機電設備故障診斷與維修

1、機電設備故障診斷與維修第1頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四第2章 機械設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術 返回章目錄第一節(jié) 概述第二節(jié) 振動監(jiān)測與診斷技術第三節(jié) 噪聲監(jiān)測與診斷技術第四節(jié) 溫度檢測技術第2頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.1 概述機械故障及其分類 機械故障，就是指機械系統(tǒng)（零件、組件、部件或整臺設備乃至一系列的設備組合）因偏離其設計狀態(tài)而喪失部分或全部功能的現(xiàn)象。通常見到發(fā)動機發(fā)動不起來、機床運轉不平穩(wěn)、汽車制動不靈、機器運轉中出現(xiàn)異常的聲音等都是機械故障的表現(xiàn)形式。 依據不同的分類標準，機械故障可以分為很多種，對機械故障進行

2、很好的分類后就能更好的針對不同的故障形式采取相應的對策，常見的故障分類見表2-1 第3頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.1 概述分類依據故障名稱定 義按故障性質分暫時性故障永久性故障按引發(fā)故障的過程速率分突發(fā)性故障漸發(fā)性故障按故障發(fā)生的時期分（設備故障率如圖2-1所示，這種分類方法即按故障發(fā)生的時期分，對設備的維修工作具有重大意義） 早期故障使用期故障后期故障按故障的表現(xiàn)形式分結構型故障參數(shù)型故障按故障機理分磨損腐蝕結構失效系統(tǒng)失效表2-1 常見的機械故障分類第4頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.1 概述圖2-1 設備故障

3、率曲線 第5頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.1 概述2.1.2 機械故障診斷的基本方法及分類 機械故障診斷可以如下分類:1.按診斷參數(shù)分類振動診斷 適用于旋轉機械、往復機械、軸承、齒輪等。溫度診斷 適用于工業(yè)爐窯、熱力機械、電機、電器等。如紅外測溫監(jiān)控技術聲學診斷 適用于壓力容器、往復機械、軸承、齒輪等。如管壁測 厚、聲發(fā)射診斷技術。光學診斷 適用于探測腔室和管道內部的缺陷。如光學探傷法。油液分析、污染診斷 適用于齒輪箱、設備潤滑系統(tǒng)、電力變壓器等。如鐵譜分析技術。壓力診斷 適用于液壓系統(tǒng)、流體機械、內燃機和液力耦合器等。強度診斷 適用于工程結構、起重機械

4、、鍛壓機械等。電參數(shù)診斷 適用于電機、電器、輸變電設備、電工儀表等。第6頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.1 概述2.按目的分:（1）功能診斷（2）運行診斷 對正在運行的設備進行狀態(tài)診斷，了解其故障的情況。3.按周期分:（1）定期診斷 每隔一定時間對監(jiān)測的設備進行測試和分析； （2）連續(xù)診斷 利用現(xiàn)代測試手段對設備連續(xù)進行監(jiān)控和診斷。4.按提取信息的方式分:（1）直接診斷 直接根據主要零件的信息確定設備的狀態(tài)，如主軸的裂紋、管道的壁厚等； （2）間接診斷 利用二次診斷信息來判斷主要零部件的故障，多數(shù)二次診斷信息屬于綜合信息；5.按診斷時所要求的機械運行工況條

5、件分:（1）常規(guī)工況診斷 （2）特殊工況診斷第7頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術 2.2.1 機械振動的基礎知識 機械設備狀態(tài)監(jiān)測中常遇到的振動有：周期振動、近似周期振動、窄帶隨機振動和寬帶隨機振動，以及其中幾種振動的組合。周期振動和近似周期振動屬確定性振動范圍，由簡諧振動及簡諧振動的疊加構成。 1. 簡諧振動 簡諧振動是機械振動中最基本、最簡單的振動形式。其振動位移x與時間t的關系可用正弦曲線表示，表達式為： 式中 ： D：振幅，又稱峰值（mm或）； T：振動的周期，即再現(xiàn)相同振動狀態(tài)的最小時間間隔（s）； ：振動的初相位（rad）

