缺陷檢驗(yàn)與故障診斷第五章

缺陷檢驗(yàn)與故障診斷第五章第五章船機(jī)零件

缺陷檢驗(yàn)和故障診斷

考試大綱:12%

5.1缺陷檢驗(yàn)方法

3‘5.1.1觀察法,聽響法,測(cè)量法與液壓試驗(yàn)法的應(yīng)用

3’5.1.2滲透探傷的原理與應(yīng)用

5.2故障診斷技術(shù)

3‘5.2.1狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的特點(diǎn),區(qū)別與應(yīng)用

3’5.2.2性能參數(shù)監(jiān)控等方法的應(yīng)用

零件缺陷檢驗(yàn):觀察法,聽響法,測(cè)量法與液壓試驗(yàn)法,滲透探傷,磁粉探傷法、射線探傷法、超聲波探傷法,渦流探傷法,聲發(fā)射探傷

船機(jī)故障診斷:工況監(jiān)測(cè),故障診斷(性能參數(shù)分析法,油樣監(jiān)測(cè),噪聲監(jiān)測(cè),振動(dòng)監(jiān)測(cè),紅外監(jiān)測(cè))第一節(jié)船機(jī)零件的缺陷檢驗(yàn)

船機(jī)零件，尤其是重要的零件無(wú)論是制造過(guò)程中，還是使用過(guò)程中，都要進(jìn)行缺陷檢驗(yàn)。檢驗(yàn)是為了查清零件是否有缺陷，發(fā)現(xiàn)缺陷對(duì)零件使用性能的影響，及早消除隱患，以保證船舶動(dòng)力裝置運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性和船舶航行的安全性。在航行條件下，輪機(jī)員使用量具測(cè)量檢查零件的尺寸和形狀變化情況，用聽響法、觀察法和著色法等一般檢驗(yàn)方法來(lái)判定零件的技術(shù)狀態(tài);船舶進(jìn)廠修理時(shí)，對(duì)一些重要零件采用無(wú)損檢驗(yàn)方法更細(xì)致精確地進(jìn)行缺陷檢驗(yàn)。船機(jī)零件缺陷的一般檢驗(yàn)一般檢驗(yàn)主要是采用一般的、傳統(tǒng)的簡(jiǎn)易方法對(duì)零件進(jìn)行檢驗(yàn)，是靠人的感官功能(視、聽、觸、嗅等)或再借助一些簡(jiǎn)單量具、常用工具進(jìn)行監(jiān)測(cè)和判斷。簡(jiǎn)單而實(shí)用，為船上廣泛采用。常用量具（船上廣泛采用）內(nèi)、外千分尺，拐檔表，塞尺。一般檢驗(yàn)：觀察法、聽響法、測(cè)量法、液壓試驗(yàn)法用液壓或氣壓試驗(yàn)的方法：

（0.7MPa,1.5倍工作壓力）較符合工作條件,對(duì)于有較高密封性要求的零部件，檢查裂紋與滲漏現(xiàn)象，有無(wú)內(nèi)部缺陷。二、無(wú)損檢驗(yàn)（NDT）

無(wú)損檢驗(yàn)是在不損壞檢測(cè)對(duì)象的前提下，探測(cè)其內(nèi)部或外表的缺陷(傷痕)的現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)。許多重要設(shè)備的原材料、零部件、焊縫等必須進(jìn)行必要的無(wú)損探傷，無(wú)損檢驗(yàn)在船舶修造中也得到廣泛使用，是產(chǎn)品質(zhì)量控制和管理的重要技術(shù)手段。如對(duì)船體鋼板、焊縫及重要船機(jī)零件進(jìn)行滲透探傷、磁粉探傷、超聲波探傷等。無(wú)損檢驗(yàn)方法有：液體滲透法、磁粉探傷法、射線探傷法、超聲波探傷法渦流探傷法。無(wú)損檢驗(yàn)方法可以探測(cè)缺陷、給缺陷定量評(píng)價(jià)、定量測(cè)量零件物、化性能。1、液體滲透探傷液體滲透探傷原理是利用液體的流動(dòng)性和滲透性以及毛細(xì)作用現(xiàn)象，顯示零件表面上開口性的缺陷。液體滲透探傷使用設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便靈活，適宜現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，可檢查各種材料和各種形狀的零件，但液體滲透探傷只適于表面開口性的缺陷，不能檢測(cè)零件內(nèi)部的缺陷。

