故障診斷概述

1、設(shè)備故障診斷概述 朱揚美 上海華陽檢測儀器有限公司上海華陽檢測儀器有限公司一一 設(shè)備故障診斷技術(shù)的概況設(shè)備故障診斷技術(shù)的概況1、設(shè)備故障診斷技術(shù)定義：設(shè)備故障診斷技術(shù)定義：1-1定義定義：是一種了解和掌握設(shè)備在運行過程的狀態(tài)（設(shè)備基本不拆卸、不解體情況），采用一定的檢測手段，根據(jù)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗的積累確定其整體或局部是正?；虍惓?，能早期發(fā)現(xiàn)故障及原因，并能預(yù)報故障發(fā)展趨勢的技術(shù)。 1-2什么是故障什么是故障？指設(shè)備不能完成其所規(guī)定的功能。“故障”，是能夠修復(fù)的。“失效”，是不能修復(fù)的。對于“失效”只能更換。 2 2、 信息通常包括三個基本環(huán)節(jié)信息通常包括三個基本環(huán)節(jié)a. 數(shù)據(jù)采集：主要包括前端數(shù)據(jù)采

2、集：主要包括前端傳感器傳感器對所需的各種物理量采集(轉(zhuǎn)換成電信號)。b. 信號調(diào)理（數(shù)據(jù)處理）：主要包括對模擬的信號調(diào)理（數(shù)據(jù)處理）：主要包括對模擬的連續(xù)信號和離散的數(shù)字信號進行處理連續(xù)信號和離散的數(shù)字信號進行處理A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換。把連續(xù)信號離散為數(shù)字信號叫采樣，量化是將把連續(xù)信號離散為數(shù)字信號叫采樣，量化是將取樣值取樣值x(tn)變?yōu)閿?shù)字編碼。采樣定理：變?yōu)閿?shù)字編碼。采樣定理：fs=2.56fm。c. 狀態(tài)識別、判斷和預(yù)報：根據(jù)振動標(biāo)準(zhǔn)和頻譜狀態(tài)識別、判斷和預(yù)報：根據(jù)振動標(biāo)準(zhǔn)和頻譜圖及現(xiàn)場經(jīng)驗來判斷設(shè)備故障原因或部位。圖及現(xiàn)場經(jīng)驗來判斷設(shè)備故障原因或部位。3、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的區(qū)別設(shè)備狀

3、態(tài)監(jiān)測與故障診斷的區(qū)別 a、狀態(tài)監(jiān)測狀態(tài)監(jiān)測通常指通過測定設(shè)備的某個較為單一的特征參數(shù)（如振動、溫度等）來檢查其狀態(tài)是正?；虍惓?。它又稱為簡易診斷。 b、故障診斷故障診斷則不僅要檢查設(shè)備是否正常，還要對設(shè)備故障的原因，部位以及嚴(yán)重程度進行深入分析，并做出判斷，故它又稱為精密診斷。儀器價格相對比較貴，便攜式的數(shù)采，對人員素質(zhì)要求比較高（懂計算機、頻譜分析技術(shù)等），屬正在發(fā)展中的技術(shù)。c、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷兩者關(guān)系：狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷兩者關(guān)系： 簡易診斷與設(shè)備點檢制相結(jié)合，可以收到相得益彰的效果。 精密診斷可以對設(shè)備異常作更進一步分析和判斷找到故障源。目前華陽HY106C、HY108就有此基本功能

4、，且操作簡單、軟件系統(tǒng)為中文版。 3、設(shè)備診斷技術(shù)的發(fā)展、設(shè)備診斷技術(shù)的發(fā)展 a、 國外：美國是最早開發(fā)設(shè)備診斷技術(shù)的國家。1967年美國宇航局，海軍研究室聯(lián)合召開了機械故障預(yù)防小組成立大會，。日本在70年代初，由設(shè)備工程師協(xié)會開始發(fā)展自己的TPM（全員生產(chǎn)維修）主要應(yīng)用于冶金 化工、鐵路等部門而且發(fā)展很快。日本的新日鐵不但有較高的設(shè)備診斷技術(shù)研究成果，而且還研制了專用診斷儀器作為商品出售。 b、 80年代初我國部分企業(yè)從初步認識到實踐階段，85年原國家經(jīng)委委托中設(shè)協(xié)在上海石化總廠召開設(shè)備診斷技術(shù)應(yīng)用推廣會。交流經(jīng)驗和論著。 c、 行業(yè)概況，主要是一些流程工業(yè)如石化、冶金、電力、鐵路等部門這方

