【机械1】《机械设备点检基本知识》20131020PPT课件.ppt

0攀钢集团公司专业点检员初级培训班攀钢集团公司专业点检员初级培训班机 械 工 程 系二OO三年九月十日机械设备点检基本知识机械设备点检基本知识*第第 1 1 页页 共共 9797页页可编辑可编辑【纲纲 要要】1设备故障的基础知识设备故障的基础知识2状态检测与故障诊断的基础知识状态检测与故障诊断的基础知识3常用状态检测与故障诊断技术介绍常用状态检测与故障诊断技术介绍4参考资料目录参考资料目录第第 2 2 页页 共共 9797页页可编辑可编辑生活常识：若人感觉不舒服了，我们可以去看医生，将自己生活常识：若人感觉不舒服了，我们可以去看医生，将自己的的病情病情详尽地告诉医生。而医生则可根据病人的口述，通过望、详尽地告诉医生。而医生则可根据病人的口述，通过望、闻、问、切等手段，当然也可借助相关医学设备（如听诊器、血闻、问、切等手段，当然也可借助相关医学设备（如听诊器、血压计、压计、X X光、光、B B超等）来超等）来观察病情观察病情，并通过医学知识来，并通过医学知识来分析、判断分析、判断病人得了什么病病人得了什么病，从而对症下药，治愈病情。，从而对症下药，治愈病情。【引出新课引出新课】第第 3 3 页页 共共 9797页页可编辑可编辑 试想一下：试想一下：（1 1）设备会不会像人一样也要）设备会不会像人一样也要“生病生病”？（2 2）设备为什么会）设备为什么会“生病生病”？（3 3）设备）设备“生病生病”的原因是什么？的原因是什么？（4 4）设备生了病，会怎么样？会有哪些现象产生？）设备生了病，会怎么样？会有哪些现象产生？（5 5）设备生了病，是否也需要）设备生了病，是否也需要“治疗治疗”？（6 6）设备会）设备会“主动上门求医主动上门求医”吗？吗？（7 7）我们该如何去诊断设备）我们该如何去诊断设备“病情病情”呢？呢？【引出新课引出新课】第第 4 4 页页 共共 9797页页可编辑可编辑 设备事故案例回顾：设备事故案例回顾：【引出新课引出新课】1 119841984年年1212月月3 3日印度中央邦首府日印度中央邦首府博帕尔联合碳化物公司毒气泄漏博帕尔联合碳化物公司毒气泄漏惨案惨案第第 5 5 页页 共共 9797页页可编辑可编辑 设备事故案例回顾：设备事故案例回顾：【引出新课引出新课】2 219861986年年4 4月月2626日苏联切尔诺贝日苏联切尔诺贝利核电站核泄漏事故利核电站核泄漏事故第第 6 6 页页 共共 9797页页可编辑可编辑【引出新课引出新课】3 319861986年年1 1月月2828日美国日美国“挑战者挑战者”号航号航天飞机升空后爆炸和天飞机升空后爆炸和20032003年年2 2月月1 1日日“哥伦比亚哥伦比亚”号航天飞机降落时解体号航天飞机降落时解体 设备事故案例回顾：设备事故案例回顾：第第 7 7 页页 共共 9797页页可编辑可编辑工欲善其事，必先利其工欲善其事，必先利其器器；君若利其器，首当顺其君若利其器，首当顺其治治。【引出新课引出新课】第第 8 8 页页 共共 9797页页可编辑可编辑1 1 设备故障的基础知识设备故障的基础知识 1.1 1.1 设备故障的基本概念设备故障的基本概念 设备故障是一个在设备全过程管理过程中无法回避，且又必须时常面对的问题。那么，什么是设备故障？设备故障（设备故障（FaultFault）的一般性定义是：设备在规定时间内、规）的一般性定义是：设备在规定时间内、规定条件下，丧失规定定条件下，丧失规定功能功能的状况的状况。在工程实例中，我们还常常听到另一个词汇：失效失效（FailureFailure）。）。“失效”和“故障”均为表示产品不能完成或丧失功能的现象。在实际工程中，对于“失效失效”和和“故障故障”没有没有严格的区别严格的区别，通常对于可修复产品常用“故障”，而对于不可修复产品常用“失效”。第第 9 9 页页 共共 9797页页可编辑可编辑1 1 设备故障的基础知识设备故障的基础知识 1.1 1.1 设备故障的基本概念设备故障的基本概念 通常设备在使用的过程中，其性能随着使用时间的推移而逐步下降。为了对设备故障能有更清楚地了解，具体可参见下图“设备性能随运行时间变化曲线图设备性能随运行时间变化曲线图设备性能随运行时间变化曲线图设备性能随运行时间变化曲线图”。第第 1010 页页 共共 9797页页可编辑可编辑1 1 设备故障的基础知识设备故障的基础知识 1.1 1.1 设备故障的基本概念设备故障的基本概念 传统维修观念认为传统维修观念认为设备丧失规定功能即为故障；而现代维修观念现代维修观念现代维修观念现代维修观念（如（如（如（如RCMRCMRCMRCM）则认为）则认为）则认为）则认为设备在丧失规定功能（如图中F点所示）之前，还存在一个“潜在故障潜在故障潜在故障潜在故障”（如图中P点所示）。