狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的儀器和方法(共52張PPT)精選

狀態(tài)(zhuàngtài)監(jiān)測和故障診斷的儀器和方法第一頁，共52頁。本章內(nèi)容頻譜分析診斷法不同故障的特征頻率不平衡、不對中、松動、軸承故障、齒輪故障等趨勢分析法通頻值趨勢分析頻譜趨勢分析報警值和危險(wēixiǎn)值的確定狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷及其作用設(shè)備維修制度的發(fā)展和不同維修制度的比較故障診斷的各種手段振動監(jiān)測儀器(yíqì)的分類及其選用原則離線儀器(yíqì)和在線系統(tǒng)

第二頁，共52頁。在設(shè)備運行中或在基本不拆卸的情況下，通過各種手段，掌握設(shè)備運行狀態(tài)，判定產(chǎn)生故障的部位和原因，并預(yù)測、預(yù)報(yùbào)設(shè)備未來的狀態(tài)。什么(shénme)是狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷？是防止事故(shìgù)和計劃外停機的有效手段。是設(shè)備維修的發(fā)展方向。第三頁，共52頁。簡易(jiǎnyì)診斷和精密診斷狀態(tài)(zhuàngtài)監(jiān)測（簡易診斷）內(nèi)容：識別有無故障明確故障嚴重程度作出故障趨勢分析由設(shè)備維修人員在現(xiàn)場進行故障診斷（精密診斷）內(nèi)容：確定故障部位確定故障原因提出維修建議由設(shè)備診斷人員(rényuán)在現(xiàn)場或中心進行第四頁，共52頁。狀態(tài)(zhuàngtài)監(jiān)測和故障診斷的過程檢測縮小故障范圍狀態(tài)判別搜集征兆定期檢測故障定位原因分析維修決策趨勢分析正常參數(shù)開始尚可正常不可異常第五頁，共52頁。故障診斷的專家系統(tǒng)(zhuānjiāxìtǒnɡ)框圖隨著(suízhe)齒輪故障發(fā)展，邊頻越來越豐富，幅值增加。事后(shìhòu)維修，故障維修(Breakdown)第三十一頁，共52頁。減少意外停車引起的生產(chǎn)損失05101520253035404550×R監(jiān)測(jiāncè)和診斷的各種手段趨勢(qūshì)分析法的理論根據(jù)監(jiān)測(jiāncè)系統(tǒng)狀態(tài)(zhuàngtài)監(jiān)測和故障診斷的儀器和方法松動結(jié)合面兩邊，振幅(zhènfú)有明顯差別。本例中，出現(xiàn)葉片通過頻率。定期維修，預(yù)防維修(Preventive)數(shù)據(jù)(shùjù)采集器監(jiān)測(jiāncè)和診斷的各種手段能早期發(fā)現(xiàn)齒輪、軸承等早期故障趨勢分析法、頻譜趨勢分析法狀態(tài)(zhuàngtài)監(jiān)測和故障診斷的作用 監(jiān)測與保護監(jiān)測機器工作狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)故障及時報警，并隔離故障。分析與診斷(zhěnduàn)判斷故障性質(zhì)、程度和部位。分析故障原因。處理與預(yù)防給出消除故障的措施。防止發(fā)生同類故障。第六頁，共52頁。設(shè)備(shèbèi)維修制度的發(fā)展事后(shìhòu)維修，故障維修(Breakdown)設(shè)備壞了后才去修理。定期維修，預(yù)防維修(Preventive)定期地檢查和大修。預(yù)測維修，視情維修(Predictive)周期的監(jiān)測，必要時才去維修。第七頁，共52頁。事后(shìhòu)維修體制設(shè)備運行到壞了再進行修理。不需要安排計劃。對一些設(shè)備，更換比修理更便宜。意外停機引起生產(chǎn)損失?？赡芤鹪O(shè)備的二次損壞(sǔnhuài)，甚至災(zāi)難性事故。庫存?zhèn)浼顿Y多。定義優(yōu)點(yōudiǎn)缺點第八頁，共52頁。定期(dìngqī)維修體制按預(yù)訂的時間間隔或檢修周期，對設(shè)備作維修、調(diào)整和更換(gēnhuàn)備件。機器壽命較長。減少意外停機。備件庫存較少。意外停機引起生產(chǎn)損失。過剩維修導(dǎo)致維修費用增加。過剩維修引起人為維修故障。定義優(yōu)點(yōudiǎn)缺點第九頁，共52頁。典型的表盤(biǎopán)式監(jiān)測系統(tǒng)松動故障(gùzhàng)引起的間入諧量估計其中過剩維修費為$750億。監(jiān)測(jiāncè)和診斷的各種手段Frequencyinorder1X頻率(pínlǜ)為主。對一些設(shè)備，更換比修理更便宜。估計其中過剩維修費為$750億。