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文檔簡介

1、第七章第七章 機械設(shè)備的故障診斷機械設(shè)備的故障診斷 第七章第七章 機械設(shè)備的故障診斷機械設(shè)備的故障診斷 學(xué)習目標:通過本章學(xué)習,了解機械故障診斷技術(shù)的方法及分類;熟悉診斷參數(shù)的選擇、判斷標準的確定及信號采集的方法及原則;掌握常用的故障診斷方法 。學(xué)習重點:1、診斷參數(shù)的選擇和判斷標準的確定2、故障診斷的信號采集3、油樣分析法的步驟、原理及內(nèi)容學(xué)習難點: 常用的故障診斷方法應(yīng)用。劣化漸變過程如下:劣化漸變過程如下:設(shè)備劣化的漸變過程設(shè)備劣化的漸變過程第一節(jié)設(shè)備故障概述第一節(jié)設(shè)備故障概述 一、故障及其分類一、故障及其分類 (一)故障的概念:(一)故障的概念:l故障就是故障就是設(shè)備因為某種原因喪失規(guī)

2、定功能的現(xiàn)象。設(shè)備因為某種原因喪失規(guī)定功能的現(xiàn)象。 1)設(shè)備包括元件、零件、部件、產(chǎn)品或者系統(tǒng);)設(shè)備包括元件、零件、部件、產(chǎn)品或者系統(tǒng); 2)喪失規(guī)定功能,比破壞的含義要廣泛得多。)喪失規(guī)定功能,比破壞的含義要廣泛得多。 (二)故障的分類(二)故障的分類 1)按故障發(fā)生、發(fā)展的過程分類)按故障發(fā)生、發(fā)展的過程分類l( (1) )突發(fā)性故障突發(fā)性故障l故障發(fā)生前沒有明顯的可察征兆,發(fā)生比較突然,有較大的故障發(fā)生前沒有明顯的可察征兆,發(fā)生比較突然,有較大的破壞性。破壞性。 ( (2) )漸發(fā)性故障漸發(fā)性故障l是由于設(shè)備中某些零件的技術(shù)指標不斷惡化,最終超出允許是由于設(shè)備中某些零件的技術(shù)指標不斷惡

3、化,最終超出允許的范圍或允許的極限而引發(fā)的故障。其發(fā)生一般與磨損、腐的范圍或允許的極限而引發(fā)的故障。其發(fā)生一般與磨損、腐蝕、疲勞等密切相關(guān),特點是:蝕、疲勞等密切相關(guān),特點是:l故障一般發(fā)生在元器件有效壽命的后期;故障一般發(fā)生在元器件有效壽命的后期;l有規(guī)律,可以預(yù)防;有規(guī)律,可以預(yù)防;l發(fā)生概率與設(shè)備運轉(zhuǎn)時間有關(guān)。發(fā)生概率與設(shè)備運轉(zhuǎn)時間有關(guān)。第一節(jié)設(shè)備故障概述第一節(jié)設(shè)備故障概述 2)按故障的性質(zhì)分類)按故障的性質(zhì)分類l分為自然故障和人為故障。分為自然故障和人為故障。 l( (1) )自然故障:設(shè)備自身原因造成。自然故障:設(shè)備自身原因造成。l又分正常自然故障和異常自然故障。又分正常自然故障和異

4、常自然故障。l正常自然故障正常自然故障 一般具有規(guī)律性,一般具有規(guī)律性,設(shè)備正常工作磨損、腐蝕引設(shè)備正常工作磨損、腐蝕引起的故障,起的故障,會對設(shè)備的自然壽命產(chǎn)生影響。會對設(shè)備的自然壽命產(chǎn)生影響。l異常自然故障異常自然故障 因設(shè)計或制造不當造成設(shè)備中存在某些薄弱環(huán)因設(shè)計或制造不當造成設(shè)備中存在某些薄弱環(huán)節(jié)而引發(fā)的故障,帶有偶然性,有時又具有突發(fā)性。節(jié)而引發(fā)的故障,帶有偶然性,有時又具有突發(fā)性。 第一節(jié)設(shè)備故障概述第一節(jié)設(shè)備故障概述 ( (2) )人為故障:操作使用不當或意外原因造成。人為故障:操作使用不當或意外原因造成。l為避免這類故障發(fā)生,設(shè)計時應(yīng)盡量采用避免為避免這類故障發(fā)生,設(shè)計時應(yīng)盡量

5、采用避免人為故障的結(jié)構(gòu),將人、機作為一個系統(tǒng)加以人為故障的結(jié)構(gòu),將人、機作為一個系統(tǒng)加以考慮,以有效地診斷和控制故障??紤],以有效地診斷和控制故障。 第一節(jié)設(shè)備故障概述第一節(jié)設(shè)備故障概述 l可歸結(jié)為三方面,可歸結(jié)為三方面,環(huán)境因素環(huán)境因素、人為因素人為因素和和時間時間因素因素。 (一)環(huán)境因素(一)環(huán)境因素l所謂環(huán)境因素,就是力、能量、溫度、濕度、所謂環(huán)境因素,就是力、能量、溫度、濕度、振動、污染物這些外界因素,使機件發(fā)生磨損振動、污染物這些外界因素,使機件發(fā)生磨損、變形、裂紋、腐蝕等各種形式的損傷。、變形、裂紋、腐蝕等各種形式的損傷。l表表7-17-1表示了由于機械能、熱能、化學(xué)能、其表示了

6、由于機械能、熱能、化學(xué)能、其他能量等環(huán)境因素引起的故障。他能量等環(huán)境因素引起的故障。 二、引起故障的外因二、引起故障的外因第一節(jié)設(shè)備故障概述第一節(jié)設(shè)備故障概述 表表7-1 環(huán)境影響及引起的故障環(huán)境影響及引起的故障環(huán)境因素主要影響典型故障機械能機械能 產(chǎn)生振動、沖擊、壓力、產(chǎn)生振動、沖擊、壓力、加速度、機械應(yīng)力等加速度、機械應(yīng)力等 機械強度降低、功能受影響、磨損加劇、機械強度降低、功能受影響、磨損加劇、過量變形、疲勞破壞、機件斷裂過量變形、疲勞破壞、機件斷裂熱能熱能 產(chǎn)生熱老化、氧化、軟產(chǎn)生熱老化、氧化、軟化、熔化、粘性變化、固化、熔化、粘性變化、固化、脆化、熱脹冷縮及熱化、脆化、熱脹冷縮及熱應(yīng)

7、力等應(yīng)力等 電氣性能變化、潤滑性能降低、機械應(yīng)電氣性能變化、潤滑性能降低、機械應(yīng)力增加、磨損加劇、機械強度降低、腐蝕力增加、磨損加劇、機械強度降低、腐蝕加速、熱疲勞破壞、密封性能破壞加速、熱疲勞破壞、密封性能破壞化學(xué)能化學(xué)能 產(chǎn)生受潮、干燥、脆化、產(chǎn)生受潮、干燥、脆化、腐蝕、電蝕、化學(xué)反應(yīng)及腐蝕、電蝕、化學(xué)反應(yīng)及污染等污染等 功能受影響、電氣性能下降、機械性功能受影響、電氣性能下降、機械性能降低、保護層損壞、表面變質(zhì)、化學(xué)反能降低、保護層損壞、表面變質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)加劇、機械斷裂應(yīng)加劇、機械斷裂其他能其他能量量 產(chǎn)生脆化、加熱、蛻化、產(chǎn)生脆化、加熱、蛻化、電離及磁化電離及磁化 表面變質(zhì)、材料褪色、

8、熱老化、氧化、表面變質(zhì)、材料褪色、熱老化、氧化、材料的物理、化學(xué)、電氣性能發(fā)生變化材料的物理、化學(xué)、電氣性能發(fā)生變化注:其他能量包括核能、電磁能及生物因素等。注:其他能量包括核能、電磁能及生物因素等。 第一節(jié)設(shè)備故障概述第一節(jié)設(shè)備故障概述 (二)人為因素(二)人為因素l設(shè)備在設(shè)計、制造、使用和維修過程中,始終包含著人設(shè)備在設(shè)計、制造、使用和維修過程中,始終包含著人為因素的作用,特別是早期故障的發(fā)生大部分可以歸因為因素的作用,特別是早期故障的發(fā)生大部分可以歸因于人為因素。于人為因素。 1. 設(shè)計不良設(shè)計不良l受條件的限制或存在考慮不周、設(shè)計差錯等。受條件的限制或存在考慮不周、設(shè)計差錯等。 2.