各种故障的TPTF间隔差别较大，若其间隔较长，则意味着有更多的时间来预防功能故障发生。为此，可在TF之前积极开展故障诊断工作，为实现状态维修CBM奠定相应基础（通常企业故障检测水平通常企业故障检测水平通常企业故障检测水平通常企业故障检测水平越高，则越高，则越高，则越高，则TCTCTCTCTFTFTFTF间隔期越长间隔期越长间隔期越长间隔期越长）。第第 1111 页页 共共 9797页页可编辑可编辑1 1 设备故障的基础知识设备故障的基础知识 1.2 1.2 设备故障分布规律设备故障分布规律 1.1.典型故障曲线典型故障曲线浴盆曲线浴盆曲线设备故障的产生及发展，均有其自身客观规律。研究这些规设备故障的产生及发展，均有其自身客观规律。研究这些规律，具有积极意义。律，具有积极意义。通过大量实践证明，可维修设备的故障率（t）随着设备使用期的延续，而呈现三个不同趋势的阶段。呈现三个不同趋势的阶段。典型的故障率分布曲线如下：典型的故障率分布曲线如下：第第 1212 页页 共共 9797页页可编辑可编辑1 1 设备故障的基础知识设备故障的基础知识 1.2 1.2 设备故障分布规律设备故障分布规律 1.1.典型故障曲线典型故障曲线浴盆曲线浴盆曲线它将使用维修期间的设备故障状态分为三个时期：它将使用维修期间的设备故障状态分为三个时期：（1 1）早期早期故障期（故障期（0tt10tt1）（2 2）偶发故障期）偶发故障期 （t1tt2t1tt2）（3 3）耗损故障期）耗损故障期 （t2tt2t）归纳来说，这三个阶段对应着故障分布的三种基本类型：早期为早期为故障递减型；偶发期为故障恒定型；耗损期为故障递增型故障递减型；偶发期为故障恒定型；耗损期为故障递增型。细心的读者会发现：设备故障率曲线变化的三个阶段，其实正好对应着机械零件磨损率曲线的变化情况。第第 1313 页页 共共 9797页页可编辑可编辑1 1 设备故障的基础知识设备故障的基础知识 1.2 1.2 设备故障分布规律设备故障分布规律 2.2.复杂设备的故障模型复杂设备的故障模型现代维修观念（如RCM）认为：对于复杂设备故障，除了典型的浴盆曲线故障模型外，还存在其它五种故障还存在其它五种故障模型，具体如图所示模型，具体如图所示。其中，模式模式F F为主流为主流（68%68%）、模式）、模式E E为次主流为次主流（14%14%），其余则为非主流，其余则为非主流。第第 1414 页页 共共 9797页页可编辑可编辑1 1 设备故障的基础知识设备故障的基础知识 1.2 1.2 设备故障分布规律设备故障分布规律 2.2.复杂设备的故障模型复杂设备的故障模型由此可见：（1 1）设备故障与设备使用时间之间）设备故障与设备使用时间之间没有没有直接直接关系。关系。频繁修理设备或定期预防维修并不一定能频繁修理设备或定期预防维修并不一定能防止故障发生，也不能提高设备固有可靠度，反防止故障发生，也不能提高设备固有可靠度，反而可能在稳定系统中引入新的较高初始故障率而可能在稳定系统中引入新的较高初始故障率。（2）鉴于大部分复杂设备故障率符合模式F或模式E，因此在其使用阶段，故障率随时间趋于常在其使用阶段，故障率随时间趋于常数（即数（即DalanikDalanik定律）。定律）。此时，设备故障多表现为设备故障多表现为正常运转中偶然发生的随机故障，因此必须强化正常运转中偶然发生的随机故障，因此必须强化设备状态监测与故障诊断工作设备状态监测与故障诊断工作。第第 1515 页页 共共 9797页页可编辑可编辑1 1 设备故障的基础知识设备故障的基础知识 1.3 1.3 故障的分类故障的分类 1.1.按故障的性质分类：按故障的性质分类：间断性故障和永久性故障2.2.按故障形成的速度（即发生的快慢）分类：按故障形成的速度（即发生的快慢）分类：突发性故障和渐发性故障3.3.按故障的原因分类：按故障的原因分类：外因故障和内因故障4.4.按故障危害性分类：按故障危害性分类：危险性故障和安全性故障5.5.按功能丧失程度分类：按功能丧失程度分类：局部性故障和完全性故障6.6.按故障的相关性分类：按故障的相关性分类：相关故障和非相关故障7.7.按功能分类：按功能分类：潜在故障和功能故障8.8.按故障影响的程度分：按故障影响的程度分：轻微故障、一般故障、严重故障和恶性故障第第 1616 页页 共共 9797页页可编辑可编辑1 1 设备故障的基础知识设备故障的基础知识 1.4 1.4 设备故障的基本特性设备故障的基本特性 设备的故障有多种多样，为了更好地了解及处理故障，必须掌握设备的故障有多种多样，为了更好地了解及处理故障，必须掌握设备故障的基本特性。