機(jī)械故障診斷第5章 (2012-10-26)課件

機(jī)械故障診斷2012年10月26日第5章設(shè)備狀態(tài)的判定與趨勢(shì)分析5.1設(shè)備狀態(tài)診斷標(biāo)準(zhǔn)5.1.1振動(dòng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的判定參數(shù)設(shè)備振動(dòng)診斷標(biāo)準(zhǔn)(或稱判定標(biāo)準(zhǔn))是通過振動(dòng)測(cè)試與分析，用來評(píng)價(jià)設(shè)備技術(shù)狀態(tài)的一種標(biāo)準(zhǔn)。在選好對(duì)象設(shè)備，決定測(cè)試方案之后，就要進(jìn)行認(rèn)真的測(cè)試。而對(duì)所測(cè)得的數(shù)值如何，判定它是正常值還是異常值或故障值，就需要依靠診斷標(biāo)準(zhǔn)的幫助。因此診斷標(biāo)準(zhǔn)的制訂和應(yīng)用是設(shè)備診斷工作中一項(xiàng)十分重要和必不可少的任務(wù)。

理論證明，振動(dòng)部件的疲勞是與振動(dòng)速度成正比，而振動(dòng)所產(chǎn)生的能量則是與振動(dòng)速度的平方成正比，由于能量傳遞的結(jié)果造成了磨損和其他缺陷，因此，在振動(dòng)診斷判定標(biāo)準(zhǔn)中，是以速度為準(zhǔn)比較適宜。對(duì)于大多數(shù)的機(jī)器設(shè)備，最佳參數(shù)是也速度，這也就是為什么有很多診斷標(biāo)準(zhǔn)，如IS02372、IS03945及VDl2056（德）等采用該參數(shù)的原因，當(dāng)然也還有一些標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)設(shè)備的低、高頻工作狀態(tài)，分別選用振幅(位移)和加速度。5.1.1振動(dòng)診斷標(biāo)準(zhǔn)的判定參數(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)都是根據(jù)某類設(shè)備長(zhǎng)期使用、觀測(cè)、維修及測(cè)試后的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并規(guī)定了相應(yīng)的測(cè)試方法。因此在使用這些標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必需按規(guī)定的適用范圍和測(cè)定方法操作。目前應(yīng)用較廣泛的是：ISO2372《機(jī)器振動(dòng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)》ISO3945《振動(dòng)烈度的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定與評(píng)定》CDA/MS/NVSH107《軸承振動(dòng)測(cè)量的判據(jù)》VDI2056《震動(dòng)烈度判據(jù)》（德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）等5.1.2狀態(tài)判定標(biāo)準(zhǔn)的分類2）相對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)同一設(shè)備，在同一部位定期測(cè)試，按某個(gè)時(shí)刻的正常值作為判定基準(zhǔn)，而根據(jù)實(shí)測(cè)值與基準(zhǔn)值的倍數(shù)，進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)判定的方法。由于是基于設(shè)備自身某時(shí)刻的測(cè)量值作為判定基準(zhǔn)，所以稱為相對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)。5.1.2狀態(tài)判定標(biāo)準(zhǔn)的分類3）類比判定標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)是建立在長(zhǎng)期對(duì)某一設(shè)備的測(cè)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上。若某個(gè)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)、或沒有建立長(zhǎng)期測(cè)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)判定時(shí)，可以采用類比判定標(biāo)準(zhǔn)。類比判定標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)多臺(tái)同樣設(shè)備在相同條件下運(yùn)行時(shí)，通過對(duì)各設(shè)備的同一部位的測(cè)量值進(jìn)行相互對(duì)比，來判定設(shè)備狀態(tài)的方法。5.1.2狀態(tài)判定標(biāo)準(zhǔn)的分類1．旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)(1)旋轉(zhuǎn)機(jī)械幾個(gè)常用的絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)

目前，旋轉(zhuǎn)機(jī)械常用的振動(dòng)診斷標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織頒布的ISO2372和ISO3945，德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)VDI12056，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS4675，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T1l347一1989等。這些標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)值級(jí)別上大同小異，但在各類診斷文獻(xiàn)中常以各自的標(biāo)準(zhǔn)名稱出現(xiàn)。5.1.3振動(dòng)判定標(biāo)準(zhǔn)介紹