5、面工作有了較快的發(fā)展。二二 介紹企業(yè)設(shè)備點檢、維修情況介紹企業(yè)設(shè)備點檢、維修情況 1、 冶金行業(yè)開展設(shè)備點檢、狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷的工作概況。以現(xiàn)代化企業(yè)、設(shè)備、體制運作的維修方式。 2、 石化行業(yè)開展設(shè)備點檢、狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷工作概況，先進的維修方式 -精確維修。三三 企業(yè)如何開展故障診斷工作企業(yè)如何開展故障診斷工作 1、 特征：隨著現(xiàn)代化設(shè)備技術(shù)的不斷發(fā)展，如：大型化、高速化、連續(xù)化、計算機自動化等，而采用的維修制度還是比較落后的話，這樣就會大大地阻礙企業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對此，我們認為提高企業(yè)的設(shè)備管理與維修水平，來滿足先進生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展是必然的趨勢。 2、維修體制發(fā)展情況： a、早期采用的是

6、“事后維修方式” ，但對于大型關(guān)鍵設(shè)備等用此方式維修，將會造成較大經(jīng)濟損失。 b、中期采用的是“預(yù)防維修方式”，其優(yōu)點：可以減少故障發(fā)生機會，缺點：維修過?；蚓S修不足。 c、近期采用的是“狀態(tài)維修方式”80年代至今。以動態(tài)的設(shè)備管理方式來解決動態(tài)的設(shè)備問題（故障）。優(yōu)點：克服維修不足或維修過剩，維修費用低，主要適用關(guān)鍵的生產(chǎn)設(shè)備或維修費用較高的設(shè)備。 3、設(shè)備狀態(tài)維修的區(qū)別： a、關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備（A）指大型、高速、檢修費用昂貴，在線、連續(xù)檢測（投入費用較大）。 b、重要生產(chǎn)設(shè)備（B）采用離線監(jiān)測，配置簡易或精密檢測儀器，定期采集數(shù)據(jù)進行分析。 c、一般生產(chǎn)設(shè)備（C）采用離線簡易檢測儀器，定一個標(biāo)

7、準(zhǔn)來進行評判。探討現(xiàn)場振動檢測的一些方法探討現(xiàn)場振動檢測的一些方法 一、一、 現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的目的現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的目的 通過振動檢測儀器對現(xiàn)場設(shè)備的振動監(jiān)測，經(jīng)過數(shù)據(jù)管理，在積累振動數(shù)據(jù)和頻譜圖的基礎(chǔ)上，參照相應(yīng)的振動標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備正常狀態(tài)下的頻譜圖，從而找到故障源找到故障源。首先從振動總量上看其運行狀態(tài)是正?；虍惓?，然后再對異常信息作頻譜分析，分析目的是想了解設(shè)備異常部位或產(chǎn)生原因。提提高設(shè)備管理水平和長周期安全運行能力高設(shè)備管理水平和長周期安全運行能力 依據(jù)設(shè)備運行的“浴盆曲線”，找出拐點及設(shè)備狀態(tài)變化趨勢。（如早修理，過剩維修；如晚修理，不足維修）。 二、二、 振動測

8、量基本特征參量的描述振動測量基本特征參量的描述 振動振動是指物體在平衡位置上作往復(fù)運動的現(xiàn)象。簡諧振動，如一個單擺或一個彈簧質(zhì)量系統(tǒng)。 1、振幅振幅：是指振動物體偏離靜平衡位置的最大距離。工程上常稱為振動峰值，一般用A表示其振動強度。 2、頻率頻率：是指振動物體往復(fù)一次所需的時間T稱為周期，單位（s）秒。而振動物體在一秒鐘往復(fù)的次數(shù)稱為頻率。用f 表示，單位：Hz。周期與頻率關(guān)系互為倒數(shù)f=1/T。有時也用角頻率來表示。 =2/T=2f 。 3、初始相位角初始相位角：是指某一振動頻率成分的初始點偏離平衡位置的相位，一般用表示。相位分析在故障診斷技術(shù)中越來越受到人們重視。因不同振源都會有各自的相

9、位，相同的相位可能會引起合拍共振，產(chǎn)生嚴(yán)重后果；如相位相反可能會引起抵消，起到減振作用。三、振幅的表示方法三、振幅的表示方法 1、峰值：峰值：（單峰值、雙峰值）表示波的最大位移。 2、平均值平均值：從數(shù)學(xué)關(guān)系上看對波形的絕對平均（一般不用它）只是對時間積分，沒什么物理意義。 3、有效值有效值：均方根值、RMS。它是對幅值的最適當(dāng)?shù)亩攘俊Ｋ瓤紤]了波形的時間歷程又給出了與能量直接有關(guān)的量值，同時也代表了振動的破壞能力，通常稱為“振動烈度”。常用于振動速度或加速度值。對于簡諧振動來說，峰值A(chǔ)與其關(guān)系為：平均值=0.637A、有效值=0.707A。一些國際振動標(biāo)準(zhǔn)也常采用速度有效值來表示。振動信號圖