一般来说，设备故障具有如下特性：设备故障的基本特性。一般来说，设备故障具有如下特性：（1 1）随机性（模糊性）随机性（模糊性）（2 2）层次性）层次性（3 3）多样性多样性（4 4）潜在性）潜在性（5 5）渐发性）渐发性 （6 6）传播性传播性（横向或（横向或 纵向传播）纵向传播）应以随机过程随机过程为基本出发点，综合采用综合采用各种现代技术手段，来认识、分析故障，判明其性质、形成与发展。对处于萌芽阶段的对处于萌芽阶段的设备故障，设备故障，应争取及早发现、先期预防，杜绝故障发展；对已暴对已暴露的故障，露的故障，则应根据故障情况，采集特征信息，及时采取适合的诊断方案与维修策略，妥善加以处理。第第 1717 页页 共共 9797页页可编辑可编辑1 1 设备故障的基础知识设备故障的基础知识 1.5 1.5 故障的典型模式和原因故障的典型模式和原因 1.1.故障模式故障模式在工程实践中，典型的故障模式大致有如下几种：异常振动、磨损、疲劳、裂纹、破裂、畸变、腐蚀、剥离、渗漏、堵塞、松弛、溶融、蒸发、绝缘劣化、异常声响、油质劣化、材质劣化、其它等。第第 1818 页页 共共 9797页页可编辑可编辑1 1 设备故障的基础知识设备故障的基础知识 1.5 1.5 故障的典型模式和原因故障的典型模式和原因 2.2.故障原因故障原因故障研究的核心问题主要是故障研究的核心问题主要是找到设备故障产生的真正原因找到设备故障产生的真正原因，以便“对症下药、药到病除”。考虑到设备的多样性，同时也鉴于故障所具有的复杂特性，从而使故障产生的原因可谓是多种多样，但从从从从宏观角度宏观角度宏观角度宏观角度来讲，可归结为来讲，可归结为来讲，可归结为来讲，可归结为内在因素（内因）和外在因素（外因）内在因素（内因）和外在因素（外因）内在因素（内因）和外在因素（外因）内在因素（内因）和外在因素（外因）两大方面两大方面两大方面两大方面；而从从从从微观角度微观角度微观角度微观角度来来来来说，又可归结为磨损、腐蚀、断裂、畸变、裂纹等说，又可归结为磨损、腐蚀、断裂、畸变、裂纹等说，又可归结为磨损、腐蚀、断裂、畸变、裂纹等说，又可归结为磨损、腐蚀、断裂、畸变、裂纹等，具体可参见表所示具体可参见表所示。第第 1919 页页 共共 9797页页可编辑可编辑1 1 设备故障的基础知识设备故障的基础知识 1.5 1.5 故障的典型模式和原因故障的典型模式和原因 2.2.故障原因故障原因第第 2020 页页 共共 9797页页可编辑可编辑1 1 设备故障的基础知识设备故障的基础知识 1.6 1.6 故障分析方法故障分析方法 第第 2121 页页 共共 9797页页可编辑可编辑2 2 状态监测与故障诊断的基础知识状态监测与故障诊断的基础知识 2.1 2.1 状态监测与故障诊断基本概念与分类状态监测与故障诊断基本概念与分类 引入设备故障诊断技术，开展引入设备故障诊断技术，开展现代预知性的视情维修现代预知性的视情维修，这也，这也是现代企业设备管理与维修发展的是现代企业设备管理与维修发展的重要方向重要方向。1.1.基本概念基本概念设备的状态监测与故障诊断，设备的状态监测与故障诊断，就是指就是指在设备运行过程在设备运行过程中或中或在在基本不拆卸设备基本不拆卸设备的情况下，利用的情况下，利用现代科学技术手段与仪器仪表现代科学技术手段与仪器仪表，根据设备（系统、结构）根据设备（系统、结构）外部信息参数外部信息参数的变化来判断设备的变化来判断设备内部内部的工作状态或结构的损伤状况的工作状态或结构的损伤状况，确定故障的，确定故障的性质、类别、程度性质、类别、程度和部位和部位，预报设备，预报设备未来发展趋势未来发展趋势，并研究故障，并研究故障产生的机理产生的机理，从，从而而找出对策找出对策的一门技术。的一门技术。第第 2222 页页 共共 9797页页可编辑可编辑2.1 2.1 状态监测与故障诊断基本概念与分类状态监测与故障诊断基本概念与分类 1.1.基本概念基本概念状态监测与故障诊断不是等同的概念不是等同的概念，但它们又统一于同一动态系统之中。简而言之：（1）状态监测状态监测状态监测状态监测主要是对设备的技术状态进行初步识别初步识别，它是故障诊断的基础；（2）故障诊断故障诊断故障诊断故障诊断则是对该状态的进一步分析识别和判断进一步分析识别和判断。2 2 状态监测与故障诊断的基础知识状态监测与故障诊断的基础知识 第第 2323 页页 共共 9797页页可编辑可编辑2.1 2.1 状态监测与故障诊断基本概念与分类状态监测与故障诊断基本概念与分类 2.2.