6、。第8頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術2. 實測的機械振動 ：(1) 振幅 振幅表征機械振動的強度和能量，通常以峰值、平均值和有效值表征。1)峰值 Xp表示振幅的單峰值，在實際振動波形中，單峰值表示振動瞬時沖擊的最大幅值。Xp-p表示振幅的雙峰值，又稱峰-峰值，它反映了振動波形的最大偏移量。2)平均值 表示振幅的平均值，是在時間T范圍內設備振動的平均水平，其表達式為： 第9頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術3)有效值 表示振幅的有效值，他表示了振動的破壞能力，是衡量振動能量大小

7、的量。ISO標準規(guī)定，振動速度的方均根值即有效值，為“振動烈度”，作為衡量振動強度的一個標注。其數(shù)學表達式為：(2) 頻率 頻率是振動的重要特征之一。不同的結構、不同的零部件、不同的故障源，則產生不同頻率的機械振動。(3)相位 不同振動源產生的振動信號都有各自的相位。對于兩個振源，相位相同可使振幅疊加，產生嚴重后果；反之，相位相反可能引起振動抵消，起到減振的作用。第10頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術2.2.2 機械振動的信號分析 設備故障診斷的內容包括狀態(tài)監(jiān)測、分析診斷和故障預測三個方面。其具體實施過程可以歸納為以下四個方面。（1）

8、信息采集；（2）信號處理 ；（3）狀態(tài)識別；（4）診斷決策 診斷內容如圖2-2所示 ：圖2-2 設備診斷過程 第11頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄1. 數(shù)字信號采集 機械故障診斷與監(jiān)測所需的各種機械狀態(tài)量（振動、轉速、溫度、壓力等）一般用相應的傳感器換為電信號再進行深處理。通常傳感器獲得的電信號為模擬信號，它是隨時間連接變化的。隨著計算機技術的飛速發(fā)展和普及，信號分析中一般都將模擬信號轉換為數(shù)字信號進行各種計算和處理。（1）采樣 采樣是指將所得到的連續(xù)信號離散為數(shù)字信號，其過程包括取樣和量化兩個步驟。（2）采樣間隔及采樣定理 根據Shannon采樣定理，帶限

9、信號（信號中的頻率成分）不丟失信息的最低采樣頻率為：式中： 原信號中最高頻率成分的頻率。 2.2 振動監(jiān)測與診斷技術第12頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2. 振動信號的幅值域分析 3. 振動信號的時域分析4. 振動信號的頻域分析（1）傅里葉變換（FT） 數(shù)學算法把一個復雜的函數(shù)分解成一系列（有限或無限個）簡單的正弦和余弦波，時域變換成頻域，也就是將一個組合振動分解為它的各個頻率分量，把各次諧波按其頻率大小從低到高排列起來就成了頻譜。按照傅里葉變換的原理，任何一個平穩(wěn)信號（不管如何復雜），都可以分解成若干個諧波分量之和，即:式中： 式中： 直流分量(mm)；諧

10、波分量，單位為mm；k=1,2,2.2 振動監(jiān)測與診斷技術第13頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄時域函數(shù)的傅里葉變換為：相應的時域函數(shù)也可用X(f)的傅里葉逆變換表示為：諧波分量振幅(mm)；基波頻率，即一次諧波頻率；t時間(s)；諧波分量初相角(rad)。2.2 振動監(jiān)測與診斷技術第14頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄 工程中的復雜振動，正是通過傅里葉變換得到頻譜，再以頻譜圖為依據來判斷故障的部位以及故障的嚴重程度的。如圖2-5所示為將采集的時間信號進行傅里葉變換得到相應的頻譜。圖2-5 各種傅里葉變換2.2 振動監(jiān)測與診斷

11、技術第15頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2.3 振動監(jiān)測及故障診斷的常用儀器設備渦流式位移傳感器 渦流式位移傳感器的工作原理，如圖2-6所示。在傳感器的端部有一線圈，線圈中有頻率較高（12MHz）的交變電壓通過。當線圈平面靠近某一導體面時，由于線圈磁通鏈穿過導體，使導體的表面層感應出渦流，而所形成的磁通又穿過原線圈。這樣，原線圈與渦流“線圈”形成了有一定耦合的互感。它將位移的變化線性地轉換成相應的電壓信號以便進行測量。圖2-6 渦流式位移傳感器的工作原理圖 2.2 振動監(jiān)測與診斷技術第16頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄

12、2.2 振動監(jiān)測與診斷技術2. 磁電式速度傳感器 磁電式速度傳感器的工作原理如圖2-8所示，其主要組成部分包括線圈、磁鐵和磁路。磁路里留有圓環(huán)形空氣間隙，而線圈處于氣隙內，并在振動時相對于氣隙運動。磁電式速度傳感器基于電磁感應原理，即當運動的導體在固定的磁場里面切割磁力線時，導體兩端就感應出電動勢。其感應電動勢（傳感器的輸出電壓）與線圈相對于磁力線的運動速度成正比。圖2-8 磁電式速度傳感器的工作原理 第17頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術3. 壓電式加速度傳感器 壓電式加速度傳感器是利用壓電效應制成的機電換能器。某些晶體材料，如天然

13、石英晶體和人工極化陶瓷等，在承受一定方向的外力而變形時，會因內部極化現(xiàn)象而在其表面產生電荷，當外力去掉后，材料又回復不帶電狀態(tài)。這些材料能將機械能轉換成電能的現(xiàn)象稱為壓電效應，利用材料壓電效應制成的傳感器稱為壓電式傳感器。目前用于制造壓電式加速度傳感器的材料主要分為壓電晶體和壓電陶瓷兩大類。當壓電式傳感器承受機械振動時，在它的輸出端能產生與所承受的加速度成正比例的電荷或電壓量。與其它種類傳感器相比，壓電式傳感器具有靈敏度高、頻率范圍寬、線性動態(tài)范圍大、體積小等優(yōu)點，因此成為振動測量的主要傳感器形式。 第18頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷

14、技術 常見的壓電式加速度傳感器結構如圖2-9所示。壓電元件在正應力及切應力作用之下都能在極化面上產生電荷，因此在結構上有中心壓縮式和剪切式兩種類型。圖2-9 壓電式加速度傳感器的典型結構(a) 周邊壓縮式 (b)中心壓縮式 (c) 倒置中心壓縮式 (d)剪切式1機座 ；2壓電元件； 3質量塊； 4預緊彈簧； 5輸出引線 第19頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術4. 記錄儀器 記錄儀用來記錄和顯示被測振動隨時間的變化曲線（時域波形）或頻譜圖。如電子示波器、光電示波器、磁帶記錄儀、X-Y記錄儀、電平記錄儀等。對于測量沖擊和瞬態(tài)過程，可采用記

15、憶式示波器和瞬態(tài)記錄儀。 5. 振動監(jiān)測及分析儀器（1）設備簡易診斷儀器。簡易診斷儀器通過測量振動幅值的部分參數(shù)，對設備的狀態(tài)作出初步判斷。這種儀器體積小，價格便宜，易于掌握，適合由工段、班組一級來組織實施進行日常測試和巡檢。按其功能可分為：振動計、振動測量儀和沖擊振動測量儀等。（2）振動信號分析儀。信號分析儀種類很多，一般由信號放大、濾波、A/D轉換、顯示、存儲、分析等部分組成，有的還配有軟盤驅動器，可以與計算機進行通信。（3）離線監(jiān)測與巡檢系統(tǒng)。離線監(jiān)測與巡檢系統(tǒng)一般由傳感器、采集器、監(jiān)測診斷軟件和微機組成，有時也稱為設備預測維修系統(tǒng)。 第20頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44

16、分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術（5）網絡化在線巡檢系統(tǒng)。網絡化在線巡檢系統(tǒng)由固定安裝的振動傳感器、現(xiàn)場數(shù)據采集模塊、監(jiān)測診斷軟件和計算機網絡等組成，也可直接連接在監(jiān)測保護系統(tǒng)之后。 （6）高速在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)。對于石化、冶金、電力等行業(yè)的關鍵設備的重要部件可采用高速在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，對各個通道的振動信號連續(xù)、并行地進行監(jiān)測、分析和診斷。 （7）故障診斷專家系統(tǒng)。診斷的專家系統(tǒng)是一種基于人工智能的計算機診斷系統(tǒng)，能夠模擬故障診斷專家的思維方式，運用已有的診斷理論和專家經驗，對現(xiàn)場采集到的數(shù)據進行處理、分析和推斷，并能在實踐中不斷修改、補充和完善知識庫，提高診斷專家系統(tǒng)的性能和

