設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷基礎(chǔ).ppt

1、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷技術(shù)基礎(chǔ)知識、鄭州市銀包設(shè)備診斷工程有限公司、設(shè)備故障診斷技術(shù)的意義設(shè)備運(yùn)行中或基本上不卸下所有設(shè)備就能確定設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，確定故障發(fā)生部位和原因，預(yù)測未來狀態(tài)的技術(shù)。預(yù)防事故的有效措施，也是設(shè)備維修的重要依據(jù)。設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用目的：使用設(shè)備故障診斷技術(shù)，至少可以達(dá)到以下目的：確保設(shè)備安全，防止突發(fā)事故設(shè)備精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。實(shí)施狀態(tài)維護(hù)，降低維護(hù)成本，避免設(shè)備事故造成的環(huán)境污染。提高企業(yè)設(shè)備的現(xiàn)代化管理水平，給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效果。振動診斷的基本知識，振動是物體運(yùn)動的一種形式，通常指物體經(jīng)過平衡位置往返的過程。振動有時(shí)對人類有害，但有時(shí)人們可以利

2、用振動為我們服務(wù)。如果是回去的機(jī)器，會發(fā)生一定程度的振動，所以振動診斷在各種診斷方法中占最大的比重，通常達(dá)60%-70%。振動頻率分類，機(jī)械振動，低頻振動：f 10 Hz，中頻振動：f=10-1000 Hz，高頻振動：f 1000 Hz，振動的一般分類，振動三要素，振幅，以及位移和加速度特別是與振動相關(guān)的楊怡速度的有效值，也稱為速度平均平方根值。這是常用的振動測量參數(shù)。現(xiàn)在很多振動標(biāo)準(zhǔn)都采用判別參數(shù)。因?yàn)樗钅芊从痴駝拥膹?qiáng)度。振動三要素及其在振動診斷中的應(yīng)用，振幅反映振動的強(qiáng)度，振幅的平方往往與物質(zhì)振動的能量成正比。振動診斷標(biāo)準(zhǔn)均以振幅表示。相同振幅的頻率越高，對設(shè)備的損壞程度越大，因此根據(jù)旋

3、轉(zhuǎn)速度定義的振動標(biāo)準(zhǔn)值就越不同。頻率和頻率恒定時(shí)，相位的大偏移是故障(或以上)的征兆。即加工振動信號處理、振動信號處理，即振動波形，并提取與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的特性，有效地確定設(shè)備狀態(tài)。信號處理的默認(rèn)方法是時(shí)域分析、振幅分析、頻域分析和相位區(qū)域分析。時(shí)間區(qū)域分析-時(shí)間區(qū)域內(nèi)的信號分析或轉(zhuǎn)換。振幅分析-對信號執(zhí)行各種分析。頻域分析-是確定信號的頻率結(jié)構(gòu)。即，確定信號中包含的頻率分量和每個(gè)頻率分量的振幅大小；拓?fù)溆蚍治?測量拓?fù)渲岛头治鐾負(fù)潆S時(shí)間變化。時(shí)域分析包括波形圖、自相關(guān)、互相關(guān)、軸心軌跡、軸心位置等。齒輪故障波形圖具有明顯的沖擊特征，頻域分析包括振幅頻譜、功率頻譜、逆譜等。振幅頻譜分析是故障

4、診斷的基本工具，縱坐標(biāo)是機(jī)器從0下降到額定速度(開始)或從額定速度下降到0(停車)的旋轉(zhuǎn)速度。橫坐標(biāo)是頻率。垂直坐標(biāo)為振幅。三維功率譜是描述機(jī)器暫時(shí)過程的有利工具。通過對機(jī)器振動的三維電力頻譜分析，機(jī)器可以通過臨界速度的振動確定監(jiān)控對象的固有頻率判定不平衡等故障是否存在。3D頻譜位圖是分析單位轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)力學(xué)特性和不穩(wěn)定區(qū)域監(jiān)測的主要工具。所謂鑲嵌譜是指在沿頻率軸放大普通頻譜圖的部分頻段后得到的頻譜。采用細(xì)致的頻譜分析的目的是提高圖像的分辨率。從功能上看，微曹征光譜的工作方式類似于機(jī)械圖形的“局部放大”。一般頻譜圖、頻段的微曹征頻譜、現(xiàn)場測試診斷的實(shí)施階段、診斷階段概括為準(zhǔn)備工作、診斷實(shí)施和決

