船機缺陷檢驗與故障診斷

輪機維護與修繕——熊振林船機零件的缺陷檢驗

船機缺點診斷FlawDetectionandFaultDiagnosis第五章機械診斷方法與醫(yī)學(xué)診斷方法的對比醫(yī)學(xué)診斷方法設(shè)備診斷方法原理及特征信息X射線、超聲波無損檢測直接觀測內(nèi)部缺陷中醫(yī)：望聞問切西醫(yī)：望觸扣聽嗅聽、摸、看、聞通過形貌、聲音、溫度、顏色、氣味的變化來診斷。聽心音、做心電圖振動與噪聲監(jiān)測通過振動的大小和變化規(guī)律來診斷。量體溫溫度監(jiān)測觀測溫度的變化驗血驗?zāi)蛴鸵悍治鲇^測磨粒（細(xì)胞）的形態(tài)、成分等。問病史查閱技術(shù)檔案資料找規(guī)律、原因、做判斷等§5—1船機零件的缺陷檢驗一、船機零件缺陷的簡易檢驗方法二、船機零件缺陷的無損檢測一、船機零件缺陷的簡易檢驗方法1.察看法〔直觀檢驗〕2.聽響法：敲擊零件，根據(jù)零件發(fā)出的聲音來判別零件有無缺陷。如：聲音洪亮，闡明零件完好；聲音沙啞，闡明零件內(nèi)部有缺陷。缺陷：3.丈量法：分直接丈量和間接丈量。經(jīng)過丈量檢測零件的磨損和腐蝕情況等。運用：在船上用內(nèi)徑千分尺檢查缸套的內(nèi)徑，計算圓度誤差和圓柱度誤差。工具：千分尺、千分表、塞尺等。公用工具〔如樣板〕檢查〔如活塞頂?shù)臒g情況檢測〕。特點：4．液壓實驗法：對運用中要求具有較高密封性的零件進展液壓或氣壓實驗。經(jīng)過檢查外表有無滲漏景象，來檢查外表有無穿透性裂紋等。液壓實驗規(guī)范見P70。二、船機零件缺陷的無損檢測〔Non-Destructive-Testing=NDT〕定義：在不破壞或根本不破壞被檢查對象的前提下〔包括：外形、尺寸、性能等〕丈量其有關(guān)的參數(shù)。如丈量溫度、壓力、缺陷等。目前，在狹義上來說：在不破壞零件的條件下探測零件外表及內(nèi)部缺陷的方法,稱為無損探傷。運用：監(jiān)視可控制消費過程中的質(zhì)量問題產(chǎn)品出廠前的廢品檢驗和用戶驗收檢驗產(chǎn)品在運用過程中的維護檢驗無損探傷的種類★常規(guī)檢測方法浸透探傷磁力探傷超聲波探傷射線探傷渦流探傷綜合探傷★無損檢測新技術(shù)〔如聲發(fā)射技術(shù)、激光全息檢測技術(shù)、紅外檢測技術(shù)、及微波檢測技術(shù)等〕。1.超聲波探傷〔一〕概述：利用超聲波來檢查金屬或非金屬資料零件內(nèi)部缺陷的方法，稱為超聲波探傷。在船上的運用較廣。即可檢測缺陷又可檢測厚度、硬度等?！捕吵暡ㄈ硕穆犛X范圍〔聲波頻率〕：16Hz～20KHz，頻率大于20KHz的聲波，叫超聲波。超聲波的特點是：頻率高，波長短，穿透力強，在介質(zhì)中直線傳播，遇到界面發(fā)生反射和折射。探傷用的超聲波：0.4～5MHz?！踩程絺恚撼暡ㄈ肷涞綐?gòu)件后，假設(shè)遇到缺陷〔或兩種介質(zhì)的界面〕會出現(xiàn)折射或反射，用探頭〔注：探頭可以產(chǎn)生超聲波、發(fā)射超聲波和接受超聲波〕接受，變成電信號，經(jīng)放大顯示在屏幕上，根據(jù)波形來確定缺陷的部位、大小和性質(zhì)。超聲波脈沖反射法探傷原理脈沖發(fā)生器接納放大器工件缺陷TBF波形上有三個波：底面回波B、缺陷回波F和入射波T。