设备维修教案Word格式文档下载.docx

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●总结

1、讲解了设备状况监测与故障诊断相干差不多常识。

2、阐述了监测与诊断的重要性。

●安排功课

1、故障诊断的全然步调。

演示文档（PPT）、机电设备载体、各类诊断监测仪器、相干技巧材料

引题5分钟；

讲课40分钟；

实训30分钟；

总结5分钟

设备状况监测与故障诊断

设备的状况监测与故障诊断是指应用现代科学技巧和仪器、依照设备外部信息参数的变更来确信机械内部的工作状况或机械构造的损掉状况，确信故障的性质、程度、类别和部位，预告其成长趋势，并研究故障产生的机理。

状况监测与故障诊断技巧是近年来国表里成长较快的一门新兴学科，它所包含的内容比较广泛，诸如机械状况量（力、位移、振动、噪声、温度、压力和流量等）的监测，状况特点参数变更的辨识，机械产生振动和毁伤时的缘故分析、振源确信、故障预防，机械零部件应用时代的靠得住性分析和残剩寿命估量等等。

设备状况监测与故障诊断技巧是保证设备安稳运行的全然方法之一。

一、设备故障的全然常识

1、定义

设备故障（Fault）的一样性定义是：

设备在规准时刻内、规定前提下，损掉规定功能的状况。

美国当局《工程项目治理人员测试性与诊断性指南》（AD－A208917）中，则把故障定义为：

“造成装配、组件或元件不克不及按规定方法工作的一种物理状况”。

在工程实例中，我们还经常听到另一个词汇：

掉效（Failure）。

国度标准GB3187—82《靠得住性全然名词术语及定义》中规定，掉效是产品损掉规定的功能，对可修复产品平日称为故障。

国度军用标准GJB451—90《靠得住性修理性术语》指出，故障是产品或产品的一部分不克不及或将不克不及完成预定功能的事宜或状况，对某些产品称为掉效。

由此可见，“掉效”和“故障”均为表示产品不克不及完成或损掉功能的现象。

在实际工程中，关于“掉效”和“故障”没有严格的差别，平日关于可修复产品常用“故障”，而关于弗成修复产品常用“掉效”。

关于各类设备体系而言，其包含着大年夜量可修复的零部件，是以经常同一用“故障”来表示各级零部件直至体系不克不及完陈规定功能的事宜。

2、设备故障分布规律

设备故障的产生、成长过程都有其客不雅规律。

研究故障规律对制订修理策略，以及建立加倍科学的修理体系体例差不多上十分有利的。

典范故障曲线——浴盆曲线

1-1典范故障曲线——浴盆曲线

经由过程大年夜量的实践证实，可修理设备的故障率λ（t）跟着设备应用期的连续，而显现三个不合趋势的时期。

典范的故障率分布曲线，可拜见图1-1所示的浴盆曲线（bathtubcurve），它将应用修理时代的设备故障状况分为三个时刻：

（1）早期故障期（0≤t<

t1）：

是指设备安装调试过程至移交临盆试用时期。

这一时代的特点是故障率由高到低。

造成早期故障的缘故主假如由设计、制造上的缺点，包装、运输中的毁伤，安装调试不到位，应用工人操作不适应或尚未全部闇练操纵其机能等缘故所造成的。

设备处于早期故障期，其故障率开端往往专门高，但经由过程跑合运行、故障清除和应用修理人员对设备的慢慢熟悉，故障率将逐步降低并趋于稳固，设备进入正常工作时期。

此段时刻的长短，随产品、体系的设计与制造质量而异。

只是，当设备进行大年夜补缀或技巧改革后，早期故障期还将再次显现。

早期故障率是阻碍设备靠得住性的一个重要身分，会使设备的平均无故障工作时刻削减。

从设备的总役龄来看，这段时刻虽不长，但必须卖力对待，不然阻碍新设备效能的正常发挥，对资金收受接收晦气。

