設(shè)備檢測技術(shù)與故障診斷

1、標題標題熱軋設(shè)備加粗班組：李朝全熱軋設(shè)備加粗班組：李朝全 標題一、設(shè)備監(jiān)測技術(shù)與故障診斷的基本概念一、設(shè)備監(jiān)測技術(shù)與故障診斷的基本概念o設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是在基本不拆卸的情況下通過掌握設(shè)備設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是在基本不拆卸的情況下通過掌握設(shè)備過去和現(xiàn)在運行中的狀態(tài)量過去和現(xiàn)在運行中的狀態(tài)量,判斷有關(guān)異?；蚬收系脑蚣邦A(yù)測對判斷有關(guān)異常或故障的原因及預(yù)測對將來的影響將來的影響,從而找出必要對策的技術(shù)。從而找出必要對策的技術(shù)。o它是在動態(tài)情況下它是在動態(tài)情況下,利用機械設(shè)備劣化進程中產(chǎn)生的信息即振動、利用機械設(shè)備劣化進程中產(chǎn)生的信息即振動、噪聲、壓力、溫度、流量、潤滑狀態(tài)及其他指標等來進行狀

2、態(tài)分噪聲、壓力、溫度、流量、潤滑狀態(tài)及其他指標等來進行狀態(tài)分析和故障診斷析和故障診斷;是一門綜合性技術(shù)是一門綜合性技術(shù),涉及傳感器及測試技術(shù)、電子學、涉及傳感器及測試技術(shù)、電子學、信號處理、識別理論、計算機技術(shù)以及人工智能、專家系統(tǒng)等多信號處理、識別理論、計算機技術(shù)以及人工智能、專家系統(tǒng)等多種基礎(chǔ)學科和技術(shù)學科種基礎(chǔ)學科和技術(shù)學科,是對這些基礎(chǔ)理論的綜合利用。是對這些基礎(chǔ)理論的綜合利用。標題二、設(shè)備監(jiān)測技術(shù)與故障診斷的發(fā)展及現(xiàn)狀二、設(shè)備監(jiān)測技術(shù)與故障診斷的發(fā)展及現(xiàn)狀o美國最早開展機械故障診斷技術(shù)的研究。早在美國最早開展機械故障診斷技術(shù)的研究。早在1967年年,美國就成立了機械故障美國就成立了機

3、械故障預(yù)防小組預(yù)防小組(MFPG),開始有組織有計劃地對機械診斷技術(shù)進行專題研究開始有組織有計劃地對機械診斷技術(shù)進行專題研究,并成功并成功的運用于航天、航空、軍事等行業(yè)的機械設(shè)備中。的運用于航天、航空、軍事等行業(yè)的機械設(shè)備中。o日本在鋼鐵、化工、鐵路等民用工業(yè)部門的診斷技術(shù)方面發(fā)展很快日本在鋼鐵、化工、鐵路等民用工業(yè)部門的診斷技術(shù)方面發(fā)展很快,并具有較并具有較高水平。高水平。o丹麥在機械振動監(jiān)測診斷和聲發(fā)射監(jiān)測儀器方面具有較高水平。丹麥在機械振動監(jiān)測診斷和聲發(fā)射監(jiān)測儀器方面具有較高水平。o我國在機械故障診斷技術(shù)方面的研究和應(yīng)用始于二十世紀八十年代故障診斷我國在機械故障診斷技術(shù)方面的研究和應(yīng)用始

4、于二十世紀八十年代故障診斷研究機構(gòu)的組建。其發(fā)展經(jīng)歷了從簡易診斷到精密診斷研究機構(gòu)的組建。其發(fā)展經(jīng)歷了從簡易診斷到精密診斷,從一般診斷到智能診從一般診斷到智能診斷斷,從單機診斷到網(wǎng)絡(luò)診斷的過程。與國外發(fā)達國家相比從單機診斷到網(wǎng)絡(luò)診斷的過程。與國外發(fā)達國家相比,我國雖然在理論上我國雖然在理論上跟蹤較緊跟蹤較緊,但總體而言但總體而言,在機械設(shè)備診斷的可靠性等方面仍有一定差距。在機械設(shè)備診斷的可靠性等方面仍有一定差距。標題三、故障診斷與監(jiān)測技術(shù)的分類三、故障診斷與監(jiān)測技術(shù)的分類o按照診斷方法的完善程度可分為：簡易診斷和精密診斷按照診斷方法的完善程度可分為：簡易診斷和精密診斷o（1）簡易診斷）簡易診斷