R—軸的轉(zhuǎn)速(zhuànsù)頻率定期維修，預(yù)防維修(Preventive)保證機器精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)不平衡的類型按預(yù)訂的時間間隔或檢修周期，對設(shè)備作維修、調(diào)整和更換(gēnhuàn)備件。事后(shìhòu)維修體制在設(shè)備運行中或在基本不拆卸的情況下，預(yù)測(yùcè)維修體制有計劃地對設(shè)備作檢查和測試，以確定其健康狀態(tài)，必要時才進行維修。減少非計劃停機損失。維修時間間隔可以延長。維修費用大為減少。備件庫存最小。需要(xūyào)初始投資。需學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。定義(dìngyì)優(yōu)點缺點第十頁，共52頁。不同制度的維修(wéixiū)成本的比較大型(dàxíng)鋼鐵企業(yè)第十一頁，共52頁。維修費用(fèiyong)化了多少？美國1980年稅收總額$7500億，維修費為$2460億,估計其中過剩維修費為$750億。我國1987年國營公交企業(yè)40萬個，固定資產(chǎn)￥7000億,維修費約為固定資產(chǎn)的3～5％。我國2002年規(guī)模以上企業(yè)共有(ɡònɡyǒu)固定資產(chǎn)￥8800萬億，維修費有多少？能節(jié)省多少？第十二頁，共52頁。停產(chǎn)一天(yītiān)的損失有多大？300MW發(fā)電機組損失(sǔnshī)電720萬kWh，約￥144萬元30萬噸化肥裝置損失(sǔnshī)化肥1000t，約￥150萬元三峽2號水輪機組700MW停機4小時損失(sǔnshī)￥400萬元第十三頁，共52頁。先進維修(wéixiū)制度的作用保證機器精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量減少意外停車引起的生產(chǎn)損失防止事故，杜絕災(zāi)難性故障減少維修時間和維修費用（人力和財力(cáilì)）改善環(huán)境，改善企業(yè)形象投資獲得最大和最長遠的回報第十四頁，共52頁。國家有關(guān)的條例(tiáolì)摘錄逐步(zhúbù)采用現(xiàn)代故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，發(fā)展以狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)的預(yù)知維修體制。1983年國家經(jīng)委《國營公交設(shè)備管理試行條例》企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極采用先進的設(shè)備管理方法和維修技術(shù)，采用以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)的設(shè)備維修方法，不斷提高設(shè)備管理和維修技術(shù)的現(xiàn)代化水平。1987年國務(wù)院《全民所用制公交設(shè)備管理條例》第十五頁，共52頁。監(jiān)測(jiāncè)和診斷的各種手段★振動：適用于旋轉(zhuǎn)機械、往復(fù)機械、軸承、齒輪等?！餃囟龋t外）：適用于工業(yè)爐窯、熱力機械、電機、電器等?！锫暟l(fā)射：適用于壓力容器、往復(fù)機械、軸承、齒輪等?！镉鸵海ㄨF譜）：適用于齒輪箱、設(shè)備潤滑(rùnhuá)系統(tǒng)、電力變壓器等?！餆o損檢測：采用物理化學(xué)方法，用于關(guān)鍵零部件的故障檢測?！飰毫Γ哼m用于液壓系統(tǒng)、流體機械、內(nèi)燃機和液力耦合器等?！飶姸龋哼m用于工程結(jié)構(gòu)、起重機械、鍛壓機械等?！锉砻妫哼m用于設(shè)備關(guān)鍵零部件表面檢查和管道內(nèi)孔檢查等?！锕r參數(shù)：適用于流程工業(yè)和生產(chǎn)線上的主要設(shè)備等。★電氣：適用于電機、電器、輸變電設(shè)備、電工儀表等。第十六頁，共52頁。儀器分類：便攜式測振表數(shù)據(jù)采集器表盤(biǎopán)式的監(jiān)測系統(tǒng)計算機化監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測和診斷(zhěnduàn)儀器的分類和選用儀器選用原則：被監(jiān)測對象在生產(chǎn)(shēngchǎn)中的地位生產(chǎn)(shēngchǎn)的規(guī)模和產(chǎn)量預(yù)計的投資設(shè)備管理人員的水平和素質(zhì)第十七頁，共52頁。監(jiān)測和診斷(zhěnduàn)儀器的分類和選用第十八頁，共52頁。測振表的外形和原理(yuánlǐ)框圖阻抗變換前置放大指示選頻網(wǎng)絡(luò)微積分檢波主放大電池靈敏度調(diào)節(jié)傳感器輸入交流輸出