17、水平。 第21頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術2.2.4 實施現(xiàn)場振動診斷的步驟 通觀振動診斷的全過程，診斷步驟可概括為3個環(huán)節(jié)，即：準備工作、診斷實施、決策與驗證。 1確定、了解診斷對象 診斷的對象就是機器設備。根據企業(yè)自身的生產特點以及各類設備的實際特點、組成情況，有重點地選定作為診斷對象的設備。一般來說，這些設備應該是如下幾種情況。 稀有、昂貴、大型、精密、無備臺的關鍵設備。 連續(xù)化、快速化、自動化、流程化程度高的設備 一旦發(fā)生故障可能造成很大經濟損失，或是環(huán)境污染，或是人身傷亡事故等影響的設備。 故障率高的設備 第22頁，共5

18、5頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術 在確定了診斷對象的范圍后，在實施設備診斷之前，必須對每臺診斷對象的各個方面有充分的認識了解，就像醫(yī)生治病必須熟悉人體的構造一樣，有很多企業(yè)的故障診斷從業(yè)人員在對本企業(yè)設備進行診斷時往往比信號分析專家更準確，就是因為他們做到了對現(xiàn)場設備了如指掌。所以了解診斷對象是開展現(xiàn)場診斷的第一步。 概括起來,對一臺列為診斷對象的設備要著重掌握5個方面的內容：（1）設備的結構組成對設備的結構主要掌握兩點： 搞清楚設備的基本組成部分及其連接關系。 必須查明各主要零件（特別是運動零件）的型號、規(guī)格、結構參數(shù)及數(shù)量等，并在結構圖上

19、標明，或另予說明。第23頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術（2）機器的工作原理和運行特性主要要了解以下內容： 各主要零部件的運動方式：旋轉運動還是往復運動。 機器的運動特性：平穩(wěn)運動還是沖擊性運動。 轉子運動速度：低速（600r/min）、中速（6006000 r/min）還是高速（6000 r/min）；勻速還是變速。 機器正常運行時及振動測量時的工況參數(shù)值，如：排出壓力、流量、轉速、溫度、電流、電壓等。（3）機器的工作條件主要了解以下幾項： 載荷性質：均載、變速還是沖擊負載 工作介質：有無塵埃、顆粒性雜質或腐蝕性氣體。 周圍環(huán)境：有

20、無嚴重的干擾（或污染）源存在，如振源、熱源、粉塵等。（4）設備基礎形式及狀況：搞清楚是剛性基礎還是彈性基礎。（5）主要技術檔案資料第24頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術2.確定診斷方案 在對診斷對象全面了解的基礎上，接著就要確定具體的診斷方案。診斷方案正確與否，關系到能否獲得必要充分的診斷信息，必須慎重對待。一個比較完整的現(xiàn)場振動診斷方案應包括下列內容。（1）選擇測點測點就是機器上被測量的部位，它是獲取診斷信息的窗口。測點選擇正確與否，關系到能否獲得人們所需要的真實完整的狀態(tài)信息。只有在對診斷對象充分了解的基礎上，才能根據診斷目的恰當

21、地選擇測點。 測點應滿足下列要求。 對振動反應敏感。 信息豐富。 適應診斷目的。 符合安全操作要求。 適于安置傳感器。第25頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術 有些設備的振動特性有明顯的方向性，不同方向的振動信號也往往包含著不同的故障信息。因此，每一個測點一般都應測量3個方位，即水平方向、垂直方向和軸向，如圖2-11所示。測點一經確定后，就要經常在同一點進行測定。這要求必須在每個測點的3個測量方位處作出永久性標記，如使用油漆或打上樣沖眼，或加工出固定傳感器的螺孔。尤其對于環(huán)境條件差的場合，這一點更加重要，在測高頻振動時，曾經出現(xiàn)過測定點

22、偏移幾毫米后，測定值相差6倍的情況。 圖2-11 測點的3個測量方向第26頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術（2）預估頻率和振幅 振動測量前，對所測振動信號的頻率范圍和幅值大小要作一個基本的估計，為選擇傳感器、測量儀和測量參數(shù)、分析頻帶提供依據，同時防止漏檢某些可能存在的故障信號而造成誤判或漏診。（3）選擇與安裝傳感器 用于測量振動的傳感器有3種，一般都是根據所測量的參數(shù)類別選用：測量位移采用渦流式位移傳感器，測量速度采用電動式速度傳感器，測量加速度采用壓電式加速度傳感器。 表2-4是壓電式加速度傳感器幾種常用安裝形式的性能比較，其中采