液體滲透法的基本步驟清洗、滲透、清洗、顯像和檢驗(yàn)。按滲透劑的不同有3種煤油白粉法、著色探傷法,熒光探傷法等。著色探傷法:在船舶條件下或?qū)Υ笮土慵植窟M(jìn)行滲透檢驗(yàn)時(shí)，常使用便攜式噴罐。一組便攜式噴罐各裝有清洗劑,滲透劑,顯像劑.滲透劑含有紅色顏料.顯像劑由氧化鋅、氧化鎂、二氧化鈦等白色粉末和有機(jī)溶劑組成，懸浮性好，顯示缺陷清晰，易于辨別。

有一定的滲透時(shí)間，在10一20分鐘，檢驗(yàn)效果與滲透時(shí)間有很大關(guān)系。熒光探傷:是用紫外線照射殘留在零件缺陷內(nèi)的熒光物質(zhì)，借助熒光物質(zhì)發(fā)出的熒光使缺陷顯現(xiàn)出來(lái)。采用紫外線照射下發(fā)出黃綠色熒光的顯像劑（含氧化鎂、碳酸鎂等）。靈敏度較高，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，需在暗室中觀察，長(zhǎng)期在紫外線下工作有損健康。

滲透探傷原理（三）熒光探傷示意圖熒光探傷原理2．磁粉探傷磁粉探傷又稱磁力探傷，利用工件表面缺陷處形成漏磁場(chǎng)原理，可探測(cè)零件表面或近表面的缺陷，不宜于檢查工作內(nèi)部的缺陷，只適用于鐵磁性材料，不能用于有色金屬和奧氏體不銹鋼，工件磁化的磁場(chǎng)方向應(yīng)盡可能與缺陷的方向垂直，磁力線與缺陷垂直時(shí)，漏磁場(chǎng)最強(qiáng)，最有利于缺陷的檢出。磁粉探傷原理（一）磁粉探傷原理（二）磁粉探傷原理（三）磁粉探傷原理（四）磁場(chǎng)方向：可分為縱向磁化、周向磁化和復(fù)合磁化。磁化電流：選用低電壓大電流，一般12V以下電壓，直流電產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度大，探測(cè)深度大，可達(dá)6mm，退磁困難，交流電由于趨膚效應(yīng)，只能發(fā)現(xiàn)距表面2mm處缺陷，零件易退磁，且設(shè)備簡(jiǎn)單，磁力探傷的零件必須退磁處理，否則會(huì)吸附鐵屑加劇磨損，并影響周圍儀表工作?？v向磁化周向磁化復(fù)合磁化3.超聲波探傷超聲波頻率大于20千赫,(聲波段16HZ-20KHZ)次聲波小于16HZ利用超聲波通過(guò)兩種介質(zhì)的界面時(shí)發(fā)生反射和折射特性,可以探測(cè)零件內(nèi)部的缺陷,利用壓電晶體逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生超聲波，利用壓電晶體正壓電效應(yīng)接收超聲波(P62)適用于任何材料，適用于5mm—3000mm,近表面存在″盲區(qū)″:缺陷波與初始波難于區(qū)分。

超聲波探傷原理超聲波探傷圖形據(jù)CCS規(guī)定，船用大型柴油機(jī)須進(jìn)行鍛造曲軸—磁力探傷連桿—超聲波探傷尾軸—超聲波探傷船用鍋爐鋼管—超聲波探傷3.射線探傷(類似醫(yī)學(xué)照X光)主要有X射線、γ射線和中子射線3種