关于已定型的成批临盆的设备和闇练的操作人员来说，早期故障期相对较短。

工程实例：

攀钢二期工程新建的深井泵站在投产初期，水泵运行台不经常只稀有百小时，甚至只有几十小时就必须检修，且检修1台水泵耗时近半个月。

当时只能出动车间绝大年夜部分的检修力量，不分黑天白夜的加班加点组织抢修。

（2）偶发故障期（t1≤t<

t2）：

经由第一时期的调试、试用后，设备的各部分机件进人正常磨损时期，操作人员慢慢操纵了设备的机能、道理和机构调剂的特点。

设备进入偶发故障期。

在现在代故障率大年夜致处于稳固状况，趋于定值。

在现在代，故障的产生是随机的。

在偶发故障期内，设备的故障率最低，同时稳固。

因而能够说，这是设备的最佳状况期或称正常工作期。

那个区段称为有效寿命。

偶发故障期的故障，一样是因为设备应用欠妥，修理不力，工作前提（负荷、情形等）变更，或者因为材料缺点、操纵掉灵、构造不合理等设计、制造上存在的问题所致。

故经由过程进步设计质量、改进应用治理、加强监督诊断与爱护保养等工作，可使故障率降低到最低。

关于偶发期故障，一样须要进行统计分析。

为此，必须健全设备运行、故障动态和修理保养的记录，建立设备检查与临盆日记等轨制，对故障进行挂号与分析。

上述的深井泵站在投产2～3年后，跟着对设备的慢慢熟悉，检修爱护程度的慢慢进步，设备便进入偶发故障期，这一时代水泵的大年夜修台时广泛进步到7000h，部分甚至可到12000h以上。

一样每年大年夜修台数为2～3台，大年夜修台时60工。

相对早期故障期，工作量极大年夜削减，今朝只配备数个钳工就可完全胜任设备检修工作。

（3）耗费故障期（t2≤t）：

这段时代的特点是设备故障率急剧升高。

现在设备经由上述稳固时期，大年夜多半零部件因为经久的运转，其机械磨损、疲乏、老化、腐化慢慢加剧而损掉机能，使设备故障率开端上升，进人耗费故障期。

这说明设备的一些零部件差不多达到了其应用寿命。

是以，应在这一时代显现前不久，进行针对性的预防修理，或在这一时代刚显现时，进行设备补缀，便可防止故障大年夜量显现，降低故障率和修理工作量，延长设备的应用寿命。

但假如保持连续应用，就可能造成设备变乱。

归纳来说，这三个时期对应着故障分布的三种全然类型：

早期为故障递减型；

偶发期为故障恒定型；

耗费期为故障递增型。

3、故障分类

故障的分类方法有多种，它们可分别从不合的角度，如经济性、安稳性、复杂性、故障成长速度、原由等方面，不雅察设备损掉工作效能的程度。

不合的分类方法反应了设备故障的不合侧面，对机械故障进行分类的目标是为了更好地针对不合的故障情势采取响应的计策。

常见的故障分类如下所述：

（1）按故障的性质分类：

间断性故障和永久性故障

（2）按故障形成的速度（即产生的快慢）分类：

突发性故障和渐发性故障

（3）按故障的缘故分类：

外因故障和内因故障

（4）按故障损害性分类：

危险性故障和安稳性故障

（5）按功能损掉水等分类：

局部性故障和完全性故障

（6）按故障的相干性分类：

相干故障和非相干故障

（7）按功能分类：

潜在故障和功能故障

（8）按故障阻碍的水等分：

略微故障、一样故障、严峻故障和恶性故障

二、故障诊断及其分类

故障诊断，确实是对机械体系所处的状况进行监测，确信其是否正常，当显现专门时分析其产生的缘故和部位，并预告其成长趋势。

在设备故障诊断技巧中，诊断方法的分类问题是一个比较重要的问题，它不仅是建立一个学科所必须的前提，给人以明白的科学体系，同时更能启发人们，改进已有的诊断方法，寻求新的冲破。