故障诊断技术分类故障诊断技术分类（1 1）按诊断目的分类：）按诊断目的分类：功能诊断和运行诊断（2 2）按诊断周期分类：）按诊断周期分类：定期诊断和连续诊断（3 3）按提取信息方式分类：）按提取信息方式分类：直接诊断和间接诊断（4 4）按诊断时所要求的设备运行工况条件分类：）按诊断时所要求的设备运行工况条件分类：常规工况诊断和特殊工况诊断（5 5）按诊断环境分类：）按诊断环境分类：在线诊断和离线诊断（6）按诊断方式分（7）按诊断对象分2 2 状态监测与故障诊断的基础知识状态监测与故障诊断的基础知识 第第 2424 页页 共共 9797页页可编辑可编辑2 2 状态监测与故障诊断的基础知识状态监测与故障诊断的基础知识2.1 2.1 状态监测与故障诊断基本概念与分类状态监测与故障诊断基本概念与分类 2.2.故障诊断技术分类故障诊断技术分类（8）按诊断方法的完善程度分类：简易诊断和精密诊断简易诊断和精密诊断其中：其中：精密诊断精密诊断是在简易诊断基础上是在简易诊断基础上更为细致的一种诊断过程，其更为细致的一种诊断过程，其不仅要回不仅要回答答“有无故障有无故障”的问题的问题，而且，而且还要详细还要详细地分析出故障的原因地分析出故障的原因（如不平衡（如不平衡/不对不对中中）、）、故障的性质故障的性质（如渐进性（如渐进性/突突发性发性）、）、故障的部位故障的部位（如轴承（如轴承/齿齿轮轮）、）、故障的程度故障的程度（一般故障（一般故障/严严重故障重故障）及其发展趋势及其发展趋势等一系列的等一系列的问题。问题。第第 2525 页页 共共 9797页页可编辑可编辑2 2 状态监测与故障诊断的基础知识状态监测与故障诊断的基础知识2.2 2.2 设备故障诊断技术的发展与展望设备故障诊断技术的发展与展望 设备故障诊断技术的发展历程：感性阶段感性阶段量化量化阶段阶段 阶段阶段(故障诊断技术真正作为一门学科)人工智能和网络化阶段人工智能和网络化阶段(发展方向)。总的来说，设备故障诊断技术的发展，大致可分为以下4个阶段：第一阶段第一阶段是在19世纪第二阶段第二阶段是在20世纪初至20世纪50年代第三阶段第三阶段是在20世纪6070年代第四阶段第四阶段是在20世纪80年代以后反映当代故障诊断技术的发展趋势主要体现在“四化”上，即“不解体化不解体化、高精度化、智能化、网络化、高精度化、智能化、网络化”。第第 2626 页页 共共 9797页页可编辑可编辑2 2 状态监测与故障诊断的基础知识状态监测与故障诊断的基础知识2.3 2.3 故障诊断基本方法简介故障诊断基本方法简介 1.1.按检测手段分类按检测手段分类设备故障的诊断和人体疾病的诊断在实质上是完全相同的实质上是完全相同的，其也是利用了振动、温度、噪音、颜色、压力、气味、形变、振动、温度、噪音、颜色、压力、气味、形变、腐蚀、泄漏、磨损腐蚀、泄漏、磨损等表示设备状态的各种特征。第第 2727 页页 共共 9797页页可编辑可编辑2 2 状态监测与故障诊断的基础知识状态监测与故障诊断的基础知识2.3 2.3 故障诊断基本方法简介故障诊断基本方法简介 2.2.按诊断方法原理分类按诊断方法原理分类第第 2828 页页 共共 9797页页可编辑可编辑2 2 状态监测与故障诊断的基础知识状态监测与故障诊断的基础知识2.4 2.4 故障诊断的基本过程故障诊断的基本过程 1.1.信号检测信号检测2.2.信号处理信号处理3.3.状态识别状态识别4.4.预报决策预报决策第第 2929 页页 共共 9797页页可编辑可编辑2 2 状态监测与故障诊断的基础知识状态监测与故障诊断的基础知识2.5 2.5 故障诊断技术的作用及意义故障诊断技术的作用及意义 1.能及时科学地对设备各种异常状态或故障状态做出诊断，预防或消除故障，对设备的运行进行必要的指导，提高设备运行的对设备的运行进行必要的指导，提高设备运行的可靠性、安全性和有效性，以期把故障损失降低到最低水平可靠性、安全性和有效性，以期把故障损失降低到最低水平。2.保证设备发挥最大的设计能力，制定合理的检测维修制度制定合理的检测维修制度，以便在允许的条件下充分挖掘设备潜力充分挖掘设备潜力，延长服役期限和使用寿命，降低设备全寿命周期费用降低设备全寿命周期费用。3.通过检测监视、故障分析、性能评估等，为设备结构修改、为设备结构修改、优化设计、合理制造及生产过程提供反馈信息和理论依据优化设计、合理制造及生产过程提供反馈信息和理论依据。4.通过实施设备故障诊断，带动带动与故障诊断有关的一系列相关理论，如信号采集、信号分析、模式识别等相关学科的发展相关学科的发展，同时可检验相关理论的完善程度检验相关理论的完善程度，寻找最佳故障诊断方法寻找最佳故障诊断方法，完善设备故障诊断学。