★根據(jù)缺陷回波的位置，可判別缺陷的位置。★根據(jù)缺陷回波的高度，判別缺陷的大小。★根據(jù)波形的特征，結(jié)合零件的工藝特點，以及參照缺陷圖譜，判別缺陷的有無及性質(zhì)〔裂紋、氣孔、雜質(zhì)等〕。〔四〕種類：按超聲波的產(chǎn)生〔壓電式、機械式、磁致伸縮式〕收發(fā)方式〔單收單發(fā)式、單收發(fā)式、雙收雙發(fā)式〕探頭〔直探頭——縱波、斜探頭——橫波〕特點優(yōu)點：適用的資料廣〔金屬與非金屬均可〕；可顯示內(nèi)部缺陷〔厚度5～3000mm〕；適宜于自動化與計算機處置與顯示。缺陷：對零件外表粗糙度有一定要求。存在盲區(qū)。對缺陷種類的識別較為困難。假設(shè)無外圍設(shè)備，顯示結(jié)果不可重現(xiàn)，有時結(jié)果難以解釋。先進的儀器也很昂貴。2．浸透探傷法〔一〕．概述定義：利用液體的流動性、浸透性及外表裂紋的毛細(xì)管作用，將外表開口性缺陷顯示出來的方法。方法：將浸透劑涂于構(gòu)件的被測外表，當(dāng)外表有開口缺陷時，浸透劑就浸透到缺陷中，去除外表多余的部分，涂以顯象劑，在適宜光線下察看放大了的缺陷痕跡，據(jù)此來判別缺陷的種類和大小?！捕?、浸透探傷的種類煤油白粉法著色探傷熒光探傷浸透檢漏探傷方法一：煤油白粉法運用資料：浸透劑：煤油顯像劑：石灰粉或白堊粉。操作方法：將清洗后的零件浸入煤油槽中或?qū)⒚河屯坑诹慵獗?，?jīng)過15～30min，把零件擦干，涂上白粉，枯燥后適當(dāng)敲擊或加熱零件，滲入缺陷的煤油會復(fù)滲于白粉上，出現(xiàn)黑色痕跡。特點：簡便、適用、經(jīng)濟，但太小的裂紋不易顯示〔裂紋寬度不小于0.01mm，裂紋深度不小于0.03mm〕。方法二：著色探傷運用資料：浸透劑：有顏色〔如紅色〕的溶液，顯象劑：白色液體，便于察看。原理：同上。浸透時間是關(guān)鍵。特點：浸透力強，浸透速度快，顯像時明晰醒目，洗滌性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，無腐蝕，無毒或低毒。方法三：熒光探傷浸透劑是熒光物質(zhì)，當(dāng)用〔水銀石英燈的〕紫外線照射時，缺陷內(nèi)殘留的浸透劑會發(fā)出熒光，從而顯示出外表裂紋。比磁粉探傷靈敏、簡便、靈敏。缺陷：需求紫外線的發(fā)射安裝，暗室中進展，對人體有害。浸透檢漏探傷探測容器或焊縫上有無穿透性缺陷。常用方法：煤油浸透檢漏?！踩场⒔柑絺奶攸c優(yōu)點：在NDT中本錢最低，設(shè)備簡單，操作方便，適用于一切資料的外表裂紋，靈敏度比人的眼睛直接察看高5～10倍左右，顯示結(jié)果直觀。缺陷：僅適用于外表開口型缺陷類型，不能檢測非開口性缺陷和內(nèi)部缺陷。靈敏度不太高，不便于實現(xiàn)自動化，無深度顯示。3.磁粉探傷法簡稱磁力探傷。廣泛用于檢測鐵磁性資料及其構(gòu)件的外表和近表層的缺陷，可檢測的缺陷類型：裂紋、重疊、分層等。原理：鐵磁性資料構(gòu)件的外表或近表層有缺陷時磁阻大，一旦被磁化，那么會有部分磁力線外溢而構(gòu)成漏磁場，它對施加到構(gòu)件外表的磁粉會產(chǎn)生吸附作用，因此顯示出缺陷的痕跡，根據(jù)磁粉的痕跡來判別缺陷的大小、取向和位置等。