射線易于穿透物體，在穿透物體的過(guò)程中受到吸收和散射而自身強(qiáng)度衰減。缺陷處和周圍物質(zhì)對(duì)射線衰減程度有差異，使膠片感光程度不同，因而獲得反映零件內(nèi)部情況的底片。通過(guò)對(duì)底片的觀察可以了解缺陷的種類、大小和分布狀況等，射線探傷的原理適用于所有的材料，

探測(cè)厚度范圍廣，檢驗(yàn)費(fèi)用高，設(shè)備昂貴，

射線對(duì)人體有害，需加特殊防護(hù)，

焊縫和鑄件等的無(wú)損檢驗(yàn)中廣泛采用。

4.渦流探傷(P60)

渦流探傷是一種探測(cè)金屬零件或部件表面和近表面缺陷的無(wú)損探傷方法(0.11-0.20mm)，能對(duì)零件性能多種參數(shù)作出反應(yīng)，對(duì)零件、組合件或整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行在線或在役檢驗(yàn)，是一種多用途的檢驗(yàn)方法。僅適用于導(dǎo)電材料，對(duì)缺陷顯示不直觀，不適于形狀復(fù)雜件,可測(cè)涂層厚度。

渦流探傷原理:當(dāng)載有交變電流的檢測(cè)線圈靠近導(dǎo)電零件時(shí),零件會(huì)感生渦流并產(chǎn)生次級(jí)反向磁場(chǎng)Hs.渦流的大小,相位及流動(dòng)形式受到零件導(dǎo)電性能的影響,而渦流產(chǎn)生的反向磁場(chǎng)又使檢測(cè)線圈的阻抗發(fā)生變化.因此,通過(guò)測(cè)定檢測(cè)線圈阻抗的變化,檢查缺陷.5.聲發(fā)射探傷

聲發(fā)射檢驗(yàn)技術(shù)是一種動(dòng)態(tài)無(wú)損檢驗(yàn)方法,

當(dāng)材料或構(gòu)件產(chǎn)生應(yīng)變或者缺陷有發(fā)展時(shí)才有聲發(fā)射產(chǎn)生，是通過(guò)缺陷的動(dòng)態(tài)信息來(lái)評(píng)價(jià)構(gòu)件使用的安全性的。

幾乎不受材料的限制，金屬、非金屬材料都會(huì)產(chǎn)生聲發(fā)射。各種探傷法比較(1)被檢零件的材料:磁粉探傷僅適用于鐵磁性材料，而其他探傷法則適用于各種材料。(2)探傷的深度:磁粉探傷、液體滲透探傷、渦流探傷和超聲波表面波探傷適用于表面或近表面探傷;超聲波脈沖反射法探傷、射線照相法和聲發(fā)射適用于檢測(cè)零件內(nèi)部缺陷。(3)探傷的靈敏度:超聲波脈沖反射法具有很高的靈敏度;X射線照相法、磁粉探傷、渦流探傷和熒光滲透探傷有比較高的靈敏度。(4)探測(cè)設(shè)備:射線照相法設(shè)備昂貴，檢測(cè)費(fèi)用高;液體著色滲透法最簡(jiǎn)單。三、故障診斷技術(shù)故障診斷是實(shí)現(xiàn)視情維修的先決條件。1.設(shè)備工況監(jiān)測(cè)設(shè)備工況監(jiān)測(cè)或稱狀態(tài)監(jiān)測(cè)，它是通過(guò)測(cè)定機(jī)器某個(gè)較為單一的特征參數(shù)，例如溫度、壓力等信息，來(lái)探明機(jī)器工作狀態(tài)正常與否。若特征參數(shù)在允許范圍之內(nèi)則狀態(tài)正常，否則異常。并且依異常程度確定維修對(duì)策。一般狀態(tài)監(jiān)測(cè)所采用的儀器較為簡(jiǎn)單，易于操作，對(duì)操作人員的技術(shù)素質(zhì)要求也不高，所以是一種簡(jiǎn)易診斷，應(yīng)該說(shuō)，與故障診斷技術(shù)還是有所不同的。