9、質(zhì)量偏差質(zhì)量偏差l由于設(shè)備、儀器精度以及技術(shù)水平等條件的限制,鑄造由于設(shè)備、儀器精度以及技術(shù)水平等條件的限制,鑄造、鍛造、熱處理、焊接等工藝過程產(chǎn)生各種工藝缺陷,、鍛造、熱處理、焊接等工藝過程產(chǎn)生各種工藝缺陷,或其他加工過程中造成機件在結(jié)構(gòu)和質(zhì)量上的偏差?;蚱渌庸み^程中造成機件在結(jié)構(gòu)和質(zhì)量上的偏差。第一節(jié)設(shè)備故障概述第一節(jié)設(shè)備故障概述 3. 使用不當使用不當l一臺設(shè)備,在其整個生存周期內(nèi)合理的運輸一臺設(shè)備,在其整個生存周期內(nèi)合理的運輸和保管條件、使用條件和使用方法、維護保和保管條件、使用條件和使用方法、維護保養(yǎng)和修理制度以及操作人員的技術(shù)水平等,養(yǎng)和修理制度以及操作人員的技術(shù)水平等,對實際故

10、障率將產(chǎn)生很大影響。對實際故障率將產(chǎn)生很大影響。l這三項人為因素中,這三項人為因素中,對故障率影響最大的人對故障率影響最大的人為因素是使用不當。為因素是使用不當。 第一節(jié)設(shè)備故障概述第一節(jié)設(shè)備故障概述 (三)時間因素(三)時間因素l環(huán)境因素、人為因素是促使設(shè)備發(fā)生故障的環(huán)境因素、人為因素是促使設(shè)備發(fā)生故障的誘因誘因,在考慮,在考慮環(huán)境因素和人為因素時還需考慮時間因素。環(huán)境因素和人為因素時還需考慮時間因素。l常見的磨損、腐蝕、疲勞、變形等故障都與時間有密切的常見的磨損、腐蝕、疲勞、變形等故障都與時間有密切的關(guān)系。盡管機件中存在著故障隱患及形成故障的其他外因關(guān)系。盡管機件中存在著故障隱患及形成故障

11、的其他外因,如果沒有時間的延續(xù)故障不一定發(fā)生??梢?,如果沒有時間的延續(xù)故障不一定發(fā)生??梢?,時間也是時間也是形成故障的主要外因之一形成故障的主要外因之一。 l在設(shè)備的故障中,除了意外的突發(fā)性故障以外,大多數(shù)都在設(shè)備的故障中,除了意外的突發(fā)性故障以外,大多數(shù)都屬于漸發(fā)性故障,而且,也只有這類漸發(fā)性故障,才為故屬于漸發(fā)性故障,而且,也只有這類漸發(fā)性故障,才為故障診斷提供了可能。障診斷提供了可能。第一節(jié)設(shè)備故障概述第一節(jié)設(shè)備故障概述 何謂設(shè)備故障診斷技術(shù)何謂設(shè)備故障診斷技術(shù)? 所謂設(shè)備故障診斷技術(shù)是指在設(shè)備運行中或基本不拆卸的情況下,掌握設(shè)備的運行技術(shù)狀況,預(yù)測設(shè)備的可靠性,或判斷設(shè)備故障的部位和原

12、因,即人們常說的動態(tài)診斷或在線診斷。 第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)備故障診斷技術(shù)設(shè)備故障診斷技術(shù) 及其實施過程及其實施過程. 原始的診斷技術(shù) 用手摸,以測定它的溫度是否過高,振動是否過大;用耳聽,以判別運動部件是否有異聲等等,這種憑人們的感覺、聽覺和人們的經(jīng)驗對機器設(shè)備的健康進行診斷的方法,我們把它叫做傳統(tǒng)的診斷技術(shù)-或叫做原始的診斷技術(shù)。 現(xiàn)代的診斷技術(shù) 現(xiàn)代的診斷技術(shù)是指應(yīng)用最新的現(xiàn)代化儀器設(shè)備和電子計算機系統(tǒng)等當代的最新技術(shù)來檢查和識別機械設(shè)備及其零部件的實時技術(shù)狀態(tài),診斷它是否健康的技術(shù)?,F(xiàn)在我們所說的診斷技術(shù)就是指這種現(xiàn)代診斷技術(shù)。 一、設(shè)備故障診斷的實施過程一、設(shè)備故障診斷的實施過程l測取設(shè)備

13、在運行中或相對靜止條件下的狀態(tài)信息,通過對信測取設(shè)備在運行中或相對靜止條件下的狀態(tài)信息,通過對信號的處理和分析,并結(jié)合設(shè)備的歷史狀況,定量識別設(shè)備及號的處理和分析,并結(jié)合設(shè)備的歷史狀況,定量識別設(shè)備及其零部件的技術(shù)狀態(tài),并預(yù)知有關(guān)異常、故障和預(yù)測未來技其零部件的技術(shù)狀態(tài),并預(yù)知有關(guān)異常、故障和預(yù)測未來技術(shù)狀態(tài),從而確定必要的對策。術(shù)狀態(tài),從而確定必要的對策。信號采集信號采集特征提取特征提取狀態(tài)狀態(tài)識別識別診斷決策診斷決策l診斷技術(shù)劃分為三個階段:診斷技術(shù)劃分為三個階段:狀態(tài)監(jiān)測狀態(tài)監(jiān)測,分析診斷分析診斷,治理預(yù)防治理預(yù)防。 第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)備故障診斷技術(shù)設(shè)備故障診斷技術(shù) 及其實施過程及其實施過

14、程第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)備故障診斷技術(shù)設(shè)備故障診斷技術(shù) 及其實施過程及其實施過程 (一)(一) 狀態(tài)監(jiān)測狀態(tài)監(jiān)測l通過傳感器,采集設(shè)備在運行中的各種信息,把它轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^傳感器,采集設(shè)備在運行中的各種信息,把它轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柣蛘咂渌盘栯娦盘柣蛘咂渌盘?,再把這個信號送到信號處理系統(tǒng)進,再把這個信號送到信號處理系統(tǒng)進行處理。行處理。l信號處理系統(tǒng)主要就是把信號處理系統(tǒng)主要就是把有用信號有用信號提取出來,而把無用信提取出來,而把無用信號、干擾信號排除。號、干擾信號排除。 (二)(二) 分析診斷分析診斷包括包括狀態(tài)識別狀態(tài)識別和和診斷決策診斷決策兩個部分,狀態(tài)識別就是把這些兩個部分,狀態(tài)識別就是把這些參數(shù)或

