機械工況監(jiān)測與故障診斷

機械工況監(jiān)測與故障診斷第1頁/共34頁參考書目《機械故障診斷學》屈梁生，何正嘉上?？萍汲霭嫔?.《機械故障的診斷與情況監(jiān)測》R.A.Collacott

機械工業(yè)出版社3.《Mechanicalfaultdiagnosisandconditionmonitoring》R.A.Collacott,ChapmanandHall4.《機械故障診斷學》鐘秉林，黃仁

機械工業(yè)出版社5.《機械故障診斷的時序方法》，楊叔子，吳雅西安交通大學出版社6.《工程機械故障剖析與處理》焦福全，劉紅兵人民交通出版社第2頁/共34頁第一章概述§1機械工況監(jiān)測與故障診斷的任務和目的1．機械故障診斷學

識別機器或機組運行狀態(tài)的科學，它研究機器或機組運行狀態(tài)的變化在診斷信息中的反映。第3頁/共34頁2．任務：通過掌握設備過去和現(xiàn)代在運行中或基本不拆卸情況下的狀態(tài)量，判明其質量優(yōu)劣、利用程度、是否安全、有關異?；蚬收系脑蚣邦A測對將來的影響，從而找出必要對策的技術。第4頁/共34頁3．目的：保證設計、制造出符合用戶要求的設備，并保證可靠有效地發(fā)揮設備的功能。通過性能評價為優(yōu)化設計，正確制造提供數(shù)據(jù)信息。保證設備無故障，安全可靠運行。保證設備發(fā)揮其最大設計能力，物盡其用。能及時正確地對各種異?；蚬收献鞒鲈\斷，指導必要的干預（包括控制、調整、維修、治理及繼續(xù)監(jiān)視）。第5頁/共34頁關鍵：機械狀態(tài)識別理論困難：運行中零部件直接測試的困難→間接測量（噪聲、振動、潤滑油中磨損碎片的測定、溫升的測定、聲發(fā)射的測定）第6頁/共34頁例如：機器主軸狀態(tài)→油溫升高：運行異常；室溫升高，散熱慢；油粘度↑，運行時t↑第7頁/共34頁可能出現(xiàn)的決策錯誤：（1）實際異?！＃?）實際正常→異常第8頁/共34頁機器工況監(jiān)測信息處理狀態(tài)識別診斷決策巡回監(jiān)視停機處理重點監(jiān)視監(jiān)測標準比較圖1機械故障診斷過程第9頁/共34頁§2診斷信息的來源1．直接觀察和記錄2．噪聲、振動測量3．磨損殘物測定4．整機性能測定5．零部件性能測定：主要用于對機器可靠性起決定性影響的關鍵零件。第10頁/共34頁例如：l 電阻應變片l 聲發(fā)射測表面磨損l 非接觸式電子探頭測量軸心位置l 熱偶測軸承中摩擦發(fā)熱l 安裝專用傳感器測量汽缸/缸套磨損第11頁/共34頁§3機械故障診斷的類型1．功能診斷和運行分析功能診斷→新安裝機器，或剛大修后的機器運行診斷→正常工作中的機器第12頁/共34頁2．定期診斷與連續(xù)診斷取決因素：設備的關鍵程度設備事故影響的嚴重程度運行中性能下降快慢設備故障發(fā)生和發(fā)展的可預測性第13頁/共34頁3．直接診斷與間接診斷間接診斷→即通過二次診斷信息間接判斷機組中關鍵零部件的狀態(tài)變化。4．常規(guī)工況診斷和特殊工況診斷第14頁/共34頁

§4故障及其類型

1．故障：一臺裝置在它應達到的功能上喪失能引起系統(tǒng)立即喪失其功能降低設備性能即使設備正常運轉，當操作者蓄意或無意使其脫離正常運轉，使系統(tǒng)或部件喪失其功能。第15頁/共34頁2．故障類型（1）早期故障（2）偶發(fā)性故障（3）隨時性故障第16頁/共34頁強度（應力）概率強度（應力）概率強度（應力）強度（應力）次標準件的強度標準件的強度操作中的最大強度工作應力部件強度第17頁/共34頁