船機(jī)狀態(tài)變化必定會(huì)影響到與之相聯(lián)系的各種信息。那些對(duì)故障靈敏、穩(wěn)定可靠的信息被稱為故障的特征參數(shù)，其是否被正確選用甚至決定診斷工作的成敗。

船機(jī)狀態(tài)信息主要有以下3種類型:(1)機(jī)械信息主要有力、壓力、轉(zhuǎn)矩、彎矩、振動(dòng)、聲音、溫度、轉(zhuǎn)速等。(2)電磁信息主要有電流、電壓、電磁感應(yīng)密度、導(dǎo)磁等。(3)化學(xué)信息排煙、磨損產(chǎn)物、污染物等。2.故障診斷根據(jù)故障診斷技術(shù)特點(diǎn)不同有直觀檢查法、性能參數(shù)分析法、振動(dòng)和噪聲分析法和油液分析法等。故障診斷過(guò)程包括以下3個(gè)階段工作:(1)信息采集(2)信息分析處理(數(shù)據(jù)處理)(3)狀態(tài)識(shí)別、判斷和預(yù)測(cè)

狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷狀態(tài)監(jiān)測(cè)是通過(guò)測(cè)定機(jī)器的特征參數(shù)來(lái)判斷機(jī)器的工作狀態(tài)船機(jī)故障診斷是在船機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下,利用其外部信息來(lái)判斷,識(shí)別機(jī)器的技術(shù)狀態(tài).故障診斷技術(shù)1).性能參數(shù)分析法性能參數(shù)分析法又稱性能監(jiān)控。利用傳感器或儀器、儀表測(cè)定船機(jī)設(shè)備的各項(xiàng)性能參數(shù)(如溫度、壓力等)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理、比較和分析后判斷其運(yùn)行狀態(tài)和趨勢(shì)。輪機(jī)人員采用"聽、摸、看、聞"等手段來(lái)了解船機(jī)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，如溫度、油位、潤(rùn)滑情況等，進(jìn)而通過(guò)人腦快速思維分析判斷機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和運(yùn)轉(zhuǎn)趨勢(shì)。這種通過(guò)人的感官來(lái)了解、判斷機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的方法可以說(shuō)就是性能參數(shù)分析法。根據(jù)監(jiān)控手段和數(shù)據(jù)處理方法的不同有以下兩種:(1)圖示法。

(2)性能實(shí)時(shí)監(jiān)控(SULERSIPWA)Sulzer柴油機(jī)活塞環(huán)磨損監(jiān)控2)振動(dòng)診斷船舶動(dòng)力機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)與其運(yùn)行狀態(tài)之間有些密切的關(guān)系，振動(dòng)信號(hào)的變化反映了機(jī)器內(nèi)部狀態(tài)的變化。振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)包括以下內(nèi)容:(1)振動(dòng)信號(hào)的測(cè)取對(duì)應(yīng)于低、中、高頻振動(dòng)信號(hào)分別選用位移、速度、加速度傳感器。高頻信號(hào)往往包含了機(jī)器損壞的信息，所以加速度傳感器的應(yīng)用最為普遍。(2)信號(hào)處理，(3)狀態(tài)識(shí)別，(4)診斷決策

3).噪聲監(jiān)測(cè)機(jī)械運(yùn)行時(shí)發(fā)出的噪聲的變化也反映了機(jī)器狀態(tài)的改變。采集噪聲信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理、狀態(tài)識(shí)別，可以實(shí)現(xiàn)船機(jī)故障診斷和預(yù)測(cè)。4)油液監(jiān)測(cè)油液監(jiān)測(cè)技術(shù)是通過(guò)對(duì)機(jī)器滑油采集的油樣，利用各種手段進(jìn)行檢測(cè)，獲得油樣性能參數(shù)值和磨粒以及污染物的成分、尺寸、形貌和數(shù)量等信息，以定性和定量地判斷設(shè)備的磨損狀態(tài)及預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)。潤(rùn)滑油監(jiān)測(cè)技術(shù)包括滑油理化性能檢測(cè)和油樣磨粒分析。監(jiān)測(cè)過(guò)程一般包括油樣采集，理化性能檢測(cè)和磨粒分析，取得數(shù)據(jù)，分析診斷等步驟。