15、者圖譜和參考的參量或者參考的圖譜進行比較,來參數(shù)或者圖譜和參考的參量或者參考的圖譜進行比較,來識別設(shè)備是否存在故障,通過這樣狀態(tài)識別以后,就可以識別設(shè)備是否存在故障,通過這樣狀態(tài)識別以后,就可以做出診斷結(jié)果,即分析診斷。做出診斷結(jié)果,即分析診斷。 第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)備故障診斷技術(shù)設(shè)備故障診斷技術(shù) 及其實施過程及其實施過程l(三)(三) 治理預(yù)防治理預(yù)防根據(jù)分析診斷得出的結(jié)論,確定治理修正預(yù)防根據(jù)分析診斷得出的結(jié)論,確定治理修正預(yù)防的辦法。包括調(diào)度、改變操作、更換停機檢修的辦法。包括調(diào)度、改變操作、更換停機檢修等等。等等。 第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)備故障診斷技術(shù)設(shè)備故障診斷技術(shù) 及其實施過程及其實施過程

16、二、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的區(qū)別與聯(lián)系二、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的區(qū)別與聯(lián)系l狀態(tài)監(jiān)測是故障診斷的基礎(chǔ)和前提,沒有狀態(tài)狀態(tài)監(jiān)測是故障診斷的基礎(chǔ)和前提,沒有狀態(tài)監(jiān)測就談不上故障診斷。而故障診斷是對監(jiān)測監(jiān)測就談不上故障診斷。而故障診斷是對監(jiān)測結(jié)果的進一步分析和處理,診斷是目的。結(jié)果的進一步分析和處理,診斷是目的。 第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)備故障診斷技術(shù)設(shè)備故障診斷技術(shù) 及其實施過程及其實施過程 三、設(shè)備故障診斷技術(shù)的分類三、設(shè)備故障診斷技術(shù)的分類l有三種分類方法:有三種分類方法: (一)按照診斷的目的、要求和條件分類(一)按照診斷的目的、要求和條件分類l分為分為功能診斷功能診斷和和運行診斷運行診斷、定期診斷定期診

17、斷和和連續(xù)監(jiān)測連續(xù)監(jiān)測、直接診斷、直接診斷和和間接診斷間接診斷、在線診斷在線診斷和和離線診斷離線診斷、常規(guī)診斷常規(guī)診斷和和特殊診斷特殊診斷、簡易診斷簡易診斷和和精密診斷精密診斷等等等等。l 1. 功能診斷和運行診斷功能診斷和運行診斷l(xiāng)功能診斷功能診斷主要是針對新安裝的設(shè)備或剛剛維修過主要是針對新安裝的設(shè)備或剛剛維修過的設(shè)備,而的設(shè)備,而運行診斷運行診斷更多是起到狀態(tài)監(jiān)測的功能更多是起到狀態(tài)監(jiān)測的功能。第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)備故障診斷技術(shù)設(shè)備故障診斷技術(shù) 及其實施過程及其實施過程l2. 定期診斷和連續(xù)監(jiān)測定期診斷和連續(xù)監(jiān)測3. 直接診斷和間接診斷直接診斷和間接診斷l(xiāng)直接診斷直接診斷是直接根據(jù)關(guān)鍵零部件

18、的狀態(tài)信息來是直接根據(jù)關(guān)鍵零部件的狀態(tài)信息來確定其所處的狀態(tài),例如軸承間隙、齒面磨損確定其所處的狀態(tài),例如軸承間隙、齒面磨損.直接診斷迅速可靠,但往往受到機械結(jié)構(gòu)和工直接診斷迅速可靠,但往往受到機械結(jié)構(gòu)和工作條件的限制而無法實現(xiàn)。作條件的限制而無法實現(xiàn)。l間接診斷間接診斷是通過設(shè)備運行中的二次效應(yīng)參數(shù)來是通過設(shè)備運行中的二次效應(yīng)參數(shù)來間接判斷關(guān)鍵零部件的狀態(tài)變化。由于多數(shù)二間接判斷關(guān)鍵零部件的狀態(tài)變化。由于多數(shù)二次效應(yīng)參數(shù)屬于綜合信息,因此在間接診斷中次效應(yīng)參數(shù)屬于綜合信息,因此在間接診斷中出現(xiàn)偽警或漏檢的可能性會增加。出現(xiàn)偽警或漏檢的可能性會增加。 第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)備故障診斷技術(shù)設(shè)備故障診斷

19、技術(shù) 及其實施過程及其實施過程 4. 在線診斷和離線診斷在線診斷和離線診斷l(xiāng)在線在線是指對現(xiàn)場正在運行設(shè)備的自動實時監(jiān)測;是指對現(xiàn)場正在運行設(shè)備的自動實時監(jiān)測;l而而離線監(jiān)測離線監(jiān)測是利用磁帶記錄儀等將現(xiàn)場的狀態(tài)信是利用磁帶記錄儀等將現(xiàn)場的狀態(tài)信號記錄后,帶回實驗室后再結(jié)合診斷對象的歷史號記錄后,帶回實驗室后再結(jié)合診斷對象的歷史檔案進行進一步的分析診斷或通過網(wǎng)絡(luò)進行的診檔案進行進一步的分析診斷或通過網(wǎng)絡(luò)進行的診斷。斷。 第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)備故障診斷技術(shù)設(shè)備故障診斷技術(shù) 及其實施過程及其實施過程 5. 常規(guī)診斷和特殊診斷常規(guī)診斷和特殊診斷l(xiāng)常規(guī)診斷常規(guī)診斷是在設(shè)備正常服役條件下進行的診斷是在設(shè)備正

20、常服役條件下進行的診斷,大多數(shù)診斷屬于這一類型診斷。,大多數(shù)診斷屬于這一類型診斷。l但在個別情況下,需要創(chuàng)造特殊的服役條件來但在個別情況下,需要創(chuàng)造特殊的服役條件來采集信號,例如,動力機組的起動和停機過程采集信號,例如,動力機組的起動和停機過程要通過轉(zhuǎn)子的扭振和彎曲振動的幾個臨界轉(zhuǎn)速要通過轉(zhuǎn)子的扭振和彎曲振動的幾個臨界轉(zhuǎn)速采集起動和停機過程中的振動信號,停車對診采集起動和停機過程中的振動信號,停車對診斷其故障是必須的,所要求的振動信號在常規(guī)斷其故障是必須的,所要求的振動信號在常規(guī)診斷中是采集不到的,因而需要診斷中是采集不到的,因而需要采用特殊診斷采用特殊診斷。 第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)備故障診斷技術(shù)設(shè)

21、備故障診斷技術(shù) 及其實施過程及其實施過程 6. 簡易診斷和精密診斷簡易診斷和精密診斷l(xiāng)簡易診斷簡易診斷一般由一般由現(xiàn)場作業(yè)人員進行現(xiàn)場作業(yè)人員進行。憑著聽、摸、。憑著聽、摸、看、聞來檢查。也可通過便攜式簡單診斷儀器,如看、聞來檢查。也可通過便攜式簡單診斷儀器,如測振儀、聲級計、工業(yè)內(nèi)窺鏡、紅外測溫儀等對設(shè)測振儀、聲級計、工業(yè)內(nèi)窺鏡、紅外測溫儀等對設(shè)備進行人工監(jiān)測,根據(jù)設(shè)定的標準或憑人的經(jīng)驗確備進行人工監(jiān)測,根據(jù)設(shè)定的標準或憑人的經(jīng)驗確定設(shè)備是否處于正常狀態(tài)。定設(shè)備是否處于正常狀態(tài)。l精密診斷精密診斷一般要由專業(yè)人員來實施。采用先進的傳一般要由專業(yè)人員來實施。采用先進的傳感器采集現(xiàn)場信號,然后采