磁粉探傷原理磁粉探傷方法周向〔橫向〕：磁化可檢查平行于軸線方向的外表缺陷；縱向〔軸向〕：磁化可檢查垂直于軸線方向的外表缺陷；復(fù)合磁化：同時產(chǎn)生縱向和周向磁力線。磁粉：較細(xì)的鐵磁粉：Fe3O4周向磁化和縱向磁化復(fù)合磁化磁化電流磁化可用交、直流電進展，它們的特點：直流電磁化：穿透力大，適用于外表缺陷或近表層缺陷〔6mm〕的顯示，設(shè)備復(fù)雜。交流電磁化：穿透力小，適用于外表缺陷〔集膚效應(yīng),1～2mm〕，設(shè)備簡單。磁化電流常用低電壓12V，大電流1000～4500A，且因零件大小不同而不同。留意點預(yù)處置：去污、取涂層、鐵銹等。后處置：退磁，以免影響零件的正常任務(wù)。接反向電源，電流由大到小。小結(jié)優(yōu)缺陷：優(yōu)點：比浸透探傷靈敏，能探測近表層的缺陷；容易掌握、結(jié)果直觀等。缺陷：僅適用于鐵磁性資料的零件，無深度顯示，僅對與磁力線垂直的缺陷敏感。新進展：在探傷設(shè)備上，開發(fā)了先進的旋轉(zhuǎn)磁場探傷機，可一次探測顯示全方位的缺陷，并可延續(xù)探傷。其次是引入了計算機技術(shù)。4．射線探傷定義：利用射線來檢驗零件內(nèi)部缺陷的方法，稱為～。原理：不同的物質(zhì)對射線的吸收和衰減作用是不同的。當(dāng)射線穿過密度大的物質(zhì)時，被吸收的多，由于缺陷處的密度與金屬本身的密度不同，因此在零件下面的底片上就會產(chǎn)生不同的感光度，即在底片上顯示出零件內(nèi)部缺陷的大小、種類、分布形狀等。方法：照相法、透視法和工業(yè)射線電視法。射線的特性：特點優(yōu)點：適用于一切資料，深度達500mm〔鋼板〕，底片可永久保管，可展現(xiàn)內(nèi)部缺陷的大小、外形和位置等。缺陷：射線對人體有害，缺陷的深度很難區(qū)分，本錢高〔底片、暗室。化學(xué)藥品等〕，厚件的曝光時間長，零件的兩面都能操作等。開展方向現(xiàn)有常規(guī)設(shè)備的改良〔如；減少分量和體積等〕，計算機的運用〔工業(yè)CT――計算機層析攝影技術(shù)〕，提高膠片的質(zhì)量〔系列化〕，開發(fā)便攜式可挪動的高能射線加速設(shè)備等。5．渦流探傷法概述利用電磁感應(yīng)的原理，使被檢件的外表感應(yīng)出渦流，零件中存在缺陷時會改動渦流的強弱，渦流產(chǎn)生反作用磁場，又使檢測線圈的阻抗發(fā)生變化，因此經(jīng)過檢測線圈的阻抗的變化，來判別缺陷的有無，這種探傷方法稱為渦流探測法。阻抗可用電阻和感抗表示。該方法出現(xiàn)于40年代，我國50年代開場研討。由于交流感應(yīng)電流的集膚效應(yīng)，所以ET法僅用于導(dǎo)體表層〔外表和近表層〕的缺陷檢測。特點優(yōu)點：屬于電學(xué)丈量法，容易實現(xiàn)自動化和計算機化；設(shè)備可以很輕；對封鎖在表層下的缺陷有很高的檢測靈敏度；探傷深度比磁粉探傷所到達的深；能提供缺陷的深度信息；非接觸式的檢測方法等。缺陷：實際復(fù)雜；距表層較深的缺陷難檢測〔集膚效應(yīng)〕；缺陷顯示不直觀，不適用于外形復(fù)雜零件的檢測；影響要素多。運用：缺陷檢驗、丈量資料的物理量。