23、用螺紋連接測試結構最為理想。但在現(xiàn)場實際測量時，尤其是對于大范圍的普查測試，由于采用永久磁座安裝最簡便且性能適中，因此是最常用的方法。 第27頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術安裝方法及頻響范圍（3dB）優(yōu)點缺點手持鋼探桿：11000Hz手持鋁探桿：1700Hz附著快速適用各種表面頻率范圍有限注意手持方法磁座：12000Hz附著快速頻率范圍有限機器上須有鐵磁性表面，該表面必須干凈螺紋連接：110000Hz可用頻率范圍寬測量重現(xiàn)性最佳需有螺孔接頭，費時間表2-4 壓電式加速度傳感器常用安裝方法及特點 第28頁，共55頁，2022年，5月2

24、0日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術3進行振動測量與信號分析 在確定了診斷方案（目前的頻譜分析儀還包括建立監(jiān)測數(shù)據庫、設置巡檢路線等步驟）之后，根據診斷目的對設備進行各項參數(shù)測量。在所測量參數(shù)中必須包括標準中所采用的參數(shù)，以便在作狀態(tài)識別時使用。如果沒有特殊情況，每個測點必須測量水平、垂直和軸向3個方向的振動值。4實施狀態(tài)判別 根據測量數(shù)據和信號分析所得到的信息，對設備狀態(tài)作出判斷。首先判斷它是否正常，然后對存在異常的設備作進一步分析，指出故障的原因、部位和程度。對那些不能用簡易診斷解決的疑難故障，須動用精密手段加以確診。5作出診斷決策 通過測量分析、狀態(tài)識別等幾個程序

25、，弄清了設備的實際狀態(tài)，為處理決策創(chuàng)造了條件。這時應當提出處理意見，或是繼續(xù)運行，或是停機修理。對需要修理的設備，應當指出修理的具體內容，如待處理的故障部位、所需要更換的零部件等。6檢查驗證第29頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術2.2.5 軸承故障的振動診斷 滾動軸承是旋轉機械中應用最為廣泛的機械零件，它的工作好壞對機器的工作狀態(tài)有很大影響，其缺陷會導致設備產生異常振動和噪聲，甚至造成設備損壞。1. 滾動軸承的常見故障（1）磨損（2）疲勞 （3）壓痕（4）腐蝕 （5）電蝕（6）破裂 （7）膠合（粘著）（8）保持架損壞2. 滾動軸承振動

26、信號的頻率特征 第30頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術 如圖2-12所示為滾動軸承的典型結構。假設滾道面與滾動體之間無相對滑動，承受徑向、軸向載荷時各部分無變形，外圈固定，則滾動軸承工作時的特征頻率如下：(1) 轉動頻率 滾動軸承工作時多數(shù)內圈轉動，也可能外圈轉動，但外圈轉動時由于帶動滾珠的線速度大，故軸承的壽命約減少1/3。轉動頻率 可由它們的轉速n(r/min) 求得：(2) 滾動體自轉頻率 (3) 滾動體公轉頻率（即保持架的轉動頻率）第31頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技

27、術（4）滾動體通過內圈的一個缺陷時的沖擊振動頻率（5）滾動體通過外圈的一個缺陷時的沖擊振動頻率式中 D滾動體節(jié)徑（即滾動體中心所在圓的直徑）（mm）； d滾動體直徑（mm）； z滾動體數(shù)目； 接觸角。第32頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術圖2-12 滾動軸承的典型結構 第33頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術3.滾動軸承的振動測量4. 振動信號分析診斷方法 滾動軸承的振動信號分析故障診斷方法和精密診斷方法兩種。（1）滾動軸承故障的簡易診斷法 ： 在利用振動對滾動軸承進行簡易診斷

28、的過程中，通常是將測得的振幅值（峰值、有效值等）與預先給定的某種判定標準進行比較，根據實測的振幅值是否超出了標準給出的界限來判斷軸承是否出現(xiàn)了故障，以決定是否需要進一步進行精密診斷。 振幅值監(jiān)測。 峰值系統(tǒng)監(jiān)測。 峭度系數(shù)檢測。 沖擊脈沖法（SPM法）。 共振調解法（IFD法）第34頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術(2) 滾動軸承故障的精密診斷法 滾動軸承的振動頻率成分十分豐富，既含有低頻成分，又含有高頻成分，而且每一種特定的故障都對應有特定的頻率成分。 低頻信號分析法。 中、高頻信號絕對值分析法。第35頁，共55頁，2022年，5月