5、策驗(yàn)證等三個(gè)部分，具體分為6個(gè)階段。1.理解被診斷的對象和理解被診斷的對象是執(zhí)行現(xiàn)場診斷的第一步?？傊?，對于列為診斷目標(biāo)的設(shè)備，需要重點(diǎn)了解四個(gè)茄子方面。也就是說，設(shè)備的結(jié)構(gòu)配置1)需要確定設(shè)備的基本組件和連接關(guān)系。完整的設(shè)備通常由三部分組成：原始動機(jī)(也稱為輔機(jī))、大部分使用電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、渦輪、渦輪、工人(也稱為主機(jī))、傳動系統(tǒng)。必須分別調(diào)查模型、規(guī)格、性能參數(shù)和聯(lián)接的形式，繪制原理圖。原動機(jī)(電機(jī))傳動系統(tǒng)操作員(鼓風(fēng)機(jī))、電機(jī)滾動軸承、柔道風(fēng)扇滾動軸承、2)確定每個(gè)主要組件(特別是移動部件)的型號、規(guī)格、結(jié)構(gòu)參數(shù)和數(shù)量等，并在原理圖上顯示或單獨(dú)說明。這些零件包括軸承樣式、滾動軸承模型、

6、齒輪齒數(shù)、葉輪中的刀片數(shù)、皮帶輪直徑、聯(lián)接器樣式等。2 .機(jī)器的工作原理和工作特性主要理解以下內(nèi)容：1)每個(gè)主要組件的行為方式：旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動；2)機(jī)器的運(yùn)動特性：軟運(yùn)動或沖擊運(yùn)動；3)轉(zhuǎn)子工作速度：低速(1000 Hz)、固定速度或變速等，3 .機(jī)器的工作條件1)負(fù)載特性：均勻或沖擊負(fù)載；2)工作介質(zhì)：是否有灰塵、顆粒雜質(zhì)或腐蝕性氣體(液體)3)周圍環(huán)境：是否有像震源、灰塵、熱源等嚴(yán)重干擾(或污染)源。4 .掌握設(shè)備基礎(chǔ)樣式和情況是剛性基礎(chǔ)還是彈性基礎(chǔ)等。5.主要數(shù)據(jù)檔案數(shù)據(jù)設(shè)備遠(yuǎn)視檔案數(shù)據(jù)、設(shè)備維護(hù)數(shù)據(jù)、設(shè)備故障記錄檔案等，2。要確定診斷方案，并在此基礎(chǔ)上確定具體的診斷方案。診斷程序應(yīng)包括

7、以下方面：1.測量點(diǎn)選擇點(diǎn)是可以從機(jī)器測量的部位獲取診斷信息的窗口。診斷解決方案的準(zhǔn)確性與所需的實(shí)際總體設(shè)備狀態(tài)信息有關(guān)。根據(jù)對診斷對象的充分了解，可以根據(jù)診斷目的相應(yīng)地選擇測量點(diǎn)。1)對振動敏感的選定測量點(diǎn)必須盡可能接近震源。避免或減少傳播頻道上的介面、孔或隔離物(例如密封填充物等)，最好是用直線傳播信號。這樣可以減少信號在傳播過程中的能量損失。2)適合診斷目的3)滿足安全操作要求測量時(shí)，設(shè)備正在運(yùn)行，因此要注意安全問題。4)傳感器放置的空間充足，接觸良好，測量點(diǎn)部位有足夠的剛度等。軸承通常是監(jiān)視振動的最理想的部位。轉(zhuǎn)子的振動載荷直接作用于軸承，通過軸承將機(jī)器和地基連接在一起，因此軸承部位的

8、振動信號也反映了地基的狀態(tài)。因此，軸承是沒有特殊要求的基本測量點(diǎn)。如果條件不允許，則必須使測量點(diǎn)盡可能接近軸承，以減少測量點(diǎn)和軸承之間的機(jī)械阻抗。另外，設(shè)備的底部、外殼、氣缸體、進(jìn)出口管道、閥門、地基等也是測量振動的常設(shè)測量點(diǎn)。某些設(shè)備的振動特性具有明顯的方向性，其他方向的振動信號也經(jīng)常包含其他故障信息。水平(h)、垂直(v)和軸方向(a)。水平、垂直、軸向，通常水平振動振幅大于垂直方向振幅，軸承蓋松動時(shí)垂直方向振幅大的現(xiàn)象，并伴隨高階頻率成分。，2 .在估計(jì)頻率和振幅振動測量前，應(yīng)對測量的振動信號的頻率范圍和振幅進(jìn)行基本估計(jì)，以防止某些可能的故障信號的遺漏引起的誤判或誤診。通常，可以使用以下