開展方向：計算機的運用和探頭的改良〔旋轉(zhuǎn)探頭、扇形探頭等〕。6．聲發(fā)射技術(shù)60年代開展起來的方法。定義：利用加載條件下，零件內(nèi)部缺陷運動時發(fā)射的彈性波來判別零件內(nèi)部的缺陷。原理：力〔外、內(nèi)〕——變形、裂紋——應(yīng)變能下降——彈性波。特點：〔1〕不受資料限制?！?〕動態(tài)檢測。〔3〕操作簡單，可大面積探測和監(jiān)視缺陷活動情況。〔4〕可依聲發(fā)射波的特點和誘發(fā)條件了解缺陷構(gòu)成和預(yù)測其開展?！?〕受外界干擾。運用：檢查內(nèi)部缺陷。7．綜合探傷法〔1〕以磁粉探傷和浸透探傷檢測外表缺陷；〔2〕以渦流、磁力探傷檢測近表層缺陷；〔3〕以超聲波探傷檢測內(nèi)部缺陷，找出疑點；〔4〕用射線探傷對內(nèi)部疑點進展透視檢查。CCS對船機零件的探傷規(guī)定：P79小結(jié)：注：表層缺陷包括：外表缺陷和近表層缺陷；序號檢測方法縮寫適用的缺陷類型基本特點1超聲波探傷法UT內(nèi)部缺陷速度快，對平面型缺陷敏感2射線探傷法RT內(nèi)部缺陷直觀，對體積型缺陷敏感3磁粉探傷法MT表層缺陷僅適用于鐵磁性材料4滲透探傷法PT表面開口型缺操作簡單5渦流探傷法ET表層缺陷適用于導(dǎo)體材料的構(gòu)件6聲發(fā)射檢測法AE缺陷的萌生擴展動態(tài)監(jiān)測方法§5—2船機的缺點診斷一、概述定義：對運轉(zhuǎn)中的機械設(shè)備系統(tǒng)的技術(shù)形狀進展監(jiān)測、分析和判別的科學(xué)技術(shù)。缺點診斷是一種了解和掌握設(shè)備在運用過程中的形狀，確定其整體或部分能否正常，早期發(fā)現(xiàn)缺點及其緣由，并能預(yù)告缺點開展趨勢的技術(shù)。通俗的講，就是給機器或設(shè)備“看病〞的技術(shù)。開展簡介：60年代起步、70年代完善、80年代進入適用。缺點診斷是船舶自動化、無人機艙的前提，是實現(xiàn)形狀維修的關(guān)鍵。目前在船舶機械中，曾經(jīng)有廣泛的運用。3、根本內(nèi)容〔過程〕：〔1〕缺點監(jiān)測〔Faultdetection〕：采集缺點信息〔2〕特征提取〔3〕缺點識別〔FaultRecognition〕：缺點方式識別〔4〕缺點趨勢分析〔Faulttrending〕：缺點預(yù)測+缺點糾正〔Faultcorrection〕：視情維修缺點信息機械信息：力、壓力、扭矩、轉(zhuǎn)速、電流、電壓、振動、聲音、溫度等。電磁信息：電流、電壓、電磁感應(yīng)密度、部分放電、導(dǎo)磁等?；瘜W(xué)信息：氣、液、固的信息。缺點診斷技術(shù)性能參數(shù)分析法振動分析噪聲監(jiān)測油液監(jiān)測紅外監(jiān)測振動分析原理：每一零件都有本人的固有振動頻率，振動特性的突變，一定是由于某種緣由引起的，經(jīng)過丈量振動隨時間的變化曲線〔時域曲線〕，對波形進展分析〔分析方法有：幅域分析、頻域分析、時域分析等〕，找出特征信息，進展診斷〔部位和緣由〕。監(jiān)測技術(shù)：振動信號的測?。号渲孟鄳?yīng)的傳感器。信號處置：除掉無意義又有害的波，提取機器缺點的振動信息。