22、用精密診斷儀器和各種感器采集現(xiàn)場信號,然后采用精密診斷儀器和各種先進分析手段(包括計算機輔助方法、人工智能技先進分析手段(包括計算機輔助方法、人工智能技術(shù)等)進行綜合分析,確定故障類型、程度、部位術(shù)等)進行綜合分析,確定故障類型、程度、部位和產(chǎn)生故障的原因,了解故障的發(fā)展趨勢。和產(chǎn)生故障的原因,了解故障的發(fā)展趨勢。 第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)備故障診斷技術(shù)設(shè)備故障診斷技術(shù) 及其實施過程及其實施過程 (二)按診斷的物理參數(shù)分類(二)按診斷的物理參數(shù)分類l振動、聲學(xué)、溫度、污染、無損診斷、壓力診斷等,都是按振動、聲學(xué)、溫度、污染、無損診斷、壓力診斷等,都是按物理參數(shù)分類。物理參數(shù)分類。 診斷技術(shù)名稱狀態(tài)檢測

23、參數(shù)振動診斷技術(shù)平衡振動、瞬態(tài)振動、機械導(dǎo)納及模態(tài)參數(shù)聲學(xué)診斷技術(shù)噪聲、聲阻、超聲以及發(fā)射等溫度診斷技術(shù)溫度、溫差、溫度場以及熱象等污染診斷技術(shù)氣、液、固體的成分變化,泄漏及殘留物等無損診斷技術(shù)裂紋、變形、斑點及色澤等壓力診斷技術(shù)壓差、壓力及壓力脈動等強度診斷技術(shù)力、扭矩、應(yīng)力及應(yīng)變等電參數(shù)診斷技術(shù)電信號、功率及磁特性等 趨向診斷技術(shù) 設(shè)備的各種技術(shù)性能指標綜合診斷技術(shù) 各種物理參數(shù)的組合與交叉表7-2 按診斷的物理參數(shù)分類 第二節(jié)第二節(jié) 設(shè)備故障診斷技術(shù)設(shè)備故障診斷技術(shù) 及其實施過程及其實施過程 (三)按照按診斷的直接對象分類(三)按照按診斷的直接對象分類l各種不同的對象,診斷方法、診斷的技

24、術(shù)、診斷的設(shè)備都有各種不同的對象,診斷方法、診斷的技術(shù)、診斷的設(shè)備都有很大區(qū)別,按照機械零件、液壓系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)機械、往復(fù)機械很大區(qū)別,按照機械零件、液壓系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)機械、往復(fù)機械、工程結(jié)構(gòu)等來進行區(qū)分。、工程結(jié)構(gòu)等來進行區(qū)分。表7-3 按直接診斷對象分類診斷技術(shù)名稱直接診斷對象機械零件診斷技術(shù)齒輪、軸承、轉(zhuǎn)軸、鋼絲繩、連接件等液壓系統(tǒng)診斷技術(shù)泵、閥、液壓元件及液壓系統(tǒng)等旋轉(zhuǎn)機械診斷技術(shù)轉(zhuǎn)子、軸承、葉輪、風機、泵、離心機、汽輪發(fā)電機組及水輪發(fā)電機組等往復(fù)機械診斷技術(shù)內(nèi)燃機、壓氣機、活塞及曲柄連桿機構(gòu)等工程結(jié)構(gòu)診斷技術(shù)金屬結(jié)構(gòu)、框架、橋梁、容器、建筑物、靜止電氣設(shè)備等工藝流程診斷技術(shù)各種生產(chǎn)工藝過程生

25、產(chǎn)系統(tǒng)診斷技術(shù)各種生產(chǎn)系統(tǒng)、生產(chǎn)線電器設(shè)備診斷技術(shù) 發(fā)電機、電動機、變壓器、開關(guān)電器一、診斷參數(shù)的選擇一、診斷參數(shù)的選擇( 一)診斷參數(shù)選擇原則一)診斷參數(shù)選擇原則()診斷參數(shù)的多能性()診斷參數(shù)的多能性()診斷參數(shù)的靈敏性()診斷參數(shù)的靈敏性()診斷參數(shù)應(yīng)呈單值性()診斷參數(shù)應(yīng)呈單值性()診斷參數(shù)的穩(wěn)定性()診斷參數(shù)的穩(wěn)定性()診斷參數(shù)應(yīng)具有一定的物理意義,應(yīng)能量化,即()診斷參數(shù)應(yīng)具有一定的物理意義,應(yīng)能量化,即可以用數(shù)字表示??梢杂脭?shù)字表示。 旋轉(zhuǎn)機械、金屬切削機床常用的診斷參數(shù)旋轉(zhuǎn)機械、金屬切削機床常用的診斷參數(shù)有:功率、有:功率、噪音、振動頻率及相位、溫度以及被切削零件的幾何噪音、振

26、動頻率及相位、溫度以及被切削零件的幾何精度和表面粗糙度等。精度和表面粗糙度等。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷參數(shù)設(shè)備故障診斷參數(shù)二、診斷參數(shù)獲得方法的選擇二、診斷參數(shù)獲得方法的選擇()測試儀器要安裝方便,測試手段簡單可靠。()測試儀器要安裝方便,測試手段簡單可靠。()測量方法能獲得較高的信噪比。()測量方法能獲得較高的信噪比。()測量方法應(yīng)盡量采用直接測量。()測量方法應(yīng)盡量采用直接測量。()保證適宜的測量誤差值。()保證適宜的測量誤差值。第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷參數(shù)設(shè)備故障診斷參數(shù)三、診斷周期的確定三、診斷周期的確定 對定期診斷的機器,需要確定其診斷周期。對定期診斷的機器,需要確定其診斷周期

27、。 診斷周期的確定與設(shè)備的劣化速度有關(guān)診斷周期的確定與設(shè)備的劣化速度有關(guān)。測量周期。測量周期一般根據(jù)機器兩次故障之間的平均運行時間確定。為一般根據(jù)機器兩次故障之間的平均運行時間確定。為了獲得理想的預(yù)測能力,在一個了獲得理想的預(yù)測能力,在一個平均運行周期內(nèi)至少平均運行周期內(nèi)至少應(yīng)該測量次應(yīng)該測量次。如果一旦發(fā)現(xiàn)測定數(shù)據(jù)的變化征。如果一旦發(fā)現(xiàn)測定數(shù)據(jù)的變化征兆,就應(yīng)開始縮短測定周期。例如當高速旋轉(zhuǎn)體異變兆,就應(yīng)開始縮短測定周期。例如當高速旋轉(zhuǎn)體異變后可能立即造成機器的故障,則需進行實時監(jiān)測。后可能立即造成機器的故障,則需進行實時監(jiān)測。第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷參數(shù)設(shè)備故障診斷參數(shù)四、診斷標準的確定