10、形振動信號圖形四、振動參數(shù)選擇四、振動參數(shù)選擇 振動參數(shù)常用的有加速度、速度、位移，三者經(jīng)積分轉(zhuǎn)換。一般情況，對低頻振動用位移（小于100Hz）；高頻振動用加速度（大于1KHz）；中頻振動用速度（101KHz）度量。機器內(nèi)部損傷還未影響到機器實際工作能力前，高頻分量就包含了缺損信息。當(dāng)內(nèi)部缺損發(fā)展較大時，才從低頻信息上反映出來，因此、預(yù)測機器是否損壞，高頻信息非常重要。 單位：位移： um；速度：mm/s；加速度：m/s2或g，1g=9.8m/s 2對簡諧振動而言，d、v、a均為同頻的簡諧振動，若以振動位移d相位相位為參考基準(zhǔn)，v超前d(/20，a超前d()。五、五、 設(shè)備測點布置設(shè)備測點布置

11、 1、測點應(yīng)選擇振動信號傳遞的通道上而且路線最短捷的位置，盡量減少中間界面（近軸端）。 2、應(yīng)選信號反應(yīng)比較敏感部位做測點。如軸承座、機座，一般為典型測點。 3、測點一旦選定，應(yīng)做好定位標(biāo)記。 4、一般都要選定三個方向來評定振動，特別對低頻振動，更要強調(diào)其方向性（高頻振動對方向不敏感）；通常：H-平衡，V-松動，A-對中。 5、對于大型機械設(shè)備，應(yīng)比較全面規(guī)劃布置測點，多參數(shù)測振，合理選用a、v、d。 6、了解、掌握設(shè)備本身的技術(shù)狀況，結(jié)構(gòu)原理等歷史資料，對分析、判斷故障有參考價值。vHAV 垂直垂直A 軸向軸向H 水平水平推薦布點順序推薦布點順序六、測試工況的選擇六、測試工況的選擇 設(shè)備運行

12、有不同工況，輕載與重載、快速與慢速、高壓與低壓、啟動與制動等。在不同的工況條件下機器的振動是不一樣的，其振動測量結(jié)果也會不同。通常在給機器作定期狀態(tài)通常在給機器作定期狀態(tài)監(jiān)測與趨勢分析時，我們一般選擇機器的監(jiān)測與趨勢分析時，我們一般選擇機器的，即機器在正常運行時的工況為振動測量，即機器在正常運行時的工況為振動測量工況。工況。若要給機器作故障診斷，在現(xiàn)場條件許可下，我們一般選擇能暴露機器故障的工況，作為振動測量工況，因為這時記錄下來包含有故障信息的振動信號，對以后的頻譜分析會有幫助。 七、測試周期選擇七、測試周期選擇：測試周期應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備具體運行狀況來測試周期應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備具體運行狀況來具體確

13、定具體確定。正確了解機器的運行狀態(tài)，準(zhǔn)確的預(yù)測預(yù)報機器的故障。測試周期無規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，因為即使是同類設(shè)備，在不同現(xiàn)場，由于使用條件的不同，其狀況變化也會不一樣。請注意： 1、測試周期T必須與機器的運行狀況同步，以設(shè)備運行壽命浴盆曲線可知：穩(wěn)定時,T長些；劣化時,T短。 2、必須對機器的劣化速度進行充分研究，根據(jù)tg的變化，可以清晰反映機器劣化速度，從而調(diào)整相應(yīng)測試周期。 3、對于一般轉(zhuǎn)速，劣化過程發(fā)展緩慢的設(shè)備，采用周期測試。八、頻帶的設(shè)置八、頻帶的設(shè)置：應(yīng)保證機器振動的所有特征頻率信號都能記錄下來，請注意二點： 1 必須通過計算，了解被測設(shè)備的特征頻率，包括轉(zhuǎn)頻、倍頻，以及發(fā)生故障時的特征頻率、