這是振動監(jiān)測技術(shù)的中心。形狀識別：參照有關(guān)振動頻譜作出判別。診斷決策：確定對策，預(yù)測趨勢。噪聲監(jiān)測噪聲是不規(guī)那么振動在空氣中傳播引起的，從本質(zhì)上講也是振動。根據(jù)聲響的差別進展診斷是古老而有常用的方法。過去是靠人耳的覺得和閱歷進展，今天可以借助于儀器〔如聽診器、錄音機、頻譜分析儀等〕進展。實例：噪聲分析在機務(wù)管理中的運用，確定吊缸時間和預(yù)測零件到達磨損極限的時間等。紅外監(jiān)測機械任務(wù)形狀的改動普通會導(dǎo)致溫度的改動,如軸承的損壞或光滑不良,會導(dǎo)致溫度的升高。紅外檢測原理：紅外線〔0.75～1000m〕是具有劇烈的熱效應(yīng)的輻射波，是不可見的光，物體的溫度與輻射能〔功率〕有一定的關(guān)系。溫度升高，熱輻射增大。溫度輻射能〔紅外線〕紅外探測器信號分析。儀器：紅外熱像儀、紅外熱電視、紅外測溫儀。特點：非接觸測溫、測溫速度快、靈敏〔0.01～0.1℃〕、丈量范圍寬〔－50℃～2000℃〕.運用：火車車軸的檢測；鍋爐的檢測；高架高壓線的檢測、軍事領(lǐng)域等。油液分析所謂油液分析是指搜集光滑劑,對光滑劑的性質(zhì)及光滑劑中的微粒進展定性和定量分析,以判別機器任務(wù)能否正常,進展缺點診斷和預(yù)告的方法。這種方法運用很廣,是目前中國船級社引薦運用的監(jiān)測方法。常用的油液分析方法有:光滑劑理化性能分析(常規(guī)分析)磨粒檢測〔光譜分析、鐵譜分析、磁塞檢測、顆粒計數(shù)〕光滑劑理化性能分析(常規(guī)分析)根據(jù)光滑劑本身性能的變化來判別磨損形狀。防止因光滑不良而導(dǎo)致的缺點。A．原理：光滑劑的性能與機械設(shè)備的磨損形狀、設(shè)備的運用壽命有著親密的關(guān)系,可以說光滑劑性能的劣化必然會導(dǎo)致機械設(shè)備磨損形狀的劣化,因此對光滑劑進展理化性能目的的監(jiān)測,就可以到達磨損形狀間接監(jiān)測的目的,可以防止因光滑不良而導(dǎo)致的失效。經(jīng)過檢測油品的性質(zhì)、察看其變化,是監(jiān)測光滑條件改動呵斥機械磨損失效的最簡單、最直接的方法?！差愃朴谪氀c安康的關(guān)系〕B．方法：閱歷法、濾紙法、化驗法。C、光滑油的理化性能目的及監(jiān)測1)粘度：必檢目的,對光滑形狀影響最大,。2)總堿值：防止呵斥機械設(shè)備的酸腐蝕。3)水份：會呵斥油的乳化,難以構(gòu)成油膜,使光滑效果變差,此外還會加速設(shè)備的腐蝕。4)閃點：表示油著火危險性的目的,決議了任務(wù)溫度的高低。5)機械雜質(zhì)：油中的各種沉淀物,如砂土、磨粒等,反映油品的純真性,含量高時會加速磨損。6)其它：如灰分、殘?zhí)?、水溶性酸堿等。運用時可根據(jù)實踐情況,選擇其中幾個進展監(jiān)測,到達對設(shè)備光滑條件監(jiān)測的目的。光譜分析定義：利用光譜分析的方法,鑒別光滑油中磨粒的成分和數(shù)量,據(jù)此預(yù)測被監(jiān)測對象的磨損形狀的方法,稱為光譜油料分析。原理：就是利用各種分子或原子都有本人的特定的光譜波長。根據(jù)分析時這些特征光譜能否出現(xiàn)及出現(xiàn)的強弱,來分析化學(xué)成分。