CCS規(guī)范中船機(jī)設(shè)備采用油液監(jiān)測(cè)技術(shù)是指導(dǎo)性的意見。CCS規(guī)范中采用油液監(jiān)測(cè)技術(shù)的船機(jī)設(shè)備有柴油機(jī)、尾軸等。CCS規(guī)范中入級(jí)船舶尾軸潤(rùn)滑油油樣檢驗(yàn)間隔期應(yīng)不超過(guò)6個(gè)月。監(jiān)測(cè)柴油機(jī)氣缸套、活塞環(huán)磨損多選用油液監(jiān)測(cè)技術(shù)。

(1).理化性能分析P691)經(jīng)驗(yàn)法---輪機(jī)員日常管理中的檢查潤(rùn)滑油的理化性能指標(biāo)的定性分析方法,看顏色,聞氣味。2)濾紙法---定性P693)常規(guī)化驗(yàn)法---對(duì)滑油進(jìn)行定期定量的檢測(cè)分析方法。船舶柴油機(jī)潤(rùn)滑油應(yīng)每隔3-4個(gè)月取樣化驗(yàn)。主要檢驗(yàn)項(xiàng)目有:粘度、酸值、總堿值、閃點(diǎn)、水分、鹽分和機(jī)械雜質(zhì)等。根據(jù)化驗(yàn)指標(biāo)的變化情況和油公司的標(biāo)準(zhǔn)，綜合分析潤(rùn)滑油的質(zhì)量，對(duì)摩擦副狀態(tài)進(jìn)行粗略判斷。

(2)油樣磨粒分析通過(guò)對(duì)油樣磨粒和污染物的分析，判斷磨損部位和嚴(yán)重程度，預(yù)測(cè)故障發(fā)展情況。常用的油樣磨粒分析有:磁塞法、光譜分析法、鐵譜分析法和顆粒計(jì)數(shù)器法。1)磁塞法磁塞法是將一種帶有磁性探頭的磨粒檢測(cè)器，安裝在潤(rùn)滑系統(tǒng)中適當(dāng)部位(盡可能靠近被監(jiān)測(cè)零件)，探頭吸附滑油中的鐵磁性磨屑。使用光學(xué)、電子顯微鏡或者直接用人眼對(duì)采集到的磨屑進(jìn)行觀察，根據(jù)磨屑的大小、數(shù)量和形貌來(lái)判斷故障部位和程度。

2)光譜分析法各種元素的原子和分子都具有自身特定波長(zhǎng)的譜線，利用元素的特征譜線可以檢測(cè)該種元素是否存在，而特征譜線的強(qiáng)度則與該種元素的含量多少有關(guān)。通過(guò)對(duì)油樣的光譜分析，可以檢測(cè)出油樣中金屬磨粒和污染物微粒的成分和含量，推斷產(chǎn)生磨損的部位和嚴(yán)重程度，并據(jù)此判斷機(jī)器的狀態(tài)。3)鐵譜分析法鐵譜分析法是利用鐵譜儀用高梯度強(qiáng)磁場(chǎng)從油樣中分離和檢測(cè)出磨粒和污染物微粒，借助光學(xué)和電子顯微鏡對(duì)磨粒和污染物微粒的形貌、尺寸及分布進(jìn)行定性、定量分析，從而判斷機(jī)器運(yùn)動(dòng)副表面的磨損類型、程度和部位的技術(shù)。

(5).紅外監(jiān)測(cè)自然界中任