第第 3030 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3 3 常用状态监测与故障诊断技术介绍常用状态监测与故障诊断技术介绍不少企业纷纷采用设备状态监测与故障诊断技术，以此增强设备运行可靠性，提高设备综合效率，降低寿命周期费用，促进维修体制变革，实现企业设备管理现代化。但是，在实际推行的过程中，却暴露出诸多问题，主要表现在：但是，在实际推行的过程中，却暴露出诸多问题，主要表现在：（1）鉴于设备的多样化和故障的复杂性，导致故障诊断技术名目繁导致故障诊断技术名目繁多多。从最初利用人的感官，一直到现代计算机智能诊断系统的应用，可谓是形形色色、种类繁多，如何选择往往无所适从如何选择往往无所适从。（2）部分诊断技术尚未成熟，实用性不佳部分诊断技术尚未成熟，实用性不佳，若盲目跟进，往往付出较多，但收效却不理想，甚至中途遇挫、无果而终。如何才能有效利用这一技术，使其更好地服务于生产现场呢？如何才能有效利用这一技术，使其更好地服务于生产现场呢？第第 3131 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.1 3.1 振动诊断技术振动诊断技术 3.1.1 3.1.1 振动诊断的基本知识振动诊断的基本知识在机械设备的状态监测和故障诊断中，常用的技术手段有：振动诊振动诊断、温度诊断、声学诊断、油液分析、无损检测、强度诊断、压力诊断、断、温度诊断、声学诊断、油液分析、无损检测、强度诊断、压力诊断、电气参数诊断、表面状态诊断、工况指标诊断、光学诊断电气参数诊断、表面状态诊断、工况指标诊断、光学诊断等。其中，振动诊断振动诊断是目前应用最为广泛，也是最成功最为广泛，也是最成功的诊断方法。这是因为：（1）在工业领域中，机械振动是普遍存在普遍存在，并常常作为衡量设备状衡量设备状态的重要指标之一态的重要指标之一。（2）在设备故障诊断中，振动信号能够更直接、快速、准确地反映更直接、快速、准确地反映设备的运行状态及其变化规律。（3）振动信号蕴涵了丰富的设备状态信息蕴涵了丰富的设备状态信息。（4）振动诊断理论和测量方法相对较成熟相对较成熟，诊断结果也准确可靠，也准确可靠，且便于现场组织实施且便于现场组织实施。第第 3232 页页 共共 9797页页可编辑可编辑附表：常用设备故障的检测方法及适用范围附表：常用设备故障的检测方法及适用范围附表：常用设备故障的检测方法及适用范围附表：常用设备故障的检测方法及适用范围序号物理特征检测目标适用范围1 振动 稳态振动、瞬态振动模态参数等 旋转机械、往复机械、流体机械、转轴、轴承、齿轮等 2 温度 温度、温差、温度场及热图像等 热工设备、工业炉窑、电机电器、电子设备等 3 油液 油品的理化性能、磨粒的铁谱分析及油液的光谱分析 设备润滑系统、有摩擦副的传动系统、电力变压器等 4 声学 噪声、声阻、超声波、声发射等 压力容器及管道、流体机械、工业阀门、短路开关等 5 强度 载荷、扭矩、应力、应变等 起重运输设备、锻压设备、各种工程结构等 6 压力 压力、压差、压力联动等 液压系统、流体机械、内燃机，液力耦合器等 7 电气参数 电流、电压、电阻、功率、电磁特性、绝缘性能等 电机、电器、输变电设备、微电子设备、电工仪表等 8 表面状态 裂纹、变形、点蚀、剥脱腐蚀、变色等 设备及零件的表面损伤、交换器及管道内孔的照相检查等 9 无损检测 射线、超声、磁粉场、渗透、涡流探伤指标等压延、铸锻件及焊缝缺陷检查，表面镀层及管壁厚度测定等 10 工况指标 设备运行中的工况和各项主要性能指标等 流程工业或生产线上的主要生产设备等 第第 3333 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.1 3.1 振动诊断技术振动诊断技术 3.1.1 3.1.1 振动诊断的基本知识振动诊断的基本知识1.1.机械振动及其分类机械振动及其分类振动振动是物体的一种运动形式，它是指物体(或物体的一部分)在平衡位置（物体静止时的位置）附近作的往复运动的现象。如图所示的弹簧质量系统中，重物的运动就是振动的一个典型例子。如果忽略阻尼、弹簧的质量、重物的大小和形状，则物体振动的位移X随时间t变化的规律，是一条正弦或正弦或余弦曲线余弦曲线。这种物体的运动参量随时间按正弦或余弦规律变化的振动，便称之为“简谐振动简谐振动简谐振动简谐振动”。它是一种最基最基本也是最简单本也是最简单的振动形式。第第 3434 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.1 3.1 振动诊断技术振动诊断技术 3.1.1 3.1.1 振动诊断的基本知识振动诊断的基本知识1.1.