29、20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術齒輪故障的振動診斷 齒輪故障診斷的困難在于信號在傳遞中所經的環(huán)節(jié)較多（齒輪-軸-軸承-軸承座-測點），高頻信號在傳遞中基本喪失，故需借助于較為細致的信號分析技術達到提高信噪比和有效地提取故障特征的目的。這一過程很難在一個簡單儀器中實現(xiàn)，所以到目前為止，還沒有專門的齒輪診斷儀問世。1. 齒輪的異常及常見失效形式齒輪的異常通常包括以下三個方面：（1）制造誤差 (3)齒輪的損傷（2）裝配誤差 第36頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術2. 齒輪振動信號的頻率特征 振動和噪聲信號是齒輪

30、故障特征信息的載體，目前能夠通過各種振動信號傳感器、放大器及其他測量儀器測量出齒輪箱的振動和噪音信號，通過各種分析與識別仍然是最為有效的方法。但也應看到，在許多情況下，從齒輪的嚙合波形也可以直接觀察出故障。 (1) 嚙合頻率 （2）齒輪振動信號的調制 （3）齒輪振動信號中的其它成分3. 齒輪的振動測量4. 齒輪的簡易診斷方法第37頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術旋轉機械常見故障的振動診斷 旋轉機械是指那些主要功能是有旋轉動作來完成的機械,例如離心式壓力機、汽輪機、鼓風機、離心機、發(fā)電機、離心泵等。由于轉子、軸承、殼體、聯(lián)軸體、密封和基

31、地等部分的結構、加工及安裝方面的缺陷，使機械在運行中會產生振動；機械運行過程中，由于運行、操作、環(huán)境等方面的原因所造成的機械狀態(tài)的劣化，也會表現(xiàn)為振動的異常。 （1）轉子不平衡 在旋轉機械的各種異?，F(xiàn)象中，由于不平衡造成的振動的情形占有很高的比例。由轉子質量中心和旋轉中心之間的物理差異所引起的不平衡一般可分以下三種形式： 靜不平衡。 動不平衡。 偶不平衡。第38頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.2 振動監(jiān)測與診斷技術（2）轉子軸線不對中 旋轉機械在安裝時應保證良好的對中，即連接的轉子中心線為一條連續(xù)的直線，并且軸承標高應能適應轉子軸心曲線運轉的要求，否則轉子

32、軸線會產生不對中。旋轉機械因對中不良可引起多種故障： 導致動、靜部件磨損，引起轉軸熱彎曲。 改變軸系臨界轉速，使軸系振型變化或引起共振。 使軸承載荷分配不均，惡化軸承工作狀態(tài)，引起半速渦動或油膜振蕩，甚至引起軸瓦升溫，燒毀軸瓦。（3）機械松動 （4）油膜渦動和油膜振蕩第39頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.3噪聲監(jiān)測與診斷技術 機器運行過程中所產生的振動和噪聲是反映機器工作狀態(tài)的診斷信息的重要來源。只要抓住所研究的機器零部件的生振發(fā)聲的機理和特征，就可對機器的狀態(tài)進行診斷。在機械設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術中，噪聲監(jiān)測也是較常用的方法之一。2.3.1 噪聲測量

33、 聲音的主要特征量為聲壓、聲強、頻率，質點振速和聲功率等，其中聲壓和聲強是兩個主要參數(shù)，也是測量的主要對象。 隨著計算機技術的迅速發(fā)展，在機器噪聲監(jiān)測技術中，廣泛用FFT分析儀器進行實時的聲源頻譜分析。另外還采用了雙話筒互譜技術進行聲強測量，利用聲強的方向性進行故障定位和現(xiàn)場條件下的聲功率級的確定。1.噪聲測量用的傳聲器第40頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.3噪聲監(jiān)測與診斷技術 傳聲器按機械能轉換成電能的方式不同，分為電容式傳聲器（其結構如圖2-16所示）、壓電式傳聲器（如圖2-17所示）和駐極體式傳聲器。 圖2-16電容式傳聲器結構簡圖圖 2-17 壓電