28、四、診斷標準的確定(1)絕對判斷標準)絕對判斷標準(2)相對判斷標準)相對判斷標準(3)類比判斷標準)類比判斷標準 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷參數(shù)設(shè)備故障診斷參數(shù) ()絕對判斷標準()絕對判斷標準絕對判斷標準是根據(jù)對某類機器長期使用、觀察、維絕對判斷標準是根據(jù)對某類機器長期使用、觀察、維修與測試后的經(jīng)驗總結(jié)修與測試后的經(jīng)驗總結(jié),并由企業(yè)、行業(yè)協(xié)會或國家歸納并由企業(yè)、行業(yè)協(xié)會或國家歸納成表格或圖表形式成表格或圖表形式,作為一種標準供工程界應(yīng)用。作為一種標準供工程界應(yīng)用。該標準該標準是在確定了正確的診斷方法后才可制定的標準是在確定了正確的診斷方法后才可制定的標準。使用時。使用時必須注意判斷標準的制

29、定及適用的范圍等,才能選用。必須注意判斷標準的制定及適用的范圍等,才能選用。 ()相對判斷標準()相對判斷標準 相對判斷標準是對機器的同一部位定期測定,并按時相對判斷標準是對機器的同一部位定期測定,并按時間先后進行比較,以正常情況下的值為初始值。根據(jù)實間先后進行比較,以正常情況下的值為初始值。根據(jù)實測值與該值的倍數(shù)比來進行判斷的方法。測值與該值的倍數(shù)比來進行判斷的方法。()類比判斷標準()類比判斷標準 類比判斷標準是指數(shù)臺同樣規(guī)格的機器在相同條件下類比判斷標準是指數(shù)臺同樣規(guī)格的機器在相同條件下運行時,通過各臺機器的同一部位進行測定和相互比較運行時,通過各臺機器的同一部位進行測定和相互比較來掌握

30、其劣化程度的方法。來掌握其劣化程度的方法。 五、故障診斷信號的采集五、故障診斷信號的采集 電磁檢測振動檢測電磁檢測振動檢測聲學(xué)檢測壓力檢測聲學(xué)檢測壓力檢測強度檢測溫度檢測強度檢測溫度檢測光學(xué)檢測污染檢測光學(xué)檢測污染檢測性能趨勢檢測表面形貌檢測性能趨勢檢測表面形貌檢測診斷方式的選擇原則診斷方式的選擇原則:1.對故障最敏感的原則對故障最敏感的原則2.綜合使用、互為補充的原則綜合使用、互為補充的原則3.經(jīng)濟的原則經(jīng)濟的原則第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷參數(shù)設(shè)備故障診斷參數(shù)第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 一、振動測量法一、振動測量法l組成設(shè)備的零、部件以及用于安裝設(shè)備的基礎(chǔ)組成設(shè)備

31、的零、部件以及用于安裝設(shè)備的基礎(chǔ)可認為是彈性系統(tǒng)??烧J為是彈性系統(tǒng)。物體圍繞平衡位置作往復(fù)物體圍繞平衡位置作往復(fù)運動稱為振動。運動稱為振動。機械振動在不同程度上反映出機械振動在不同程度上反映出設(shè)備所處的工作狀態(tài)。設(shè)備所處的工作狀態(tài)。l利用振動測量及其對測量結(jié)果的分析來識別設(shè)利用振動測量及其對測量結(jié)果的分析來識別設(shè)備故障是一種備故障是一種常用且有效的故障診斷方法常用且有效的故障診斷方法。 (一)振動的分類(一)振動的分類l按能否用確定的時間關(guān)系函數(shù)來描述,振動分為按能否用確定的時間關(guān)系函數(shù)來描述,振動分為:確定性振動確定性振動和和隨機振動。隨機振動。 1. 隨機振動隨機振動 不能用精確的數(shù)學(xué)關(guān)系

32、式來描述,不能用精確的數(shù)學(xué)關(guān)系式來描述,例如地震。例如地震。 2. 確定性振動確定性振動又分為又分為周期振動周期振動和和非周期振動非周期振動,周,周期振動又進一步分為期振動又進一步分為簡諧周期振動簡諧周期振動和和復(fù)雜周期振復(fù)雜周期振動動。第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法l確定性振動確定性振動就是振動和時間的關(guān)系如果能用確定就是振動和時間的關(guān)系如果能用確定的函數(shù)來描述,如果振動和時間的關(guān)系如果不能的函數(shù)來描述,如果振動和時間的關(guān)系如果不能用一個確定的數(shù)學(xué)函數(shù)來描述,那就是叫隨機振用一個確定的數(shù)學(xué)函數(shù)來描述,那就是叫隨機振動。動。l簡諧周期振動簡諧周期振動,就是振動只含有一種

33、頻率。而,就是振動只含有一種頻率。而復(fù)復(fù)雜周期振動雜周期振動是這種振動中,含有多種頻率的振動是這種振動中,含有多種頻率的振動,其中任意兩個振動頻率之比都是有理數(shù)。那就,其中任意兩個振動頻率之比都是有理數(shù)。那就是有一個公共的周期,這就是復(fù)雜周期振動。是有一個公共的周期,這就是復(fù)雜周期振動。第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法l非周期振動非周期振動,包括準周期振動和瞬態(tài)振動。,包括準周期振動和瞬態(tài)振動。l準周期振動準周期振動是包含是包含多種頻率的振動多種頻率的振動,其中至少,其中至少兩個的振動頻率之比為無理數(shù),除不盡,找不兩個的振動頻率之比為無理數(shù),除不盡,找不到公共周期。到公共

34、周期。l瞬態(tài)振動,瞬態(tài)振動,是可用脈沖函數(shù)或衰減函數(shù)描述的是可用脈沖函數(shù)或衰減函數(shù)描述的振動。如爆炸產(chǎn)生的沖擊振動就是瞬態(tài)振動。振動。如爆炸產(chǎn)生的沖擊振動就是瞬態(tài)振動。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 (二)振動的基本參數(shù)(二)振動的基本參數(shù)l振幅、頻率和相位振幅、頻率和相位是振動的基本參數(shù)是振動的基本參數(shù)( (振動三要素振動三要素) )。振動完全可以通過這三個參數(shù)加以描述。振動完全可以通過這三個參數(shù)加以描述。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 在機器振動測量中,有在機器振動測量中,有位移、速度、位移、速度、加速度加速度等三種測定方法。從測量靈敏度

35、等三種測定方法。從測量靈敏度來看,一般來看,一般低頻以位移低頻以位移、中頻以速度中頻以速度、高頻以加速度高頻以加速度為測量參數(shù)居多。為測量參數(shù)居多。 (三)常用的測振傳感器(三)常用的測振傳感器 振動測量有:機械方法、光學(xué)方法和電測方法。振動測量有:機械方法、光學(xué)方法和電測方法。l機械方法機械方法常用于常用于振動頻率低、振幅大、精度不高振動頻率低、振幅大、精度不高的場合。的場合。l光學(xué)方法光學(xué)方法主要用于主要用于精密測量和測振傳感器精密測量和測振傳感器的標定。的標定。l電測方法電測方法是應(yīng)用范圍最廣的一種。是應(yīng)用范圍最廣的一種。 不管采用哪種測量方法都要采用相應(yīng)的不管采用哪種測量方法都要采用相

36、應(yīng)的測振傳感器測振傳感器。l采用電測法測量振動,傳感器的作用是感受被測振動參數(shù)采用電測法測量振動,傳感器的作用是感受被測振動參數(shù),將其轉(zhuǎn)換為電量。主要有三種測振傳感器:,將其轉(zhuǎn)換為電量。主要有三種測振傳感器:壓電式加速壓電式加速度計、磁電式速度傳感器和電渦流位移傳感器。度計、磁電式速度傳感器和電渦流位移傳感器。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法1.1.壓電加速度傳感器壓電加速度傳感器 (1 1)工作原理:)工作原理:某些電介質(zhì),當沿著一定的方向?qū)ζ涫┝Χ怪冃螘r,其內(nèi)部將發(fā)生極化現(xiàn)象,同時在它的兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷;當外力去除后,電介質(zhì)又重新恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)。