9、幾種茄子方法：1)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)了各種常用多故障類型的振動特性頻率和振幅。2)根據(jù)結(jié)構(gòu)特性、性能參數(shù)和工作原理，計(jì)算可能發(fā)生的某些故障特征頻率。3)廣泛收集診斷知識，掌握常用設(shè)備的故障特征頻率和相應(yīng)的幅度大小等。3 .測量參數(shù)確定經(jīng)驗(yàn)表明，根據(jù)診斷目標(biāo)振動信號的頻率特性，參數(shù)選擇典型的振動測量參數(shù)是加速度、速度和位移。低頻振動(1000Hz)通常使用位移。對大多數(shù)機(jī)器最好的診斷參數(shù)是速度。因?yàn)樗欠从痴駝訌?qiáng)度的理想?yún)?shù)，國際上很多振動標(biāo)準(zhǔn)是判斷速度有效值的參數(shù)，國內(nèi)一些行業(yè)大部分使用變位作為診斷參數(shù)。因此，必須與選擇測量參數(shù)時(shí)使用的判斷標(biāo)準(zhǔn)使用參數(shù)一致。否則，判斷狀態(tài)就沒有根據(jù)了。4 .診斷儀器振動

10、器的選擇除了重視質(zhì)量和可靠性外，最重要的是要考慮兩件事。1)儀器的頻率范圍要足夠?qū)?，能夠記錄信號?nèi)所有重要的頻率成分。一般來說，10-10000Hz或更高的頻率應(yīng)該更寬一些。對預(yù)測故障來說，高頻成分是重要的信息，機(jī)器早期的故障首先發(fā)生了高頻，直到低頻帶出現(xiàn)異常，故障。因此，儀器的頻率范圍必須能夠復(fù)蓋高頻低頻角頻段。2)應(yīng)考慮儀器的動態(tài)范圍。測量儀器必須保證在特定頻率范圍內(nèi)可能發(fā)生的所有振動數(shù)值從最高到最低都具有一定的顯示器精度。這種確保一定精度的數(shù)值范圍稱為儀器的動態(tài)范圍。對大多數(shù)機(jī)器來說，其振動水平通常隨頻率變化。5 .選擇和安裝傳感器有三種用于測量振動的茄子類型的傳感器，通常根據(jù)測量的參數(shù)

11、類型進(jìn)行選擇。測量位移使用旋渦變位傳感器，測量速度使用傳記速度傳感器，測量加速度使用壓電加速度傳感器?，F(xiàn)場主要使用壓電加速度傳感器測量軸承的絕對振動。6 .其他相關(guān)事項(xiàng)的準(zhǔn)備測量前準(zhǔn)備工作必須仔細(xì)做。為了防止測量失誤，最好在正式測量前進(jìn)行一次模擬測試，確認(rèn)機(jī)器是否正常，準(zhǔn)備工作是否充足。例如，檢查機(jī)器是否有足夠的電力似乎是小事，但現(xiàn)場機(jī)器的無線電常常需要中斷診斷工作。大衛(wèi)亞設(shè)，美國電視電視劇，設(shè)備)各種記錄表格也要準(zhǔn)備好。真的可以說“萬事俱備”。3 .執(zhí)行振動測量和信號分析1。測量系統(tǒng)有兩個(gè)茄子基本的簡單振動診斷系統(tǒng)，目前可以現(xiàn)場使用，分別代表了簡單診斷開發(fā)的不同發(fā)展階段。一個(gè)是由模擬振動器組

12、成的測量系統(tǒng)，另一個(gè)是由以數(shù)據(jù)收集器為代表的數(shù)字振動器組成的測量系統(tǒng)。2.通過振動測量信號分析確定診斷方案后，根據(jù)診斷目的對設(shè)備進(jìn)行各種相關(guān)參數(shù)測量。通常，如果現(xiàn)場條件允許，每個(gè)測量點(diǎn)就是測量三個(gè)方向的振動值。水平、垂直和軸。而且，為了便于比較，要定點(diǎn)，定期測量。3 .數(shù)據(jù)記錄整理測量數(shù)據(jù)必須詳細(xì)記錄。記錄數(shù)據(jù)要有專用的表格，要標(biāo)準(zhǔn)化，完整，不遺漏。最好對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，按方向整理每個(gè)測量點(diǎn)，并將其顯示為圖形或表格。這有助于確定要素，并使發(fā)現(xiàn)幾個(gè)茄子問題變得容易。4 .實(shí)施狀態(tài)判斷根據(jù)從測量數(shù)據(jù)和信號分析中獲得的特性信息來判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。首先判斷機(jī)器是否正常，然后對有異常的設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步分析