直流輸出第十九頁，共52頁。計算機存貯器打印機屏幕軟件放大接口存貯顯示時鐘電池管理環(huán)節(jié)傳感器數(shù)據(jù)(shùjù)采集器計算機及外部設(shè)備(wàibùshèbèi)數(shù)據(jù)(shùjù)采集器的外形和工作框圖第二十頁，共52頁。數(shù)據(jù)(shùjù)采集器的工作流程主菜單趨勢分析顯示和打印調(diào)用存儲數(shù)據(jù)趨勢分析和譜趨勢分析巡檢準備輸入組態(tài)信息清除內(nèi)存出發(fā)巡檢校對時鐘數(shù)據(jù)處理下載數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)比較巡檢報表頻譜分析頻譜圖軌跡圖顯示和打印軌跡分析定巡檢路線新開巡檢組定設(shè)備和測點定測量參數(shù)更改測量參數(shù)增減設(shè)備和測點增減巡檢組組態(tài)打印組態(tài)表第二十一頁，共52頁。典型的表盤(biǎopán)式監(jiān)測系統(tǒng)雙通道振動(zhèndòng)表推力瓦位和瓦溫表振動(zhèndòng)傳感器在瓦蓋上水泵的監(jiān)測系統(tǒng)第二十二頁，共52頁。典型的表盤(biǎopán)式監(jiān)測系統(tǒng)前置器雙通道軸位表推力瓦溫表鍵相信號雙通道軸振表徑向瓦溫表鍵相傳感器90度布置的兩渦流傳感器推力瓦溫傳感器徑向瓦溫傳感器軸向位置傳感器報警信號輸出離心壓縮機監(jiān)測(jiāncè)系統(tǒng)第二十三頁，共52頁。計算機化的監(jiān)測系統(tǒng)(xìtǒng)框圖最簡單的計算機化監(jiān)測系統(tǒng)。單一計算機完成數(shù)據(jù)采集(cǎijí)、管理、數(shù)據(jù)分析、人機對話等功能。存貯器打印機屏幕軟件適調(diào)放大切換裝置A/D變換器來自傳感器監(jiān)測儀表計算機第二十四頁，共52頁。汽輪(qìlún)發(fā)電機組的監(jiān)測系統(tǒng)框圖下位機分析處理聯(lián)網(wǎng)顯示存貯人機對話通訊適調(diào)放大適調(diào)放大限幅整形光電隔離光電隔離光電隔離同步采樣采樣上位機振動信號（快變）溫度、壓力信號（慢變）鍵相信號第二十五頁，共52頁。故障診斷的專家系統(tǒng)(zhuānjiāxìtǒnɡ)框圖專家(zhuānjiā)系統(tǒng)是一個故障診斷的專用程序。用戶可以把其中積累的診斷專家(zhuānjiā)的知識用于診斷工作。結(jié)果及解釋征兆事實庫知識獲取征兆獲取推理機診斷知識庫設(shè)備參數(shù)庫工作存貯器人機對話故障對策傳感器信號領(lǐng)域?qū)＜矣脩舻诙?，?2頁。精密診斷(zhěnduàn)的方法頻譜分析(fēnxī)法趨勢分析(fēnxī)法通頻值趨勢分析(fēnxī)、頻譜趨勢分析(fēnxī)時域分析(fēnxī)法波形分析(fēnxī)、相關(guān)函數(shù)分析(fēnxī)倒頻譜分析(fēnxī)法模態(tài)分析(fēnxī)法隨機減量法其他數(shù)學(xué)方法模式識別法模糊診斷法故障樹診斷法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法小波分析法灰色系統(tǒng)法分形(fēnxínɡ)幾何法第二十七頁，共52頁。精密診斷(zhěnduàn)最常用的方法頻譜分析法每種故障有其對應(yīng)(duìyìng)的特征頻率。據(jù)此確定機器的故障性質(zhì)和嚴重程度。趨勢分析法、頻譜趨勢分析法根據(jù)劣化曲線，振動的通頻幅值(特征頻率幅值)隨故障的發(fā)展而增大。據(jù)此監(jiān)視機器的健康狀態(tài)，并推測其壽命。第二十八頁，共52頁。轉(zhuǎn)動(zhuàndòng)機械常見故障的頻率特征強迫(qiǎngpò)振動類故障自激振動(zhèndòng)類故障R:

轉(zhuǎn)動頻率第二十九頁，共52頁。轉(zhuǎn)子不平衡(pínghéng)故障的頻譜波形為簡諧波，少毛刺。軸心軌跡為圓或橢圓。1X頻率(pínlǜ)為主。軸向振動不大。振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。過臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。透平風(fēng)機TOTI齒輪箱1X頻率(水平)1X頻率(水平)1X頻率(鉛垂)1X頻率(鉛垂)軸向很小軸向很小第三十頁，共52頁。轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)不平衡的類型第三十一頁，共52頁。轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)不對中故障的頻譜出現(xiàn)2X頻率成分。軸心軌跡成香蕉(xiāngjiāo)形或8字形。軸向振動一般較大。本例中，出現(xiàn)葉片通過頻率。電機水泵POPIMOMI1X頻率2X頻率葉片通過頻率第三十二頁，共52頁。轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)不對中的類型正確(zhèngquè)對中e=0,=0平行(píngxíng)不對中e0,=0角度不對中

e=0,0綜合不對中

e0,0第三十三頁，共52頁。不同(bùtónɡ)聯(lián)軸節(jié)的情況聯(lián)軸節(jié)類型不對中形式振動特征剛性聯(lián)軸節(jié)平行不對中有2X成分角度不對中軸向振動(zhèndòng)1X成分大軸向振動(zhèndòng)大，有2X及高次諧波齒式聯(lián)軸節(jié)徑向振動(zhèndòng)可能有2X、3X、4X…聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)振動(zhèndòng)的相位常相反膜片聯(lián)軸節(jié)有nX成分（n為螺釘數(shù)）第三十四頁，共52頁。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(sōngdòng)故障的頻譜波形出現(xiàn)許多毛刺。譜圖中噪聲水平高。出現(xiàn)精確的倍頻2X，3X…等成分。松動結(jié)合面兩邊，振幅(zhènfú)有明顯差別。電機水泵POPI轉(zhuǎn)速的精確倍頻成分本例中最高出現(xiàn)16X成分噪聲水平高第三十五頁，共52頁。松動故障(gùzhàng)引起的間入諧量未松動時的頻譜松動時的頻譜出現(xiàn)0.5X，1.5X，2.5X，3.5X...等頻率(pínlǜ)成分第三十六頁，共52頁。D—節(jié)圓直徑d—滾珠直徑—接觸角z—滾珠數(shù)R—軸的轉(zhuǎn)速(zhuànsù)頻率滾動軸承(gǔndòngzhóuchéng)故障的特征頻率dD外環(huán)故障頻率內(nèi)環(huán)故障頻率滾珠故障頻率保持架碰外環(huán)保持架碰內(nèi)環(huán)第三十七頁，共52頁。滾動軸承(gǔndòngzhóuchéng)故障的頻譜軸承每一種零件有其特殊的故障頻率。