37、 介質(zhì)的這種機械能轉(zhuǎn)換為電能的現(xiàn)象即為壓電效應(yīng)。第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 (2)壓電晶體輸出的電荷與振動的加速度成正比。)壓電晶體輸出的電荷與振動的加速度成正比。l壓電式加速度計常見的結(jié)構(gòu)形式為中心壓縮式,分為正置壓壓電式加速度計常見的結(jié)構(gòu)形式為中心壓縮式,分為正置壓縮型、倒置壓縮型、環(huán)形剪切型、三角形剪切型等,不管是縮型、倒置壓縮型、環(huán)形剪切型、三角形剪切型等,不管是哪一種,都包括壓緊彈簧、質(zhì)量塊、壓電晶片和基座等基本哪一種,都包括壓緊彈簧、質(zhì)量塊、壓電晶片和基座等基本部分。其中,部分。其中,壓電晶片是加速度計的核心。壓電晶片是加速度計的核心。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)

38、備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 (3)壓電式加速度計屬于能量轉(zhuǎn)換型傳感器。)壓電式加速度計屬于能量轉(zhuǎn)換型傳感器。電荷產(chǎn)生電荷產(chǎn)生不需要外接電源不需要外接電源,靈敏度高而且穩(wěn)定,有比較理想的,靈敏度高而且穩(wěn)定,有比較理想的線性。線性。突出的優(yōu)點:因為沒有移動元件,所以突出的優(yōu)點:因為沒有移動元件,所以不會因為磨損不會因為磨損而造成壽命降低的現(xiàn)象而造成壽命降低的現(xiàn)象。此外,壓電式加速度計使用的上限頻率隨其固定方式此外,壓電式加速度計使用的上限頻率隨其固定方式而變。而變。最佳的固定方式是采用鋼螺栓固定最佳的固定方式是采用鋼螺栓固定,只有這種,只有這種固定方式能達到出廠標示的上限使用頻率。固定

39、方式能達到出廠標示的上限使用頻率。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法2. 磁電式速度傳感器磁電式速度傳感器l屬于能量轉(zhuǎn)換型傳感器。屬于能量轉(zhuǎn)換型傳感器。慣性式磁電速度傳感慣性式磁電速度傳感器也不需要外電源。器也不需要外電源。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 (1)原理:利用)原理:利用電磁感應(yīng)原理電磁感應(yīng)原理,把,把振動速度振動速度轉(zhuǎn)換為線圈轉(zhuǎn)換為線圈中的中的感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢。l測振時,將傳感器固定或緊壓在被測設(shè)備的指定位置,測振時,將傳感器固定或緊壓在被測設(shè)備的指定位置,磁鋼與殼體一起隨被測系統(tǒng)的振動而振動,線圈和磁場磁鋼與殼體一起隨被測系統(tǒng)

40、的振動而振動,線圈和磁場之間產(chǎn)生相對運動,切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,從之間產(chǎn)生相對運動,切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,從而輸出與振動速度成正比的電壓。它的工作也不需要外而輸出與振動速度成正比的電壓。它的工作也不需要外加電源,而是直接從被測對象吸取機械能量,并將其轉(zhuǎn)加電源,而是直接從被測對象吸取機械能量,并將其轉(zhuǎn)換成電量輸出。因此,它換成電量輸出。因此,它也是一種典型的能量轉(zhuǎn)換型傳也是一種典型的能量轉(zhuǎn)換型傳感器感器。 (2)特點:輸出功率大,性能比較穩(wěn)定;)特點:輸出功率大,性能比較穩(wěn)定;l不足就是傳感器中存在著機械運動的部件,所以不足就是傳感器中存在著機械運動的部件,所以壽命比壽命比較短較短。

41、 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 3. 電渦流位移傳感器。電渦流位移傳感器。 電渦流傳感器是一種新近研制成功的傳感器,它利用導(dǎo)體在交變磁場作用下的電渦流效應(yīng),將形變、位移與壓力等物理參量的改變轉(zhuǎn)化為阻抗、電感等電磁參量的變化。渦流位移傳感器屬于渦流位移傳感器屬于非接觸式測量,但非接觸式測量,但需需要外電源要外電源。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 由于電渦流傳感器具有靈敏度高、頻響范圍寬、由于電渦流傳感器具有靈敏度高、頻響范圍寬、測量范圍大、抗干擾能力強、不受介質(zhì)影響、結(jié)構(gòu)測量范圍大、抗干擾能力強、不受介質(zhì)影響、結(jié)構(gòu)簡單以及非接觸測量等優(yōu)點,而被

42、廣泛地應(yīng)用于各簡單以及非接觸測量等優(yōu)點,而被廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域,在汽輪發(fā)電機組、壓縮機、離心機等大工業(yè)領(lǐng)域,在汽輪發(fā)電機組、壓縮機、離心機等大型旋轉(zhuǎn)機械的軸振動、軸端竄動以及軸心軌跡監(jiān)測型旋轉(zhuǎn)機械的軸振動、軸端竄動以及軸心軌跡監(jiān)測中都有應(yīng)用。中都有應(yīng)用。 此外,電渦流傳感器還此外,電渦流傳感器還可用于測厚可用于測厚、測表面粗糙測表面粗糙度度、無損探傷無損探傷、測流體壓力測流體壓力、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速等等一切可轉(zhuǎn)化為一切可轉(zhuǎn)化為位移的物理參量位移的物理參量,以及硬度、溫度等。,以及硬度、溫度等。l三種傳感器的主要特點對比:三種傳感器的主要特點對比: 1. 壓電式加速度傳感器和磁電式的速度傳感器,都壓電

43、式加速度傳感器和磁電式的速度傳感器,都是是能量轉(zhuǎn)換型能量轉(zhuǎn)換型,而電渦流位移傳感器,是,而電渦流位移傳感器,是能量控制能量控制型型,需要外接電源,這是這三種振動傳感器最大的,需要外接電源,這是這三種振動傳感器最大的不同。不同。 2. 就是在磁電式速度傳感器中有就是在磁電式速度傳感器中有運動元件運動元件,所以,所以壽壽命受到影響命受到影響。 3. 電渦流位移傳感器電渦流位移傳感器是非接觸式測量,所以它是非接觸式測量,所以它可以可以適用于高溫或者受污染的對象適用于高溫或者受污染的對象。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 (四)異常振動分析方法(四)異常振動分析方法l分析方法有

44、三種:分析方法有三種:振動總值法,頻譜分析法、振動脈沖振動總值法,頻譜分析法、振動脈沖測量法。測量法。 1. 振動總值法:振動總值法:通過傳感器直接測量,通過傳感器直接測量,以表格或圖形表以表格或圖形表示趨向示趨向,并對照,并對照“ “異常振動判斷基準異常振動判斷基準” ”判別設(shè)備工作是否判別設(shè)備工作是否正常。正常。l振動值振動值可用可用加速度加速度、速度速度或或位移位移來表示,來表示,通常都用振動通常都用振動速度這個參數(shù)速度這個參數(shù)。表。表7-4就是國際標準化組織就是國際標準化組織ISO制定的一制定的一個異常振動判斷基準。個異常振動判斷基準。l可以用振動總值法判別整機或者部件的異常振動,如果