14、葉頻、齒輪嚙合頻率、滾動軸承固有頻率等。 2 合理選擇傳感器和檢測儀器，注意它們的頻響范圍是否與被測機器特征頻率相匹配。 九、現(xiàn)場測試時應(yīng)注意幾點現(xiàn)場測試時應(yīng)注意幾點： 1、應(yīng)保證測點與機器不產(chǎn)生共振，同時儀器的傳感器兩端連接要可靠。 2、傳感器連接方式有剛性螺栓，雙頭螺栓連接，絕緣螺栓連接，粘接，磁吸座等。 3、對運行狀態(tài)下的機器，通常應(yīng)在機器達到穩(wěn)定運行條件下檢測。 4、應(yīng)考慮有無背景振動等其它影響。 5、應(yīng)考慮有無電場或磁場影響，如有應(yīng)對傳感器予以屏蔽、接地、或重新布置測點。十、如何看振動波形及頻譜如何看振動波形及頻譜 一幅通過準(zhǔn)確采集后得到的振動波形及頻譜，才是有分析價值的，具體是：

15、1、在了解設(shè)備技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)后，先進行頻率計算，如，機器的工作頻率、齒輪的嚙合頻率，風(fēng)機、水泵的葉輪頻率，滾動軸承的元件故障特征頻率等，已備后用。 2、解讀： a、讀頻率，根據(jù)計算結(jié)果，找出譜圖上相對應(yīng)的機器設(shè)備轉(zhuǎn)頻、倍頻、特征頻率（如有誤差，與分辨率有關(guān)）。 b、看幅值，讀上述這些單一頻率幅值及整個測量頻帶范圍內(nèi)振動總量值，可列表對照。 c、頻譜圖上的故障識別，定性定量分析，了解振動量上升的變化率及最大值是否接近允許值。不不 平平 衡衡不不 對對 中中轉(zhuǎn)子碰磨的時域，頻域圖形 整個機械振動能量水平 轉(zhuǎn)子不平衡的典型頻譜 角度不對中的典型頻譜角度不對中的典型頻譜 平行度不對中的典型頻譜平行度不

16、對中的典型頻譜 轉(zhuǎn)軸彎曲的典型頻譜轉(zhuǎn)軸彎曲的典型頻譜 轉(zhuǎn)子不對中故障的診斷轉(zhuǎn)子不對中故障的診斷 軸承部件松動時的頻譜 滾動軸承故障頻率階次圖滾動軸承故障頻率階次圖 軸承疲勞時的加速度頻譜軸承疲勞時的加速度頻譜 a正常軸承；b外圈疲勞；c鋼球疲勞；d內(nèi)圈疲勞十一十一 評判標(biāo)準(zhǔn)評判標(biāo)準(zhǔn) a、絕對判斷標(biāo)準(zhǔn)、絕對判斷標(biāo)準(zhǔn)：“”（通用的振動判定標(biāo)準(zhǔn)，測振動速度的有效值，單位：mms，測量范圍是zz，），判斷結(jié)果為：良好允許較差不允許。這一判定標(biāo)準(zhǔn)是在規(guī)定了正確測試方法后，必須掌握標(biāo)準(zhǔn)適用頻率范圍時，此方法才能選用。對于高頻振動，由于測定條件復(fù)雜，以及精度問題等原因，采用高頻振動標(biāo)準(zhǔn)較少。 b、相對判斷標(biāo)

17、準(zhǔn)、相對判斷標(biāo)準(zhǔn)：對同一設(shè)備的同一部位定期測定，按時間先后進行比較，將設(shè)備正常時振動數(shù)據(jù)作為基正常時振動數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)值準(zhǔn)值。當(dāng)實測值達到基準(zhǔn)值的某一倍數(shù)時作為報警值。此時需加強監(jiān)視或停機檢修。 振動速度有效值（mm/s）ISO2372ISO3945第一類第二類第三類第四類剛性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ)0.28AAAAAA0.450.711.12B1.8B2.8CBB4.5CBB7.1DCC11.2DCC18DD28DD4571振振 動動 標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn) 通常通常： 中低頻中低頻 1KHz， a) 實測值=1.52倍基準(zhǔn)值為注意區(qū)域。 b) 實測值=4倍基準(zhǔn)值為異常區(qū)域。 高高 頻頻 1KHz， a) 實測值=3倍基準(zhǔn)值為注意區(qū)域。 b) 實測值=6倍基準(zhǔn)值為異常區(qū)域。 相對判斷標(biāo)準(zhǔn)是起參考作用，對于具體設(shè)備而言，究竟振動增大為原來幾倍時機器會損壞，也是不一樣的。最好辦法是對每臺設(shè)備建有自己的振動標(biāo)準(zhǔn)，這種標(biāo)準(zhǔn)更實際、更可靠。 c、類比判斷標(biāo)準(zhǔn)：、類比判斷標(biāo)準(zhǔn)：對數(shù)臺設(shè)備，按相同運行條件和基準(zhǔn)，在相同部位用同一臺儀器進行測定。如振動明顯大