5、o 對設(shè)備有無故障及故障嚴重程度做出初步判斷，例如：鞍鋼對設(shè)備有無故障及故障嚴重程度做出初步判斷，例如：鞍鋼“五感點檢五感點檢法法”、上海容知便攜式點檢儀，鞍鋼目前處于簡易診斷階段。、上海容知便攜式點檢儀，鞍鋼目前處于簡易診斷階段。o（2）精密診斷）精密診斷o 在簡易診斷基礎(chǔ)上，對故障的部位、類別、原因、發(fā)展趨勢、做出準確在簡易診斷基礎(chǔ)上，對故障的部位、類別、原因、發(fā)展趨勢、做出準確的判斷和預(yù)報。的判斷和預(yù)報。 精密診斷使用的儀器設(shè)備有：精密診斷使用的儀器設(shè)備有： 1）精密的分析診斷儀器）精密的分析診斷儀器 2）以計算機為基礎(chǔ)的多功能診斷檢測、診斷系統(tǒng)）以計算機為基礎(chǔ)的多功能診斷檢測、診斷系統(tǒng)

6、 3）專家系統(tǒng)（專家知識和推理存入計算機）專家系統(tǒng)（專家知識和推理存入計算機） 4）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（人工智能判斷、處理）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（人工智能判斷、處理）標題四、設(shè)備故障診斷過程四、設(shè)備故障診斷過程設(shè)備設(shè)備信息采集信息采集信息處理信息處理狀狀態(tài)態(tài)識識別別診斷決策診斷決策故障檔案故障檔案人工智能人工智能正常正常異常異常標題五、常用的檢測與診斷技術(shù)五、常用的檢測與診斷技術(shù)o一、振動分析法：一、振動分析法：o（1）用途：回轉(zhuǎn)機械故障診斷）用途：回轉(zhuǎn)機械故障診斷o（2）意義：）意義：設(shè)備發(fā)生故障時會通過振動反應(yīng)出來（例如振幅變大），振動振動信號包含了豐富的機械運行狀態(tài)信息，且信號易于拾取便于在不影響機器

7、運信號包含了豐富的機械運行狀態(tài)信息，且信號易于拾取便于在不影響機器運行的情況下實行在線監(jiān)測和診斷。行的情況下實行在線監(jiān)測和診斷。o（3）回轉(zhuǎn)機械常見故障：）回轉(zhuǎn)機械常見故障：o不平衡：質(zhì)量中心偏離轉(zhuǎn)動中心不平衡：質(zhì)量中心偏離轉(zhuǎn)動中心 o不對中：軸線不平行或不重合不對中：軸線不平行或不重合 o松動松動o齒輪故障齒輪故障o軸承故障軸承故障o電機故障電機故障標題不平衡時的振動時域波形和頻譜不平衡時的振動時域波形和頻譜標題不對中時的振動時域波形和頻譜不對中時的振動時域波形和頻譜標題松動時的振動時域波形和頻譜松動時的振動時域波形和頻譜標題（4）振動分析方法：）振動分析方法：1 1、時域時域波形分析法波形

8、分析法時域波形中出現(xiàn)明顯的沖擊信號，齒輪箱故障嚴重。時域波形中出現(xiàn)明顯的沖擊信號，齒輪箱故障嚴重。 標題2、頻率分析法、頻率分析法標題3、統(tǒng)計分析法、統(tǒng)計分析法標題o二、油液分析法二、油液分析法o（1）用途：）用途：o1）潤滑油品的合理選用及質(zhì)量監(jiān)督；）潤滑油品的合理選用及質(zhì)量監(jiān)督；o2）監(jiān)測設(shè)備潤滑與磨損狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)造成潤滑故障的原因。）監(jiān)測設(shè)備潤滑與磨損狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)造成潤滑故障的原因。o3）指導(dǎo)科學維護及改善設(shè)備潤滑。）指導(dǎo)科學維護及改善設(shè)備潤滑。o（2）意義：檢測油品質(zhì)量好壞，及時了解設(shè)備的潤滑狀態(tài)，科學指）意義：檢測油品質(zhì)量好壞，及時了解設(shè)備的潤滑狀態(tài)，科學指導(dǎo)設(shè)備維護，提高設(shè)備運行的可靠