45、可以用振動總值法判別整機或者部件的異常振動,如果要進一步查出異常的原因和位置,就要對振動信號進行要進一步查出異常的原因和位置,就要對振動信號進行頻譜分析。頻譜分析。第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 2. 通過頻譜分析診斷異常振動通過頻譜分析診斷異常振動l可以用振動總值法判別整機或者部件的異常振可以用振動總值法判別整機或者部件的異常振動,如果要進一步動,如果要進一步查出異常的原因和位置查出異常的原因和位置,就,就要對振動信號進行要對振動信號進行頻譜分析頻譜分析。l頻譜分析就是將頻譜分析就是將時域信號變換時域信號變換為為頻域信號頻域信號( (在在時域信號中,橫坐標是時間;而在

46、頻域信號中時域信號中,橫坐標是時間;而在頻域信號中,橫坐標是頻率或圓頻率,橫坐標是頻率或圓頻率。) ),得到頻譜圖,得到頻譜圖,從而獲得信號的頻率從而獲得信號的頻率結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)( (組成信號的各個頻組成信號的各個頻率分量及振動能量在各頻率分量上的分布率分量及振動能量在各頻率分量上的分布) )。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 3. 振動脈沖測量法:振動脈沖測量法:專門用于進行專門用于進行滾動軸承滾動軸承的的磨磨損和損傷損和損傷的故障診斷。的故障診斷。l其原理是利用滾動軸承失效時由于滾道產(chǎn)生點蝕其原理是利用滾動軸承失效時由于滾道產(chǎn)生點蝕、剝落等缺陷使軸承內(nèi)外環(huán)上出現(xiàn)凹痕,每當

47、與、剝落等缺陷使軸承內(nèi)外環(huán)上出現(xiàn)凹痕,每當與滾珠接觸時,都會發(fā)生一個沖擊力,這種沖擊脈滾珠接觸時,都會發(fā)生一個沖擊力,這種沖擊脈沖波經(jīng)設(shè)備本體傳至壓電式傳感器,傳感器輸出沖波經(jīng)設(shè)備本體傳至壓電式傳感器,傳感器輸出的信號峰值,基本上只與脈沖波的幅值有關(guān),對的信號峰值,基本上只與脈沖波的幅值有關(guān),對其他因素相對來說并不敏感,因此當測量系統(tǒng)對其他因素相對來說并不敏感,因此當測量系統(tǒng)對沖擊效應(yīng)進行放大時,不會受普通機器振動的影沖擊效應(yīng)進行放大時,不會受普通機器振動的影響。響。l根據(jù)根據(jù)實際沖擊水平與正常沖擊水平之差實際沖擊水平與正常沖擊水平之差( (即沖擊即沖擊水平增加值水平增加值) )來來判斷軸承性

48、能的好壞判斷軸承性能的好壞。第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 二、噪聲測量法二、噪聲測量法l噪聲:不規(guī)則的機械振動在空氣中引起的振動波噪聲:不規(guī)則的機械振動在空氣中引起的振動波。設(shè)備噪聲能不同程度的反映出用設(shè)備所處的工作設(shè)備噪聲能不同程度的反映出用設(shè)備所處的工作狀態(tài)。利用狀態(tài)。利用噪聲測量噪聲測量及其分析來及其分析來識別設(shè)備故障是識別設(shè)備故障是故障診斷的一種常用方法。故障診斷的一種常用方法。 (一)噪聲測量的主要參數(shù)(一)噪聲測量的主要參數(shù)l進行噪聲測量時,常用進行噪聲測量時,常用聲壓級聲壓級、聲強級聲強級和和聲功率聲功率級級來表示噪聲的強弱;用來表示噪聲的強弱;用頻率或

49、頻譜頻率或頻譜表示噪聲的表示噪聲的成分。成分。l也可用主觀的感覺,例如響度進行測量。也可用主觀的感覺,例如響度進行測量。第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法l1. 聲壓、聲強、聲功率聲壓、聲強、聲功率 ( (1) )聲壓:聲壓:聲波傳播時,空氣質(zhì)點隨之振動所產(chǎn)生的聲波傳播時,空氣質(zhì)點隨之振動所產(chǎn)生的壓力波動而引起的壓強增量。壓力波動而引起的壓強增量。沒有聲波存在時,媒質(zhì)的壓力稱靜壓力,用沒有聲波存在時,媒質(zhì)的壓力稱靜壓力,用Po表示表示。l壓強增量,即聲壓壓強增量,即聲壓P,單位是,單位是Pa。l儀器檢測的聲壓為有效聲壓,是聲壓的均方根值。儀器檢測的聲壓為有效聲壓,是聲壓的均

50、方根值。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 ( (2) )聲強:聲強:單位時間內(nèi),通過垂直于傳播方向單位時間內(nèi),通過垂直于傳播方向上單位面積的聲波能量上單位面積的聲波能量聲強(聲強(W/)。)。 ( (3) )聲功率:聲功率:聲源在單位時間內(nèi)輻射出來的總聲源在單位時間內(nèi)輻射出來的總聲能聲能聲功率(聲功率(W)。)。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 2. 分貝與聲級分貝與聲級l引起聽覺的引起聽覺的可聽聲頻率在可聽聲頻率在2020000Hz之間之間,但在此范圍,但在此范圍內(nèi)的某一聲波可以有不同的聲壓或聲強。內(nèi)的某一聲波可以有不同的聲壓或聲強。l當頻率為

51、當頻率為1000Hz時,正常人耳開始能聽到的聲壓為時,正常人耳開始能聽到的聲壓為210-5 Pa,稱為,稱為聽閾聲壓聽閾聲壓;l頻率為頻率為1000Hz,聲壓為,聲壓為20Pa時,能使人耳開始產(chǎn)生痛感,時,能使人耳開始產(chǎn)生痛感,稱為稱為痛閾聲壓痛閾聲壓。l可見從聽閾到痛閾,聲壓的絕對值數(shù)量級之比為可見從聽閾到痛閾,聲壓的絕對值數(shù)量級之比為1 10 6 ,即相差一百萬倍。,即相差一百萬倍。而從聽閾到痛閾,聲強的絕對值數(shù)量級絕對值之比為而從聽閾到痛閾,聲強的絕對值數(shù)量級絕對值之比為1 1012 ,即相差億萬倍。,即相差億萬倍。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 (1)(1)聲

52、壓級聲壓級(dB)(dB):聲壓與基準聲壓之比的以聲壓與基準聲壓之比的以1010為底為底的對數(shù)的的對數(shù)的2020倍,級是最常用的噪聲測量參數(shù)。倍,級是最常用的噪聲測量參數(shù)。l式中:式中:LpLp 聲壓級;聲壓級; P P 聲壓聲壓(Pa)(Pa); Po Po 基準聲壓,基準聲壓, l基準聲壓基準聲壓PoPo的聲壓級:的聲壓級:0lg20000PPLp第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法l聽閾聲壓級:聽閾聲壓級: 頻率為1000Hz時,對應(yīng)人耳所能聽到的起始聲人耳所能聽到的起始聲壓,稱為聽閾聲壓;其聲壓級為壓,稱為聽閾聲壓;其聲壓級為0 0。 l痛閾聲壓級:痛閾聲壓級: 頻率