表5—5旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)診斷的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)注：1．本標(biāo)準(zhǔn)的判斷依據(jù)有二：(1)實(shí)際測(cè)量振動(dòng)值與其初始值之比；(2)所測(cè)振動(dòng)信號(hào)的頻率范圍。2．標(biāo)準(zhǔn)將設(shè)備狀態(tài)的評(píng)判分為三個(gè)等級(jí)：“良好…注意”、“危險(xiǎn)”。振動(dòng)頻率1234567低頻振動(dòng)（≤1000Hz）良好注意危險(xiǎn)高頻振動(dòng)（>1000Hz）良好注意危險(xiǎn)實(shí)測(cè)值與初值之

比（2）旋轉(zhuǎn)機(jī)械相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)(4)汽輪機(jī)及汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)汽輪機(jī)也屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的類型。表5一7為我國(guó)水電部于1959年頒布的《電力工業(yè)技術(shù)管理法規(guī)》，其中規(guī)定1500r／min、3000r／min和5000r／min之內(nèi)的汽輪發(fā)電機(jī)組軸承的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。

表5一7水電部汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（軸承雙振幅允許值）注：1．本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)點(diǎn)位置在軸承處的垂直和水平方向。

2．閾值的大小取決于汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速愈大，振動(dòng)位移允許值愈小。3．狀態(tài)評(píng)判分為三個(gè)等級(jí)：“優(yōu)”、“良”、“合格”。4．診斷參數(shù)為位移峰峰值(即雙振幅)。轉(zhuǎn)速r/min標(biāo)準(zhǔn)（Dp-p/μm）優(yōu)良合格150030以下50以下70以下300020以下30以下50以下≤300010以下30以下30以下(6)行業(yè)設(shè)備判斷標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)有的部門也曾制定了本行業(yè)的設(shè)備判斷標(biāo)準(zhǔn)。表5-13是化工行業(yè)制訂的幾種設(shè)備的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。表5-13部分化工設(shè)備的振幅標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)設(shè)備類別設(shè)備轉(zhuǎn)速r/min允許全振幅mm標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)1活塞式壓縮機(jī)①基礎(chǔ)振動(dòng)<200200～400>4000.250.150.10HGJ1018—792汽輪機(jī)0.02HGJ1019—793離心式壓縮機(jī)0.015HGJ1020—794離心式冷凍機(jī)0.015HGJ1021—795螺桿式壓縮機(jī)0.05HGJ1022—796離心式通(鼓)風(fēng)機(jī)1000150020002500300040000.120.110.100.090.060.05HGJ1024—797軸流式通風(fēng)機(jī)0.15HGJ1025—79(7)部分引進(jìn)設(shè)備振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