（1）早期故障

第18頁/共34頁（1）早期故障總體上部件質量正常時應分布在設計點以上，但有時會出現(xiàn)局部“薄弱部件”，即個別部件強度在工作應力值以下。第19頁/共34頁（2）偶發(fā)性故障

這是基本工程問題。即工作應力和部件強度間的界線相近。部件在可以接受的質量低極限時，卻可能處在應力高極限下工作，因而導致部件失效。改進方法：增大兩值之間間距，即強度↑，應力↓降低兩條曲線的標準偏差，即嚴格控制質量極限，限制設備應力操作范圍。第20頁/共34頁（2）偶發(fā)性故障摘要幻燈片第21頁/共34頁（3）隨時性故障A曲線：故障平均時間（正態(tài)分布）

σ——標準偏差使用壽命：能夠控制的允許出現(xiàn)的故障次數(shù)，利用3σ方法能控制98%的故障。B曲線：實際隨時性故障分布曲線第22頁/共34頁（3）隨時性故障強度（應力）概率運行時間-33hrBA第23頁/共34頁3．故障的各種分類（1）工程分類間斷性故障：很短期間內故障發(fā)生，造成部件喪失某些功能，但可以立即恢復。永久性故障：直到修理或換部件，功能未能恢復。（2）等級完全性故障部分性故障（3）發(fā)展快慢突發(fā)性故障：不能早期預測或監(jiān)測漸發(fā)性故障：可預測（4）性質破壞性故障：突發(fā)、完全性故障漸衰失效性故障：部分、漸發(fā)性故障第24頁/共34頁4．故障發(fā)生原因（1）磨損性故障：正常磨損（2）錯用性故障：工作應力超過部件承受強度（3）固有薄弱性故障：應力在設計范圍內喪失功能第25頁/共34頁§5故障分析實例柴油機故障分析故障分類 故障出現(xiàn)率（%） 噴油設備及供油系統(tǒng) 27.0 漏水 17.3 閥門及閥座 11.9 軸承 7.0 活塞組件 6.6 第26頁/共34頁§6故障樹分析法1．基本概率故障樹：表示系統(tǒng)（或設備）特定事件（或不希望事件）與它的各個子系統(tǒng)或各個部件故障事件之間的邏輯結構圖。第27頁/共34頁故障樹分析法系統(tǒng)故障元件1故障事件B故障事件A故障或與或元件2故障元件3故障元件4故障第28頁/共34頁故障樹分析法系統(tǒng)故障：頂事件，或終端事件形成系統(tǒng)故障的基本事件：底事件，或初始事件故障樹分析法：（FTA，F(xiàn)aultTreeAnalysis）它是一種將系統(tǒng)故障形成原因作由總體至部分按樹技形狀逐級細化的分析方法。它是對復雜動態(tài)系統(tǒng)的設計、工廠試驗或現(xiàn)場出現(xiàn)失效形式進行可靠性分析的工具，其目的是判明基本故障，確定故障的原因、影響和發(fā)生頻率。第29頁/共34頁故障樹分析法故障樹分析法的缺點：有可能漏掉重大的部件故障或元件故障。第30頁/共34頁2．故障樹分析順序①定義系統(tǒng)，選定頂事件（即不希望事件）②對系統(tǒng)故障進行定義、分析其原因（如設計、建造、運行、人為因素等等），對外部環(huán)境條件，人為因素作充分考慮。③作故障樹邏輯圖④對故障樹結構作定性分析，分析各事件結構重要度、應用布爾代數(shù)對故障樹作簡化，尋找故障樹的最小割集，以判斷薄弱環(huán)節(jié)。⑤對故障樹結構作定量分析，如掌握各元件、部件的故障率數(shù)據(jù)，即可根據(jù)故障樹邏輯，對系統(tǒng)