是以，明白得设备故障诊断的分类，对我们往后更好地舆解和应用诊断技巧，具有积极的意义。

下面，扼要介绍一些常见的故障分类方法。

1、按目标分：

分成功能诊断和运行诊断

2、按方法分：

分成巡回检测和在线监测

3、按提守信息的方法分：

分成直截了当诊断和间接诊断

4、按诊断时所要求的机械运行工况前提分：

分成惯例工况诊断和专门工况诊断

5、按功能分：

分成简略单纯诊断和周详诊断

三、设备故障诊断技巧的成长与瞻望

故障诊断技巧是现代科学技巧与临盆高度成长，各学科互相渗入渗出、互订交叉、互相促进的产品。

除了故障机理的研究得益于数学、物理学、力学、机械学、声学、化学等差不多学科之外，还专门地从主动操纵、旌旗灯号处理、人工智能、运算机技巧的成长中获得支撑。

追溯设备故障诊断的汗青，实际上自有工业临盆以来就已存在。

早期的人们主假如依照五官感到，如对设备的触摸，对声音、振动等状况特点的感触感染，同时凭借工匠的体会，以此来确信某些故障的存在，并提出修复的方法，例如，有体会的工人常应用听棒来确信扭转设备轴承及转子的状况等。

这一时期我们估且称之为感性时期，即应用人的五官来感触感染各类设备故障信息。

之后，跟着振动、温度、压力、流量等传感器的广泛应用，设备故障诊断的汗青产生了第一次革命性的改变，进入了量化时期。

然则故障诊断技巧真正作为一门学科，则是20世纪60年代今后才成长起来的，这也是设备故障诊断汗青上第二次革命性的改变。

近年来，人工智能和收集化已慢慢成为故障诊断的重要成长偏向，这必将推动设备故障诊断第三次革命性的改变。

简而言之，设备故障诊断技巧是现代科学技巧与临盆高度成长，各学科互相渗入渗出、互订交叉、互相促进的产品，其真正成长成为一门学科的时代大年夜约在20世纪60年代，是在设备治理与修理模式成长的差不多上成长起来的。

故障诊断技巧经由40多年的研究与成长，已应用于飞机主动驾驶、人造卫星、航天飞机、核反响堆、汽轮发电机组、大年夜型电网体系、石油化工过程、飞机、汽车、冶金、矿山设备等范畴。

但同时我们也应当看到，尽管设备故障诊断技巧已取得了长足的进步，但它作为一门正在成长的新型学科，今朝还远未达到完美的程度，重要表示在：

理论与实际结合力度不敷，故障诊断是一门实践性极强的技巧，今朝从事设备故障诊断研究的人员多为高校或研究单位，他们对现场设备缺乏深刻明白得，而现场技巧人员平日又没有足够的时刻和技巧差不多，将所不雅察、检测到的现象上升到理论加以分析、归纳、总结；

诊断技巧成长不均衡，因此扭起色械的故障诊断理论和实践都取得了较成熟的后果，然则来去机械的诊断理论和实践还有待进步；

诊断仪器的机能与现场设备的实际需求存在差距；

现场设备诊断体系的实际后果表示欠佳，智能化程度较低，简略单纯诊断的仪器功能较为单一，精度不高，而周详诊断的仪器价格较为昂贵，且对应用人员的专业技巧程度要求专门高，在易用性方面还存在较大年夜不足等。

信任跟着现代科学技巧的赓续成长，这些问题都将慢慢得以缓解，并最终获得有效解决。

四、诊断技巧全然方法简介

对设备的诊断有不合的技巧手段，较为常用的有振动监测与诊断、温度监测与诊断、噪声监测、油液诊断、无损探伤技巧等。

设备诊断技巧尽管专门多，但全然上离不开信息的采集，信息的分析处理，状况的辨认、诊断、推测和决定打算三个环节。

设备状况监测与诊断技巧的重要工作内容是：

（1）包管机械运行状况在设计的范畴内

（2）随时申报运行状况的变更情形和恶化趋势

（3）供给机械状况的精确描述

（4）故障报警

五、故障诊断技巧感化及意义

现今社会，设备诊断技巧日益获得看重和成长，一方面是跟着科学技巧和临盆成长，设备工作强度赓续增大年夜，临盆效力、主动化程度越来越高，同时设备加倍复杂，各部分间的接洽关系加倍紧密，往往微小的故障就可能激发连锁反响，从而导致全部设备体系或与设备有关的情形遭受灾难性的破坏。