53、為頻率為1000Hz1000Hz,聲壓為,聲壓為20P20Pa a時,能使人耳開始時,能使人耳開始產(chǎn)生痛感,稱為痛閾聲壓。其聲壓級為:產(chǎn)生痛感,稱為痛閾聲壓。其聲壓級為:)(12010220lg20lg2050dBPPLp第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 (2 2)聲強級()聲強級(dBdB):):聲強與基準聲強之比的聲強與基準聲強之比的以以1010為底的對數(shù)的為底的對數(shù)的1010倍。倍。 式中:式中:L LI I 聲強級;聲強級; I I 實測聲強;實測聲強; IoIo 基準聲強?;鶞事晱姟基準聲強:最低可聽到的基準聲強:最低可聽到的1000Hz純音聲強,純音聲強,第

54、三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 (3)(3)聲功率級(聲功率級(dBdB):):聲功率與基準聲功率之聲功率與基準聲功率之比的以比的以1010為底的對數(shù)的為底的對數(shù)的1010倍。倍。 式中:式中:Wo 基準功率基準功率 l基準功率:基準功率:l聲功率不能直接測量,根據(jù)測量的聲壓級換算聲功率不能直接測量,根據(jù)測量的聲壓級換算得到。得到。)(lg100dBWWLW)(10120WW (二)噪聲測量儀器(二)噪聲測量儀器 1. 傳聲器傳聲器l( (1) )噪聲測量中,最常使用的儀器是噪聲測量中,最常使用的儀器是傳聲器傳聲器和和聲級聲級計計。l( (2) )傳聲器:作用是將聲能轉(zhuǎn)換

55、成電能,所有傳感傳聲器:作用是將聲能轉(zhuǎn)換成電能,所有傳感器都是把測量的參數(shù)轉(zhuǎn)變成為電的參量或者其他適器都是把測量的參數(shù)轉(zhuǎn)變成為電的參量或者其他適于分析處理的物理量,把聲能轉(zhuǎn)化為電能。于分析處理的物理量,把聲能轉(zhuǎn)化為電能。l( (3) )傳聲器的分類方法有兩種:根據(jù)膜片感受聲傳聲器的分類方法有兩種:根據(jù)膜片感受聲壓情況的不同,根據(jù)膜片振動轉(zhuǎn)換成電能方式的壓情況的不同,根據(jù)膜片振動轉(zhuǎn)換成電能方式的不同。不同。第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 2. 聲級計聲級計l聲級計是聲級計是噪聲測量中使用最為廣泛、最簡便的儀器噪聲測量中使用最為廣泛、最簡便的儀器。它不。它不僅用來測量聲級,

56、還能與各種輔助儀器配合進行頻譜分析僅用來測量聲級,還能與各種輔助儀器配合進行頻譜分析、記錄噪聲的時間特性和測量振動等。、記錄噪聲的時間特性和測量振動等。(1)分類:)分類:聲級計按聲級計按用途用途分為:分為:一般聲級計、脈沖聲級計、積分聲一般聲級計、脈沖聲級計、積分聲級計級計和和噪聲暴露噪聲暴露計計( (噪聲劑量計噪聲劑量計) )等等。聲級計按聲級計按精度精度分為:分為:0型型聲級計,精度最高。聲級計,精度最高。1型型聲級計,是一般用途的精密聲級計。聲級計,是一般用途的精密聲級計。2型型聲級計,一般用途聲級計。聲級計,一般用途聲級計。3型型聲級計,普及型聲級計。聲級計,普及型聲級計。聲級計按其

57、聲級計按其體積體積分為分為臺式聲級計臺式聲級計、便攜式聲級計便攜式聲級計和和袖珍袖珍式聲級計式聲級計。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 (三)故障的噪聲識別方法(三)故障的噪聲識別方法l噪聲超過一定的范圍,超過了正常的范圍,才能判斷可能是噪聲超過一定的范圍,超過了正常的范圍,才能判斷可能是故障。所以根據(jù)噪聲信號的特征量,制定一定限值作為有無故障。所以根據(jù)噪聲信號的特征量,制定一定限值作為有無故障的標準,對于噪聲信號的變異和程度進行判斷有三種標故障的標準,對于噪聲信號的變異和程度進行判斷有三種標準,即絕對標準、相對標準和類比標準。準,即絕對標準、相對標準和類比標準。l在絕

58、對標準中,利用測量的噪聲信號的特征量值與標準特征在絕對標準中,利用測量的噪聲信號的特征量值與標準特征量值進行比較;標準特征量值可能是行業(yè)規(guī)定的,也可能是量值進行比較;標準特征量值可能是行業(yè)規(guī)定的,也可能是國家規(guī)定的。國家規(guī)定的。l在相對標準中,利用測取的噪聲信號的特征量值與正常運行在相對標準中,利用測取的噪聲信號的特征量值與正常運行時的特征量值進行比較;時的特征量值進行比較;l在類比標準中,利用同類設(shè)備在相同工況條件下的噪聲信號在類比標準中,利用同類設(shè)備在相同工況條件下的噪聲信號的特征量值進行比較。的特征量值進行比較。 第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 例:用聽診法對滾動

59、軸承進行監(jiān)測例:用聽診法對滾動軸承進行監(jiān)測l(1)軸承發(fā)出均勻而連續(xù)的)軸承發(fā)出均勻而連續(xù)的“咝咝咝咝”聲,一般表現(xiàn)為軸聲,一般表現(xiàn)為軸承內(nèi)加脂量不足,應(yīng)進行補充。承內(nèi)加脂量不足,應(yīng)進行補充。l (2)軸承在連續(xù)的)軸承在連續(xù)的“嘩嘩嘩嘩”聲中發(fā)出均勻的周期性聲中發(fā)出均勻的周期性“嗬嗬羅羅”聲,由于滾動體和內(nèi)外圈滾道出現(xiàn)傷痕、溝槽、銹蝕聲,由于滾動體和內(nèi)外圈滾道出現(xiàn)傷痕、溝槽、銹蝕斑而引起的。斑而引起的。l(3)軸承發(fā)出不連續(xù)的)軸承發(fā)出不連續(xù)的“梗梗梗梗”,由于保持架或內(nèi)外圈,由于保持架或內(nèi)外圈破裂而引起的。必須立即停機更換軸承。破裂而引起的。必須立即停機更換軸承。l(4)軸承發(fā)出不規(guī)律、不

60、均勻的)軸承發(fā)出不規(guī)律、不均勻的“嚓嚓嚓嚓”聲,由于軸承聲,由于軸承內(nèi)落入鐵屑、砂粒等雜質(zhì)而引起的。內(nèi)落入鐵屑、砂粒等雜質(zhì)而引起的。l(5)軸承發(fā)出連續(xù)而不規(guī)則的)軸承發(fā)出連續(xù)而不規(guī)則的“沙沙沙沙”聲,一般與軸承聲,一般與軸承的內(nèi)圈與軸配合過松或者外圈與軸承孔配合過松有關(guān)系。的內(nèi)圈與軸配合過松或者外圈與軸承孔配合過松有關(guān)系。l(6)軸承發(fā)出連續(xù)刺耳嘯叫聲,由于軸承潤滑不良或缺)軸承發(fā)出連續(xù)刺耳嘯叫聲,由于軸承潤滑不良或缺油造成千摩擦,或滾動體局部接觸過緊。油造成千摩擦,或滾動體局部接觸過緊。第三節(jié)第三節(jié) 設(shè)備故障診斷常用方法設(shè)備故障診斷常用方法 三、溫度測量法三、溫度測量法l設(shè)備中零部件工作位

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