隨著故障發(fā)展，它的幅值增加，并有諧波；諧波兩邊產(chǎn)生邊頻。還可用非頻率域的診斷方法(fāngfǎ)，如共振解調(diào)。電機(diànjī)離心泵PIPO1X2X頻率故障基本頻率6.71X基本頻率的四個諧波第三十八頁，共52頁。帶滾動軸承(gǔndòngzhóuchéng)的機械的頻譜特點不平衡不對中松動滾動軸承故障頻率05101520253035404550×RFrequencyinorder3.53.02.52.01.51.00.50Velocityinmm/spk第三十九頁，共52頁。帶滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)的機械的頻譜特點不對中松動引起的諧波不平衡油膜渦動、碰摩0246810121416FrequencyinorderDisplacementinmpktopk12.510.07.55.02.50第四十頁，共52頁。齒輪(chǐlún)故障的頻譜齒輪嚙合頻率GMF等于齒數(shù)乘以齒輪轉(zhuǎn)速頻率。齒輪嚙合頻率兩邊有邊頻，間距為1X。隨著(suízhe)齒輪故障發(fā)展，邊頻越來越豐富，幅值增加?？捎玫诡l譜作進一步分析。OUBSISOL齒輪箱上輥下輥輸入(shūrù)軸嚙合頻率GMF上邊頻下邊頻2X第四十一頁，共52頁。趨勢(qūshì)分析法的理論根據(jù)監(jiān)視(jiānshì)機器的劣化過程預(yù)測機器的失效時間正常使用期耗損期磨合期故障率時間“浴盆(yùpén)曲線”停機日期報警日期故障征兆時間劣化曲線報警值危險值第四十二頁，共52頁。趨勢(qūshì)分析法通頻值趨勢分析簡單易行不易發(fā)現(xiàn)早期(zǎoqī)故障頻譜趨勢分析能早期發(fā)現(xiàn)齒輪、軸承等早期故障能較快判定(pàndìng)故障的部位第四十三頁，共52頁。通頻值趨勢(qūshì)分析報警值危險值停機日期報警日期第四十四頁，共52頁。確定報警(bàojǐng)值和危險值的方法絕對法根據(jù)(gēnjù)相應(yīng)的國際標(biāo)準、國家標(biāo)準、行業(yè)標(biāo)準等，如：ISO，GB，API等。相對法以機器正常狀態(tài)的振動值作為基數(shù)，自己和自己比。類比法與同類機器的振動值作比較。第四十五頁，共52頁。

轉(zhuǎn)機振動(zhèndòng)標(biāo)準舉例(軸承振動(zhèndòng))

ISO2372，ISO3945

振動烈度：振動速度的有效值測量(cèliáng)頻率范圍10～1000HzI級：小型機械例15kW以下電機II級：中型機械例15～75kW以下電機和300kW以下機械III級：大型(dàxíng)機械，剛性基礎(chǔ)600～12000r/minIV級：大型(dàxíng)機械，柔性基礎(chǔ)600～12000r/min0.280.450.711.121.82.84.57.111.2182845A－優(yōu)，B－良，C－可，D－不可第四十六頁，共52頁。(軸振動(zhèndòng))轉(zhuǎn)機振動(zhèndòng)標(biāo)準舉例VDI－德國工程師協(xié)會IEC－國際(guójì)