这不仅会造成庞大年夜经济损掉，同时会危及人身安稳，导致情形变乱等，后果不堪假想。

例如：

1973年美国三里岛核电站堆芯破坏变乱；

1985年美国“挑战者”号航天飞机坠毁；

1984年印度博帕尔市农药厂异氰酸甲酯毒气外泄变乱；

1986年前苏联切尔若贝利核电站泄漏变乱；

1986年欧洲莱茵河瑞士化学工业污染变乱等，这些差不多上由设备故障造成的震动世界的恶性变乱。

据统计，重要设备因变乱停机造成的损掉极为严峻：

一个乙烯球罐停产一天，损掉产值500万元，利润200万元；

一台大年夜型化纤设备停产一小时，损掉产值80万元。

有国外研究标明，对大年夜型汽轮发电机组进行振动监督，获利与投资之比为17：

1。

这注解采取设备诊断技巧，包管设备靠得住而有效地运行是极为重要的。

另一个弗成忽视的重要身分是修理体系体例的变革，专门是状况修理的履行，急切须要晋升设备综合效力，降低设备寿命周期费用。

往常国表里对设备重要采取筹划修理或过后修理。

在专门多场合下，这是专门不合理的，致使不该修的修了（即过修理），不仅白费人力、物力、财力，甚至还会降低设备工作机能；

而该修的可能又没修（即欠修理），不仅降低设备寿命，同时还将导致变乱产生。

英国曾对2000家工厂查询拜望，成果注解采取诊断技巧后，每年设备修理费可节约3亿英镑。

日本有材料指出，采取诊断技巧后，每年设备修理费削减20～50%，故障停机削减75%。

我国冶金企业的修理费用一样占到临盆成本的8～10％，专门多大年夜型钢厂，每年设备修理费达数亿万元以上。

对此，上海宝钢提出并实施了从“以周期检修为差不多，以预防修理为主线”的修理模式向“以设备状况受控治理为差不多，以状况修理为主线”的综合修理模式改变的计策决定打算，从而使其修理费用连续降低，公司年吨钢修理费用均降5%阁下，创效上亿元，同时近几年来公司各条主功课线设备状况逐年趋于稳固，重（特）大年夜设备变乱为零，重要临盆设备变乱故障停机率连续降低，领先国内同业企业。

依照世界蓬勃国度的先辈体会和中国企业的多年实践摸索，设备诊断技巧在现代设备工程中的感化，大年夜致可归纳为以下几方面：

1.能及时科学地对设备各类专门状况或故障状况做出诊断，预防或清除故障，对设备的运行进行须要的指导，进步设备运行的靠得住性、安稳性和有效性，以期把故障损掉降低到最低程度。

2.包管设备发挥最大年夜的设计才能，制订合理的检测修理轨制，以便在许可的前提下充分挖掘设备潜力，延长服役刻日和应用寿命，降低设备全寿命周期费用。

3.经由过程检测监督、故障分析、机能评估等，为设备构造修改、优化设计、合理制造及临盆过程供给反馈信息和理论依照。

4.经由过程实施设备故障诊断，带动与故障诊断有关的一系列相干理论，如旌旗灯号采集、旌旗灯号分析、模式辨认等相干学科的成长，同时可考查相干理论的完美程度，查找最佳故障诊断方法，完美设备故障诊断学。

我国的设备故障诊断事业正在蓬勃成长，必将在我国经济扶植中发挥越来越大年夜的感化。

面向21世纪，我们将面对加倍严格的考查，专门是在充分强调“治理立异、科技立异”的今天，状况监测与故障诊断已成为设备治理程度晋升的急切须要，而一个脱颖而出的设备故障诊断新事业，也必将适应和推动现代企业轨制进步的潮流，并以其强大年夜的生命力展现在现代企业治理之林。