机械振动及其分类机械振动及其分类通常，各种机器设备都是由许多零部件和各种各样的安装基础所组成。这些都可认为是一个弹性系统。某些条件或因素可能引起这些物体在其平衡位置附近做微小的住复运动。这种机这种机械系统在其平衡位置附近所作的往复运动，就称为械系统在其平衡位置附近所作的往复运动，就称为机械振动机械振动机械振动机械振动。机械振动表示机械系统运动的机械振动表示机械系统运动的位移、速度、加速度量值位移、速度、加速度量值的大的大小随时间在其平均值上下小随时间在其平均值上下交替重复变化交替重复变化的过程的过程。第第 3535 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.1 3.1 振动诊断技术振动诊断技术 3.1.1 3.1.1 振动诊断的基本知识振动诊断的基本知识1.1.机械振动及其分类机械振动及其分类从不同角度来考察振动问题，可按如下方式对其进行分类：（1 1）按振动规律分类）按振动规律分类在机械设备的状态监测和故障诊断中，常遇到的振动多为周期振动、周期振动、准周期振动、平稳随机振动等，以及几种不同类型振动的组合准周期振动、平稳随机振动等，以及几种不同类型振动的组合。第第 3636 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.1 3.1 振动诊断技术振动诊断技术 3.1.1 3.1.1 振动诊断的基本知识振动诊断的基本知识1.1.机械振动及其分类机械振动及其分类（2 2）按振动频率分类）按振动频率分类在振动诊断中，常常要分析频率与故障的关系，要分析不同频段振动的特点。为此，了解振动频段的划分与振动诊断的关系很有实用意义。通常按照频率的高低，可把振动分为三种类型：通常按照频率的高低，可把振动分为三种类型：第第 3737 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.1 3.1 振动诊断技术振动诊断技术 3.1.2 3.1.2 机械振动信号分析方法简介机械振动信号分析方法简介 振动信号的分析方法，按信号处理方式的不同，分为幅域分析、时域分幅域分析、时域分析、频域分析析、频域分析等。早期的信号分析只在波形的幅值上进行，如计算波形的最大值、最小值、平均值、有效值等，后又进而研究波形幅值的概率分布。对信号在幅值上的各种处理通常称为幅域分析幅域分析。信号波形是某种物理量随时间变化的关系，研究信号在时间域内的变化或分布称为时域分析时域分析。频域分析频域分析是确定信号的频域结构，即信号中包含哪些频率成分及其大小，分析的结果是以频率为自变量的各种物理量的谱线或曲线。不同的分析方法是从不同的角度观察、分析信号不同的分析方法是从不同的角度观察、分析信号，均有其自身的应用特点，所以在故障诊断时，我们应根据预计要诊断的征兆和故障来选择上述应根据预计要诊断的征兆和故障来选择上述相应的信号分析方法，以便尽可能得到最大限度的信息量相应的信号分析方法，以便尽可能得到最大限度的信息量，从而尽快地来确定设备故障所在，便于决策。第第 3838 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.1 3.1 振动诊断技术振动诊断技术 3.1.3 3.1.3 振动监测及故障诊断的常用仪器设备振动监测及故障诊断的常用仪器设备1.1.测振传感器测振传感器加速度传感器的安装方式是获得准确测量结果的关键所在加速度传感器的安装方式是获得准确测量结果的关键所在，必须引起高度重视，否则会导致安装后固有振动频率降低，从而大大限制其有用频率范围。第第 3939 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.1 3.1 振动诊断技术振动诊断技术 3.1.3 3.1.3 振动监测及故障诊断的常用仪器设备振动监测及故障诊断的常用仪器设备2.2.振动监测及分析仪器振动监测及分析仪器(1)(1)设备简易诊断仪器设备简易诊断仪器简易振动诊断仪器主要是通过测量振动幅值的部分参数，对设备的状态测量振动幅值的部分参数，对设备的状态做出初步判断，以确定设备正常与否做出初步判断，以确定设备正常与否。这种仪器体积小，价格便宜，易于掌握，适合由工段、班组一级来组织实施进行日常测试和巡检适合由工段、班组一级来组织实施进行日常测试和巡检。常用简易振动诊断仪器按其功能可分为：振动计、振动测量仪和冲击振动测量仪等，具体参见下图所示。