34、式傳聲器結構簡圖 2.聲級計 聲級計是現(xiàn)場噪音測量中最基本的噪音測量儀器，可直接測量出聲壓級。一般由傳聲器、輸入放大器、計權網絡、帶通濾波器、輸出放大器、檢波器和顯示裝置所組成 第41頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.3噪聲監(jiān)測與診斷技術 噪聲源與故障源識別 噪聲檢測的一項重要內容就是通過噪聲測量和分析來確定機器設備故障的部位和程度。首先必須尋找和估計噪聲源，進而研究其頻率組成和各分量的變化情況。從中提取機器運行狀況的信息。噪聲識別的方法很多、從復雜程度、精度高低以及費用大小等方面均有很多大差別，這里介紹幾種現(xiàn)場實用的識別方法。1.主觀評價和估計方法2.近場

35、測量法3.表面振速測量法4.頻譜分析法5.聲強法第42頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.3噪聲監(jiān)測與診斷技術 2.4 溫度檢測技術溫度測量基礎1.溫度與溫標(1) 溫度 溫度是一個很重要的物理量，他表示物體的冷熱程度，也是物體分子運動平均動能大小的標志。(2) 溫標 用來量度物體溫度高低的標準尺度叫作溫度標尺，簡稱溫標。 2.溫度測量方式溫度測量方式可分為接觸式與非接觸式兩類。3.常用的溫度檢測儀表、儀器常見測溫儀表見表2-7。 第43頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.3噪聲監(jiān)測與診斷技術 測溫方式分類名稱作用原理接觸測溫

36、膨脹式溫度計：液體式、固體式液體或固體受熱膨脹壓力表溫度計：液體式、氣體式、蒸氣式封閉的固體容積中的液體、氣體或某種液體的飽和蒸氣受熱體積膨脹或壓力變化電阻溫度計導體或半導體受熱電阻變化熱電偶溫度計物體的熱電性質非接觸測溫光電高溫計物體的熱輻射光學高溫計紅外測溫儀紅外熱像儀紅外熱電視表2-7 測溫儀表、儀器分類表 第44頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.3噪聲監(jiān)測與診斷技術 接觸式溫度測量常用于設備診斷的接觸式溫度檢測儀表有下列幾種：1.熱膨脹式溫度計這種溫度計是利用液體或固體熱脹冷縮的性質制成的，如水銀溫度計、雙金屬溫度計、壓力表式溫度計等。2.電阻式溫度

37、用于電阻式溫度計的感溫元件有金屬絲電阻及熱敏電阻。（1）金屬絲電阻溫度計 常用的測溫電阻絲材料有鉑、銅、鎳（2）半導體熱敏電阻溫度計 半導體熱敏電阻通常是用鐵，錳，鎳，鋁，鈦，鎂，銅等一些金屬的氧化物做原料制成，也常用它們的碳酸鹽，硝酸鹽和氯化物等做原料制成。它的阻值隨溫度升高而降低，具有負的溫度系數(shù)。 第45頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.3噪聲監(jiān)測與診斷技術 3.熱電偶溫度計 熱電偶溫度計由熱電偶、電測儀表和連接導線所組成，廣泛地用于300-1300溫度范圍內的測溫。（1）熱電偶測溫的基本原理 由兩種不同的導體（或半導體）A、B組成的閉合回路中，如果使兩個接點處于不同的溫度，回路就會出現(xiàn)電動勢，稱為熱電勢，這一現(xiàn)象即是熱電效應，組成的器件為熱電偶。 組成熱電偶的兩種導體，稱為熱電極。通常把一端稱為自由端、參考點或冷端，而另一端稱為工作端、測量端或熱端。如圖2-24所示。圖2-24 熱電極 第46頁，共55頁，2022年，5月20日，3點44分，星期四返回章目錄2.3噪聲監(jiān)測與診斷技術 (2)標準化熱電偶 所謂標準化熱電偶是指制造工藝比較成熟、應用廣泛、能成批生產、性能優(yōu)良而穩(wěn)定并已列入工業(yè)標準化文件中的熱電偶。(3)非標準化熱電偶 非接觸式測溫 隨著生產和科學技術