9、性。導(dǎo)設(shè)備維護，提高設(shè)備運行的可靠性。o（3）油液分析的具體方法：）油液分析的具體方法：標題o1)1)光譜分析光譜分析oA)A)發(fā)射光譜分析發(fā)射光譜分析o 用于分析油中所含金屬的種類和數(shù)量。油品添加劑自身帶來的元素有ca、Ba、P等,摩擦副表面產(chǎn)生的磨損顆粒混入油中使油中Fe、Al、Pb、Cr、Cu等元素明顯增加。oB)B)紅外光譜分析紅外光譜分析o 紅外光譜監(jiān)測項目包括氧化值、硝堿值、總堿值、水分、積碳、燃油稀釋等十余項，分析的結(jié)果準確、快速、有效。o2 2）鐵譜分析）鐵譜分析o利用鐵譜分析可直接分析油中金屬顆粒的尺寸、形態(tài)、顏色、數(shù)量及分布狀況等。標題 用上圖方法取樣后，通過鐵譜片讀數(shù)儀和

10、鐵譜顯微鏡便可分析鐵譜片上用上圖方法取樣后，通過鐵譜片讀數(shù)儀和鐵譜顯微鏡便可分析鐵譜片上微粒的尺寸，形狀和顏色，分析微粒的成分，判斷磨損的類型和來源。微粒的尺寸，形狀和顏色，分析微粒的成分，判斷磨損的類型和來源。標題o3)3)磁塞檢查法磁塞檢查法o 用帶磁性的塞頭，插入潤滑系統(tǒng)管道，收集油液中的微粒，取出后用讀數(shù)用帶磁性的塞頭，插入潤滑系統(tǒng)管道，收集油液中的微粒，取出后用讀數(shù)顯微鏡直接觀察微粒的大小、數(shù)量、形狀，判斷機械零件的磨損狀態(tài)顯微鏡直接觀察微粒的大小、數(shù)量、形狀，判斷機械零件的磨損狀態(tài)。該該方法直接簡單，但只能檢測大微?？煽啃缘汀Ｏ聢D為上述三種方法的微粒測方法直接簡單，但只能檢測大微粒

11、可靠性低。下圖為上述三種方法的微粒測量范圍。量范圍。標題o三、紅外檢測法三、紅外檢測法o（1）用途：測溫、檢測板坯位置、紅外熱電視）用途：測溫、檢測板坯位置、紅外熱電視o（2）優(yōu)點：非接觸式測量、響應(yīng)速度快）優(yōu)點：非接觸式測量、響應(yīng)速度快o（3）1580應(yīng)用：應(yīng)用：紅外測溫儀檢測設(shè)備溫度（通過溫升判斷設(shè)備故障）、紅外測溫儀檢測設(shè)備溫度（通過溫升判斷設(shè)備故障）、板坯溫度、判斷板坯位置。板坯溫度、判斷板坯位置。標題o四、超聲波檢測法四、超聲波檢測法o（1）用途：）用途：高壓水、液壓管道檢測，以判斷腐蝕情況和腐蝕位置。o（2）優(yōu)點：精確度高、使用方便、對材料雜質(zhì)不敏感）優(yōu)點：精確度高、使用方便、對材