第第 4040 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.1 3.1 振动诊断技术振动诊断技术 3.1.3 3.1.3 振动监测及故障诊断的常用仪器设备振动监测及故障诊断的常用仪器设备2.2.振动监测及分析仪器振动监测及分析仪器(2)(2)振动信号分析仪振动信号分析仪信号分析仪种类很多，一般由信号放大、滤波、AD转换、显示、存储、分析等部分组成，有的还配有软盘驱动器，可以与计算机进行通信。能够完成信号的幅值域、时域、频域等多种分析和处理能够完成信号的幅值域、时域、频域等多种分析和处理，功能很强，分析速度快、精度高，操作方便。这种仪器的体积偏大，对工作环境要求较高，价格也比较昂贵，适合于工矿企业的设备诊断中心以及大专院校、研究院适合于工矿企业的设备诊断中心以及大专院校、研究院所配备所配备。第第 4141 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.1 3.1 振动诊断技术振动诊断技术 3.1.3 3.1.3 振动监测及故障诊断的常用仪器设备振动监测及故障诊断的常用仪器设备2.2.振动监测及分析仪器振动监测及分析仪器(3)(3)离线监测与巡检系统离线监测与巡检系统离线监测与巡检系统一般由传感器、采集器、监测诊断软件和微机组成，有时也称为设备预测维修系统。操作步骤包括：利用监测诊断软件建立测试数据库、将测试信息传输给数据采集器、用数据采集器完成现场巡回测试、将数据回放到计算机软件(数据库)中、分析诊断等。这种这种巡检系统是解决大、中型企业主要设备的监测和诊断的较好途径巡检系统是解决大、中型企业主要设备的监测和诊断的较好途径。(4)(4)在线监测与保护系统在线监测与保护系统在石化、冶金、电力等行业对大型机组和关键设备多采用在线监测系对大型机组和关键设备多采用在线监测系统，进行连续监测统，进行连续监测。这类系统连续、并行地监测各个通道的振动幅值，并与门限值进行比较。振动值超过报警值时自动报警，超过危险值时实施继电保护，关停机组。这类系统主要对机组起保护作用，一般没有分这类系统主要对机组起保护作用，一般没有分析功能。析功能。第第 4242 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.1 3.1 振动诊断技术振动诊断技术 3.1.3 3.1.3 振动监测及故障诊断的常用仪器设备振动监测及故障诊断的常用仪器设备2.2.振动监测及分析仪器振动监测及分析仪器(5)(5)网络化在线巡检系统网络化在线巡检系统其功能与离线监测与巡检系统很相似，只不过数据采集由现场安装的传感器和采集模块自动完成，勿需人工干预。这类系统具有较强的分析和诊断功能，适合这类系统具有较强的分析和诊断功能，适合于大型机组和关键设备的在线监测和诊断于大型机组和关键设备的在线监测和诊断。(6)(6)高速在线监测与诊断系统高速在线监测与诊断系统对于石化、冶金、电力等行业的关键设备的重要部件关键设备的重要部件，可采用高速在线监测与诊断系统，对各个通道的振动信号连续、并行地进行监测、分析和诊断。这样对这样对设备状态的了解和掌握是连续的、可靠的，当然规模和投资都比较大设备状态的了解和掌握是连续的、可靠的，当然规模和投资都比较大。(7)(7)故障诊断专家系统故障诊断专家系统诊断的专家系统与一般的精密诊断不同，它是一种基于人工智能的计算机诊断基于人工智能的计算机诊断系统系统，能够模拟故障诊断专家的思维方式，运用已有的诊断理论和专家经验，对现场采集到的数据进行处理、分析和推断，并能在实践中不断修改、补充和完善知识库，提高诊断专家系统的性能和水平。第第 4343 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.2 3.2 噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 机器运行过程中所产生的振动和噪声噪声是反映机器工作状态的诊断信息的重要来源。振动和噪声是机器运行过程中的一种属性，即使是最精密、即使是最精密、最好的机械设备也不可避免地要产生振动和噪声最好的机械设备也不可避免地要产生振动和噪声。振动和噪声的增加，一定是由故障引起的，任何机器都以其自身可能的方式产生振动和噪声。因此，只要抓住所研究的机器零部件的生振发声的机理和特征，就可以只要抓住所研究的机器零部件的生振发声的机理和特征，就可以对机器的状态进行诊断对机器的状态进行诊断。在机械设备状态监测与故障诊断技术中，噪声监测也是较常用的方法之一。