表5-15日本制造廠為寶鋼引進(jìn)設(shè)備提供的部分振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)注：1．本表所列全部是風(fēng)機(jī)的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)?？紤]的相關(guān)因素有：轉(zhuǎn)速、功率、測(cè)點(diǎn)位置及設(shè)備的作業(yè)地位等，這也是參考使用表中數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮的。2．判斷參數(shù)為位移峰峰值(Dp-p)。序號(hào)設(shè)備名稱測(cè)定位置功率KW轉(zhuǎn)速r/min振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)Dp-pμm1高爐引風(fēng)機(jī)軸48003000502燒結(jié)機(jī)主排風(fēng)機(jī)軸承93001000283轉(zhuǎn)爐OG風(fēng)機(jī)軸承3100600～1450804初軋均熱爐風(fēng)機(jī)軸承3701426805焦化煤氣排送機(jī)軸承8307308306燒結(jié)余熱回收風(fēng)機(jī)軸承570～1440337燒結(jié)冷卻機(jī)送風(fēng)機(jī)軸承750538除塵風(fēng)機(jī)軸承1.68mm/s當(dāng)有數(shù)臺(tái)機(jī)型相同，規(guī)格一致的設(shè)備，在相同的條件下對(duì)它們進(jìn)行同等測(cè)量時(shí)，一般按下列標(biāo)準(zhǔn)判斷：1）在低頻段(≤1000Hz)測(cè)量，其振動(dòng)值大于其它大多數(shù)設(shè)備振動(dòng)值的l倍以上時(shí)，判為異常；在高頻段(>1000Hz)實(shí)測(cè)振動(dòng)值大于正常值的2倍以上時(shí)，判為異常。2）在低頻段測(cè)量，若其振動(dòng)值大于其他設(shè)備的2倍以上；或高頻段的振動(dòng)測(cè)值大于其他設(shè)備4倍以上時(shí)，一般判為故障嚴(yán)重，應(yīng)考慮停機(jī)修理。(8)類比判斷標(biāo)準(zhǔn)5.2設(shè)備狀態(tài)劣化趨勢(shì)分析5.2.1狀態(tài)趨勢(shì)分析在故障監(jiān)測(cè)預(yù)警中的作用設(shè)備診斷的實(shí)質(zhì)就是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)識(shí)別。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有兩類設(shè)備診斷模式都在應(yīng)用，一類是在線故障監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，它依靠復(fù)雜的測(cè)試分析系統(tǒng)對(duì)重要設(shè)備進(jìn)行24小時(shí)的連續(xù)監(jiān)測(cè)分析。另一種是采用便攜式儀器，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的巡檢，記錄所測(cè)定的參數(shù)，根據(jù)在時(shí)間歷程的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障判斷、劣化趨勢(shì)分析。這類模式稱為點(diǎn)巡檢制度。又稱定人員、定時(shí)間、定測(cè)點(diǎn)參數(shù)、定測(cè)點(diǎn)部位、定測(cè)量?jī)x器的五定作業(yè)制度。這兩種設(shè)備診斷模式都在使用過程中產(chǎn)生大量的具有時(shí)間序列特征的數(shù)據(jù)，是設(shè)備狀態(tài)劣化趨勢(shì)分析的基礎(chǔ)。趨勢(shì)分析屬于預(yù)測(cè)技術(shù)，對(duì)于設(shè)備劣化趨勢(shì)分析屬于設(shè)備趨勢(shì)管理的內(nèi)容，也是狀態(tài)預(yù)知維修與其他維修方式相比，所具有的顯著而獨(dú)特的方式，其目標(biāo)是從過去和現(xiàn)在的已知情況出發(fā)，利用一定技術(shù)手段，去分析設(shè)備的正常、異常和故障三種狀態(tài)，推測(cè)故障的發(fā)展過程，有利維修決策和過程控制。設(shè)備劣化趨勢(shì)分析的作用有：l）檢查設(shè)備狀態(tài)是否處于控制范圍以內(nèi)；2）觀測(cè)設(shè)備狀態(tài)的變化趨向或現(xiàn)實(shí)狀況；3）預(yù)測(cè)設(shè)備狀態(tài)發(fā)展到危險(xiǎn)水平的時(shí)間；4）早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，及時(shí)采取對(duì)策；5）及時(shí)找出有問題的設(shè)備(提交精密診斷)。5.2設(shè)備狀態(tài)劣化趨勢(shì)分析繪制趨勢(shì)管理圖的步驟第1步

制作圖表格式首先要編制如圖5—6所示的表，在左上欄繪出設(shè)備簡(jiǎn)圖，標(biāo)明測(cè)點(diǎn)。設(shè)備的規(guī)格參數(shù)是診斷的重要依據(jù)，必須從實(shí)填寫。第2步

標(biāo)明刻度低頻領(lǐng)域以振動(dòng)速度表示，選擇合適的計(jì)量單位，如圖所示的范圍在0.01—10cm／s之間，每格為0.1cm/s。中頻領(lǐng)域Hd及高頻領(lǐng)域Hi以加速度g為計(jì)量單位。第3步

填入標(biāo)準(zhǔn)值把設(shè)備在正常狀態(tài)下的振值作為標(biāo)準(zhǔn)值

記入圖表。當(dāng)無歷史數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)以確定標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，可用正常狀態(tài)下的振動(dòng)平均值取代。第4步

填入判斷標(biāo)準(zhǔn)需填入報(bào)警(Caution)值Xc及危險(xiǎn)(Danger)值Xd，當(dāng)無歷史數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可利用第3步中在正常狀態(tài)下測(cè)得的N個(gè)振值，首先計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)方差σ，然后再利用σ計(jì)算出報(bào)警值Xc及危險(xiǎn)值Xd。以上報(bào)警值和危險(xiǎn)值都必須記入圖中。第5步

按時(shí)間序列填寫測(cè)定值按規(guī)定的點(diǎn)檢測(cè)定周期，對(duì)被監(jiān)測(cè)的設(shè)備各規(guī)定測(cè)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的測(cè)取，然后將測(cè)得的值按時(shí)間序列的先后填入表格，用曲線或折線將這些數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來，構(gòu)成了設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的趨勢(shì)曲線。繪制趨勢(shì)