12、料雜質(zhì)不敏感o（3 3）超聲波探傷方法）超聲波探傷方法: :o 1) 1)脈沖反射法脈沖反射法o 超聲波以持續(xù)極短的時間發(fā)射脈沖到被檢試件內(nèi)，根據(jù)反射波來超聲波以持續(xù)極短的時間發(fā)射脈沖到被檢試件內(nèi)，根據(jù)反射波來檢測試件缺陷的方法。檢測試件缺陷的方法。o 2 2）穿透法）穿透法o 依據(jù)脈沖波或連續(xù)波穿透試件之后的能量變化來判斷缺陷情況。依據(jù)脈沖波或連續(xù)波穿透試件之后的能量變化來判斷缺陷情況。o 3）共振法）共振法o 用相鄰的兩個共振頻率之差用相鄰的兩個共振頻率之差,計算出試件厚度計算出試件厚度標題o五、遠程故障診斷系統(tǒng)五、遠程故障診斷系統(tǒng)o 遠程設(shè)備故障診斷技術(shù)是傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計

13、算機技術(shù)遠程設(shè)備故障診斷技術(shù)是傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)想結(jié)合的一種新型診斷技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)想結(jié)合的一種新型診斷技術(shù)o(1)(1)優(yōu)點：優(yōu)點：智能化實時監(jiān)控、智能化實時監(jiān)控、 效率高、安全可靠、便于共享，是實現(xiàn)無人點效率高、安全可靠、便于共享，是實現(xiàn)無人點檢的必備技術(shù)。檢的必備技術(shù)。 （2 2）涉及的技術(shù)：）涉及的技術(shù)：傳感器及測試技術(shù)、電子學、信號處理、識別理論、計算傳感器及測試技術(shù)、電子學、信號處理、識別理論、計算機技術(shù)以及人工智能、專家系統(tǒng)等。機技術(shù)以及人工智能、專家系統(tǒng)等。 （3 3）基本原理圖）基本原理圖（如下圖所示）標題標題（4 4）舉例：武鋼軋機齒輪

14、箱遠程監(jiān)測診斷系統(tǒng)）舉例：武鋼軋機齒輪箱遠程監(jiān)測診斷系統(tǒng)武鋼軋機遠程監(jiān)測診斷系統(tǒng)原理圖武鋼軋機遠程監(jiān)測診斷系統(tǒng)原理圖標題A A）武鋼軋機齒輪箱遠程監(jiān)測系統(tǒng)工作原理：）武鋼軋機齒輪箱遠程監(jiān)測系統(tǒng)工作原理： 通過加速度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器分別采集振動信號、轉(zhuǎn)速通過加速度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器分別采集振動信號、轉(zhuǎn)速信號、溫度信號；通過信息預(yù)處理儀對所采集的信號進行處理，除去干擾信信號、溫度信號；通過信息預(yù)處理儀對所采集的信號進行處理，除去干擾信號，通過號，通過A/DA/D轉(zhuǎn)換卡將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號以便計算機識別；通過計算機轉(zhuǎn)換卡將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號以便計算機識別；通過計算機

15、將采集的信號將采集的信號顯示出來，當振動值、轉(zhuǎn)速、溫度超過設(shè)定值時自動報警，并顯示出來，當振動值、轉(zhuǎn)速、溫度超過設(shè)定值時自動報警，并提供頻譜分析等功能。提供頻譜分析等功能。B B）監(jiān)控界面圖）監(jiān)控界面圖（如下圖所示）（如下圖所示）標題標題標題（5）我的設(shè)想：）我的設(shè)想：基于基于Internet網(wǎng)的網(wǎng)的1580R1軋機智能化點檢系統(tǒng)研究軋機智能化點檢系統(tǒng)研究R1軋機的動態(tài)信號通過壓力、溫度及其他傳感器采集、經(jīng)過模擬量輸入模塊SM331上傳到PLC，開關(guān)量信號經(jīng)過數(shù)字量輸入模塊SM321上傳到PLC，PLC根據(jù)梯形圖程序?qū)⑤斎胄盘柼幚砗笸ㄟ^SM322輸出模塊傳送到現(xiàn)場執(zhí)行器，從而實現(xiàn)了對R1軋機的自動控制。PLC再將信號以變量的形式通過TCP/IP協(xié)議傳送到PLC的上位機WinCC，在WinCC中將以三維圖形直觀地顯示設(shè)備的運行狀