例如：维修人员用听棒检查轴承的运行状态；铁路工人用手锤检维修人员用听棒检查轴承的运行状态；铁路工人用手锤检验车架以判断其故障；我们通过敲击西瓜检测其成熟程度验车架以判断其故障；我们通过敲击西瓜检测其成熟程度等，这些简单的方法沿用至今，需依赖人的经验和技巧。现代噪声检测技术已取得了很大的发展，其在机械工程、航空航天、国防爆破、城市建设、房屋建筑、环境保护等方面都有很大的应用价值，随着工业技术的发展，越来越占有更重要的地位。既然如此，那么我们该如何开展噪声的监测与诊断呢？第第 4444 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.2 3.2 噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 3.2.1 3.2.1 噪声的应用噪声的应用 噪声一向为人们所厌恶。但是，随着现代科学技术的发展，人们也能利用噪声造福人类。噪声除草噪声除草：科学家发现，不同的植物对不同的噪声敏感程度不一样。根据这个道理，人们制造出噪声除草器。噪声诊病噪声诊病：科学家制成一种激光听力诊断装置，供医生诊断。它测试迅速，不会损伤耳膜，没有痛感，特别适合儿童使用。此外，还可以用噪声测温法来探测人体的病灶。有源消声有源消声：从噪声源本身着手，设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来。从上面的例子可以看出，噪声其实并不是那么一无是处，只要我们能掌握科学的方法，就算是噪声也能“发光发热”。第第 4545 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.2 3.2 噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 3.2.2 3.2.2 声学基础声学基础 为了能更好地理解噪声的监测和诊断技术，在开始讲解前，我们必须学习相关的声学基础。声音是由声波刺激人耳神经所引起的感觉。产生声音的条件有两个：产生声音的条件有两个：一是物体的振动，二是声波传播的介质一是物体的振动，二是声波传播的介质。声波是一种机械波。它具有一般波动现象所共有的特性，如反射、绕声波是一种机械波。它具有一般波动现象所共有的特性，如反射、绕射、折射和干涉现象等射、折射和干涉现象等。只有特定频率范围特定频率范围(20-20000(20-20000赫兹赫兹)内的声波，可使人耳产生听觉，这就是我们通常意义上的声音声音。频率低于20赫兹的声波称为次声波次声波，频率高于20000Hz的声波称为超声波超声波。通常，将一些引起反感的、刺耳的声音统称为噪声，在物理意义上是指不规则、间歇的或随机振源在空气中引起的振动波称为噪声。在进行噪声测量时，常采用声压级、声强级和声功率级声压级、声强级和声功率级来表示噪声的强弱，采用频率或频谱频率或频谱来表示其成分，也可以用人的主观感觉用人的主观感觉进行量度，如响度级等。第第 4646 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.2 3.2 噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 3.2.3 3.2.3 噪声测量噪声测量 声音的主要特征量为声压、声强、频率，质点振速和声功率声压、声强、频率，质点振速和声功率等，其中声声压和声强压和声强是两个主要参数，因此，也是测量的主要对象。噪声测量系统有传声器，放大器和记录器，以及分析装置传声器，放大器和记录器，以及分析装置等（可以看出其与振动测量系统类似，其实声音本质就是物体振动发声）。1.1.传声器传声器传声器是将声波信号转换为相应电信号的传感器将声波信号转换为相应电信号的传感器。其原理是用变换器把由声压引起的振动膜振动变成电参数的变化。第第 4747 页页 共共 9797页页可编辑可编辑3.2 3.2 噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 3.2.3 3.2.3 噪声测量噪声测量 2.2.声级计声级计声级计声级计是用一定频率和时间计权来测量声压级声压级的仪器，是现场噪声测量中最基本的噪声测量仪器。按国际电工委员会公布的IEC651规定，声级计的精度分为四个等级，即四个等级，即0 0、1 1、2 2、3 3级级。其中：0 0级级精度最高；l l级级为精密声级计（除了具有A、B、C计权网络外，还有外接滤波器插口，可进行倍频程或1/3倍频程滤波分析）；2 2级级为普通声级计（具有A，B，C计权网络）；3 3级级为调查用的声级计(只有A计权网络)。机器设备噪声监测常用精密型。此外，还有脉冲声级计等。第第 48