13、，指出故障原因、部位及程度。，5 .創(chuàng)建診斷決策通過測量分析、狀態(tài)識別等幾個(gè)茄子程序，為設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)決策處理創(chuàng)造了良好的條件。這時(shí)要提出處理意見：繼續(xù)運(yùn)行或停機(jī)維修。對于需要維修的設(shè)備，要指出需要處理的故障部分、需要的更換部件等維修的具體內(nèi)容。6 .檢查驗(yàn)證設(shè)備診斷的全過程并沒有結(jié)束，但最后一個(gè)重要的步驟是要檢查驗(yàn)證診斷結(jié)論和決策處理結(jié)果。診斷者需要向用戶了解設(shè)備拆卸器維修的詳細(xì)情況和處理后的效果，如果有條件，最好親自訪問，確保診斷結(jié)論與實(shí)際情況相符。這是整個(gè)診斷過程最權(quán)威的總結(jié)。如果相符，在解決企業(yè)問題的同時(shí)，同時(shí)，要增加測試診斷人員對未來工作的信心，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)努力，在未來工作中做

14、得更好。否則不要?dú)怵H，要分析和找出其主要原因，以免在以后的工作中再次犯同樣的錯誤。下次要努力使事情踏實(shí)。(威廉莎士比亞，溫斯頓，工作)，一般故障特性分析，設(shè)備診斷基本上是比較分類。在判斷故障時(shí)，將故障檢查模式與故障模板模式進(jìn)行比較，并將特定故障(檢查模式)分類為故障類型(模板模式)，如下圖所示。所有機(jī)械故障都有自己的特性牙齒，故障要素是構(gòu)成故障模板模式的基本要素。因此，對每個(gè)故障的表現(xiàn)形式進(jìn)行全面的理解和把握，對一個(gè)故障和其他故障的表現(xiàn)形式上的相同點(diǎn)和差異有了明確的認(rèn)識。掌握各種公用故障的基本特性是設(shè)備故障判斷的基礎(chǔ)(前提)。其他方法，錯誤模板模式，對象檢查模式，比較，確定，故障，標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備(

15、或部件)，診斷它們時(shí)，要注意它的以下幾個(gè)茄子特征。1 .轉(zhuǎn)子特性轉(zhuǎn)子組件是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部分，由鉸鏈和安裝在其上的各種圓盤組件組成。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷主要是監(jiān)測轉(zhuǎn)子的工作狀態(tài)。從轉(zhuǎn)子動力學(xué)的角度來看，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分為剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子。剛性轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動速度低于其本身的一次臨界速度的轉(zhuǎn)子。柔性轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速高于其自身一次臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子。2 .旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動的頻率特性旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動信號大部分是一些周期信號、準(zhǔn)周期信號或固定隨機(jī)信號，旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動故障特征有一個(gè)茄子共同點(diǎn)。也就是說，故障特性頻率與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有關(guān)。與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率(又稱旋轉(zhuǎn)頻率)及其倍增器或頻率相同。分析振動信號的頻率與旋轉(zhuǎn)頻率的關(guān)系是旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障

16、診斷的金鑰匙。故障特征頻率與旋轉(zhuǎn)頻率的三種茄子關(guān)系1)動機(jī)振動動機(jī)振動轉(zhuǎn)子振動頻率等于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速或倍頻器。強(qiáng)迫振動大部分表現(xiàn)為動機(jī)振動。轉(zhuǎn)子不平衡是典型的動機(jī)振動，當(dāng)聯(lián)軸器不對時(shí)，通常也表現(xiàn)為動機(jī)振動。2)兒童期振動亞比同步振動其主要振動成分的頻率低于旋轉(zhuǎn)頻率，旋轉(zhuǎn)頻率的分?jǐn)?shù)乘子諧波?；瑒虞S承的油膜振蕩、渦輪機(jī)械的浪涌等磁沖擊振動。3)超異步振動超異步振動，其主要振動成分的頻率高于旋轉(zhuǎn)頻率。齒輪損壞時(shí)，像網(wǎng)狀頻率一樣，葉輪葉片振動的通過頻率與此相同。注：實(shí)際單位的振動往往同時(shí)存在上述三種茄子振動。，獲得旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障信號的主要方法：1)振動頻率分析旋轉(zhuǎn)機(jī)械各故障固有特性頻率，現(xiàn)場振動信號分析是旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的最有效方法。2)分析振幅的方向特性在某些情況下，旋轉(zhuǎn)機(jī)械不同類型的故障在振動表示中具有明顯的方向特性。因此，只要條件允許，對測量點(diǎn)進(jìn)