《冶金机械设备修理》教案

4

项目教授教化法

模块二

振动监测与诊断

1、明白得振动全然常识。

2、操纵振动诊断技巧的道理和振动监测方法。

3、明白得振动诊断的感化及意义。

振动诊断技巧的道理和监测方法

振动监测的实际应用

扫瞄专业杂志及书本，多参加实际锤炼

振动诊断是设备状况监测与故障诊断常用技巧之一。

经由过程进修，练习学生针对冶金机电设备的常用扭转零件进行振动诊断，能合理确信诊断策略，拔取恰当的诊断方法，并能闇练应用各类常见检测仪器。

1、讲解了振动相干差不多常识及振动诊断方法。

2、结合实际讲解振动诊断的应用。

1、振动诊断实施要点

演示文档（PPT）、机电设备载体、各类修理技巧工器具和材料、技巧材料

振动监测与诊断

机械振动是工程中广泛存在的现象，机械设备的零部件、整机都有不合程度的振动。

机械设备的振动往往会阻碍其工作精度，加剧机械的磨损，加快疲乏破坏；

而跟着磨损的增长和疲乏毁伤的产生，机械设备的振动将加倍猛烈，如斯恶性轮回，直至设备产生故障、破坏。

由此可见，振动加剧往往是伴跟着机械部件工作状况不正常、甚至掉效而产生的一种物理现象。

据统计，有60%以上的机械故障差不多上经由过程振动反应出来的。

是以，不消停机和解体，经由过程对机械振动旌旗灯号的测量和分析，就可对其劣化水平和故障性质有所明白得。

别的，振动的理论和方法比较成熟，且简单易行。

因此在机械设备的状况监测和故障诊断技巧中，振动检测技巧是一种广泛被采取的全然方法。

研究振动问题时，一样将研究对象（如一部机械、一种构造）称为体系；

把外界对体系的感化或机械自身活动产生的力，称为鼓舞或输入；

把机械或构造在鼓舞感化下产生的动态行动，称为响应或输出。

振动分析（理论或实验分析）确实是研究这三者间的互相关系。

所谓振动诊断，确实是对正在运行的机械设备进行振动测量，对获得的各类数据进行分析处理，然后将成果与事先制订的某种标准进行比较，进而确信体系内部构造的破坏、裂纹、开焊、磨损、松脱及老化等各类阻碍体系正常运行的故障，依此采取响应的计策来清除故障、包管体系安稳运行。