如:部分元素的特征譜線波長：銅(Cu)3247埃；鐵(Fe)3270埃；鉛(Pb)2833埃；鋁(Al)3092埃；錫(Sn)2354埃類型：光譜分析按運用可分為發(fā)射光譜分析和原子吸收光譜分析。光譜油料分析的實施★元素的來源金屬元素(Fe,Ni,Al,Sn,Pb等),來自金屬零件的磨損產(chǎn)物;污染元素(Si,Ca等),來自空氣或冷卻水;添加劑元素(P,S,Cl等),來自油的添加劑。★分析方法的內(nèi)涵(本質(zhì))：是根據(jù)油液中元素的種類及含量,反推出磨損零件及磨損的程度。元素的種類--→磨損零件;元素的含量--→磨損的程度。★光譜分析判別規(guī)范：在通常情況下,滑油中元素的濃度值的高低,反映了磨損量的大小,可以用元素濃度值的大小及變化趨勢,作為判別缺點的根據(jù)?！锕庾V監(jiān)測技術(shù)在柴油機中的運用：光譜監(jiān)測磨粒來源鐵譜監(jiān)測技術(shù)定義：鐵譜技術(shù)(Ferrography)是利用高梯度強磁場,將光滑劑中所包含的磨粒按其粒度大小有序地堆積下來,然后借助于其它各種分析方法對磨粒進展定性和定量分析的技術(shù)。原理：將光滑劑流過一個高梯度強磁場,利用磁力把鐵磁性磨粒或污染物微粒從光滑劑中分別出來,并按顆粒的大小有序地堆積,然后借助于光學(xué)或電子手段可以獲得磨粒形貌、大小、濃度、成分等方面的信息。測定的內(nèi)容包括:(1)磨粒的濃度,它反映了機器磨損的嚴(yán)重程度。(2)磨粒的大小和形貌,它反映了磨粒產(chǎn)生的緣由和機理,如由細(xì)微磨損產(chǎn)生、由疲勞磨損產(chǎn)生。(3)磨粒的成份,它反映了磨粒的來源,即發(fā)生磨損的零件。分類：★分析式鐵譜系統(tǒng)，它由兩部分組成:分析式鐵譜儀和鐵譜顯微鏡?！镏弊x鐵譜儀(DirectReadingFerrograph)：用來直接測定油樣中磨粒的濃度和尺寸分布,只能作定量分析,但比分析式鐵譜儀的定量分析準(zhǔn)確,檢測更簡單、迅速、本錢低。磁塞檢測利用安裝在光滑系統(tǒng)中一個磁性探頭,采集光滑油中的鐵磁性磨粒,然后進展分析。特點：①是一種簡單的在線監(jiān)測方法;本錢低。②普通只能搜集大的磨粒,尺寸范圍在25～400μm,小磨粒磁矩小,不易搜集;③當(dāng)磁性探頭到達飽和后,磁頭就失去吸附磨粒的才干,會失去很多的信息;④探頭普通要經(jīng)常改換,普通25～27小時改換一次,比較繁瑣;⑤這種方法普通適用于單一摩擦副的監(jiān)測(如齒輪、軸承等)。顆粒計數(shù)性能參數(shù)監(jiān)測〔一〕概述1、定義：經(jīng)過監(jiān)測機械設(shè)備的性能目的，將這些數(shù)據(jù)分析處置，并同基準(zhǔn)參考值進展比較，得出機械運轉(zhuǎn)形狀的結(jié)論，從而進展缺點診斷與趨勢分析的方法。所謂性能參數(shù)監(jiān)測本質(zhì)上是把被監(jiān)測對象性能的變化同其產(chǎn)生的緣由聯(lián)絡(luò)起來的監(jiān)測方法。詳細(xì)方法是：測定機械設(shè)備的各項性能參數(shù)值〔如溫度、壓力、油耗等〕，將這些參數(shù)進展處置，然后同基準(zhǔn)