分重要的意義. 在實(shí)際應(yīng)用中仍然有許多問(wèn)題需要在實(shí)踐中不斷地去發(fā)現(xiàn)和解決, 因?yàn)槿魏我粋€(gè)故障都會(huì)有許多表征現(xiàn)象, 同時(shí)一個(gè)故障現(xiàn)象有可能對(duì)應(yīng)著幾個(gè)故障原因, 而且, 相同和不同的設(shè)備在不同的工作環(huán)境下, 在故障判定

12、上也有所不同, 就是同一個(gè)設(shè)備, 在不同的壽命周期內(nèi)在故障的判別上也有所變化. 需要從各個(gè)方面, 應(yīng)用各種監(jiān)測(cè)手段, 多方位地去分析、研究, 要從該設(shè)備的歷史、工作環(huán)境以及相關(guān)設(shè)備的故障中去分析、查找故障原因才能真正做到對(duì)設(shè)備故障的準(zhǔn)確、科學(xué)判定2。旋轉(zhuǎn)機(jī)械是大型生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備, 它們通常具有大型、高速、連續(xù)工作及處于核心地位的特點(diǎn), 因此深入開展旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷技術(shù)的研究具有十分重要的實(shí)際應(yīng)用意義和價(jià)值。隨著我國(guó)改革開放的深入以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)將會(huì)得到不斷完善, 一定會(huì)在不久的將來(lái)步入世界先進(jìn)行列。參考文獻(xiàn)1宋生鈺. 旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備

13、常見(jiàn)故障診斷J. 湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào), 2008, 18(3):41-45.2羅邦劫. 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J. 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新, 2008, 21(3):86-86,89.3郭大文. 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障特征提取與分析技術(shù)研究D. 電子科技大學(xué), 2012.4周帥. 基于時(shí)頻分析的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷方法研究與應(yīng)用D. 大連理工大學(xué), 2012.5張超. 基于自適應(yīng)震動(dòng)信號(hào)處理的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷研究D. 西安電子科技大學(xué), 2012.6彭斌, 劉振全. 基于改進(jìn)小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷J. 振動(dòng)、測(cè)試與診斷, 2007, 27(1):32-35.7丁濤, 王芳, 任工昌. 旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷研究現(xiàn)狀J. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造, 2009(12):259-260.8韓捷, 關(guān)惠玲, 梁川, 等. 矢譜:一種實(shí)用的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷分析方法J. 機(jī)