振动诊断还包含对其情形的推测，即已知体系的输出及体系的参数（质量、刚度、阻尼等）来确信体系的输入，以确信体系情形的特点，如查找振源等问题的研究。

一、振动诊断全然常识

图2-1重物随时刻的活动图

1、什么是振动

振动是物体的一种活动情势，它是指物体在均衡地位上作来去活动的现象。

例如图2-1所示的弹簧质量体系中重物的活动确实是振动的一个典典范子。

重物从均衡地位移动到上极限地位，再返回经由静均衡地位移动到下极限地位，又返回移动到静均衡地位，为一个活动轮回，即来去振动一次。

那个活动轮回连续赓续反复确实是该重物的振动。

图右面是重物振动位移随时刻变更的活动图，它是一条正弦（或余弦）曲线。

这种正弦振动，称之为“简谐振动”，它是一种最简单的振动。

各类机械设备是由专门多零部件和各类各样的安装差不多所构成，这些都可认为是一个弹性体系。

某些前提或身分可能引起这些物体在其均衡地位邻近做微小的来去活动，这种每隔一准时刻的来去性机械活动，称为机械振动。

因为各类体系的构造、参数不合，体系所受的鼓舞不合，体系所产生的振动规律也各不雷同。

依照振动规律的性质及其研究方法，振动可分为确信性振动和随机振动两大年夜类。

确信性振动的规律能够用某个确信的数学表达式来描述，其振动的波形具有确信的外形。

其振动位移是时刻t的函数，可用简单的数学解析式来表示，为：

x=x（t）。

随机振动不克不及用确信的数学表达式来描述，其振动波形呈不规矩的变更，只能用概率统计的方法来描述。

在机械设备的状况监测和故障诊断中，常碰到的振动多为周期振动、准周期振动、窄频带随机振动和宽频带随机振动等，以及个中几种振动的组合。

周期振动和准周期振动属确信性振动范畴，由简谐振动及简谐振动的叠加构成。

2、振动的表示方法

（1）确信性振动

1）简谐振动

简谐振动是机械振动中最简单最全然的振动情势，明白得它的特点，对明白得其它振动的特点和操纵振动监测诊断技巧都十分重要。

若物体振动时其位移随时刻变更的规律可用正弦（或余弦）函数表示，则这种周期振动就称为简谐振动。

其数学表达式为

（2—1）

式中

——物体相对均衡地位的位移；

——振幅（又称峰值），表示物体偏离均衡地位的最大年夜距离（2A称为峰-峰值）；

单位为毫米（

）；

——振动的角频率，表示

秒内的振动次数或称圆频率；

——振动的初相位角，用以表示振动物体的初始地位，单位为弧度（

）。

振幅A表示振动的大年夜小，而角频率

表示振动的快慢。

假如已知某物体作简谐振动，且已知（或测出）

、

及

，就能够完全确信该物体在任何瞬时的位移X。

简谐振动是确信性振动，其特点取决于

三个参数，这三个参数在设备诊断中有侧重要的意义，是以，

称为简谐振动的三要素。

2）周期振动

若振动波形按周期T反复显现，也确实是

（2—2）

成立时，称为周期振动，相对简谐振动而言，一样它是一个复杂的周期振动，是由一个静态重量

和无穷个谐波余弦重量（振幅为

，相角为

）构成，实践中产生复杂周期振动的情形远多于产生简谐振动的情形。

事实上，简谐振动往往是复杂周期振动的一种近似表示。

3）准周期振动

所谓准周期振动，也是由一些不合周期的简谐振动合成的振动。

这一点与复杂周期振动相类似。

然则，准周期振动没有周期性，构成它的简谐重量中总会有一个重量与另一个重量的频率之比值为无理数。

而复杂周期振动的各简谐重量中任何两个重量的频率之比是有理数。

准周期振动是一种非周期振动，可用如下的函数描述：

（2—3）

（2）随机振动

随机振动是一种非确信性振动，不克不及用精确的数学关系式描述。

随机振动过程虽不克不及预知，也不克不及反复，但随机振动具有必定的统计规律，是以能够用概率统计的方法来研究随机振动，用统计特点参数来描述随机振动的特点，用随机旌旗灯号来描述随机振动。

二、振动监测参数与标准

1、振动参数及其选择

如前所述，平日用来描述振动响应的三个参数是位移、速度和加快度。

为了进步振动测试的灵敏度，在测试时应依照振动频率的高低来选用响应的参数（或传感器）。

从测量的灵敏度和动态范畴推敲，低频时的振动强度用位移值度量；

中频时的振动强度用速度值度量；

高频时的振动强度用加快度值度量。

从专门的种类推敲，冲击是重要问题时应测量加快度；

振动能量和疲乏是重要问题时应测量速度；

振动的幅度和位移是重要问题时，应测量位移。

对大年夜多半机械来说，速度是最佳参数，这也是专门多标准采取该系数的缘故之一。

然则别的一些标准都采取相对位移参数进行测量，这在发电、石化工业的机组振动监测顶用的最多。

关于轴承和齿轮部件的高频振动监测来说，加快度倒是最合适的监测参数。

2、测量地位的选定

起首应确信是测量轴振动照样轴承振动。

一样说来，监测轴比测试轴承座或机壳的振动信息更为直截了当和有效。

在显现故障时，转子上振动的变更比轴承座或机壳要敏锐得多。

只是，监测轴的振动经常要比测量轴承座或外壳的振动须要更高的测试前提和技巧，个中最全然的前提是能够或许合理地安装传感器。

测量转子振动的非接触式涡传播感器安装前一样须要加工设备外壳，包管传感器与轴颈之间没有其他物体。

在高速大年夜型扭转设备上，传感器的安装地位经常是在制造时就留下的，目标是对设备实施连续在线监测。

而对低中速、小设备来说，经常不具备这种前提，在此情形下，能够选择在轴承座或机壳上放置传感器进行测试。

测量轴承振动能够检测机械的各类振动，因受情形阻碍较小而易于测量，同时所有仪器价格低，装卸便利，但测量的灵敏度和精度较低。

其次应确信测点地位。

一样情形下，测点地位选择的原则是：

能对设备振动状况做出周全的描述；

应是设备振