盾构、TBM状态监测与故障诊断.ppt
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盾构、TBM状态监测与故障诊断主讲：
苏东会议提示人身安全：
交通安全住宿宾馆通道防火安全财物安全试验安全：
个人防护环保内容提示v国内外监测技术的发展概况v设备故障诊断状态监测意义v磨擦学介绍v油品分析及化验报告v油品的存放v仪器的简单操作设备故障诊断技术的发展概况1、美国、美国1961年开始执行阿波罗计划出现一系列设备故障，促使1967年在美国宇航局倡导下，由美国海军研究室主持美国机械故障预防小组（MFPG）；1971年MFPG划归美国国家标准局领导，下设故障机理研究、检测、诊断和预测技术、可靠性设计和材料耐久性评估四个小组；美国机械工程师学会领导下的锅炉压力容器监测中心对锅炉压力容器和管道等设备的诊断作了大量研究，制订了一系列的有关静态设备设计、制造试验和故障诊断及预防的标准规程，目前正在研究推行设备的声发射诊断技术。
JOHNSMITCHEL公司的超低温水泵和空压机监测技术；TEDECO公司的润滑油分析诊断技术；西屋公司的网络化汽轮发电机组智能化故障诊断专家系统（汽轮机，发电机，水化学）；BentleyNavada公司的DDM系统和ADRE系统为代表的多种机组在线监测诊断系统。
2、欧洲、欧洲英国在60年代末70年代初，英国机械保健中心开始诊断技术的开发研究；发展了以社会化为特点的诊断服务。
1970年提出“设备综合工程学”瑞典的SPM轴承监测技术；挪威的船舶诊断技术；丹麦的振动和声发射技术；3、日本、日本1971年开始发展“全员生产维修”TPM，并每年向欧美派遣“设备综合工程学调查团”，1976年达到实用阶段。
并向世界各国推广。
4、中国、中国1983年由原国家经贸委发布了国营工业交通设备管理试行条例；1987年国务院正式颁布全民所有制工业交通企业设备管理条例规定“企业应当积极采用先进的设备管理方法和维修技术，采用以设备状态监测为基础的设备维修方法”2006年中国企业设备管理条例颁布进入21世纪地铁及山岭隧道施工，各种盾构、TBM已越来越多。
由于采用盾构、TBM硬岩掘进及城市地铁盾构施工，使用的设备是集机、电、液、气及PLC系统于一体的大型机械，单机设备的故障甚至是局部失灵都会引起停机，给企业带来严重经济损失。
再则股份公司的各工点分布广，对设备维护采用计划、定期维修。
设备有无故障、故障类型、故障部位、故障程序难以准确把握。
状态良好部位的反复拆卸，机械性能往往不理想，甚至低于检修前；超前维修，带来人力、物力的巨大浪费。
如果对设备进行故障诊断与状态监测可使机械设备的维护由计划、定期检修走向状态、预知检修维护方式。
既避免了机械设备的突发故障，又避免了被迫停机而影响生产；为预知机械设备的维修期提供可靠依据。
克服了定期维修带来不必要的经济损失和设备性能下降。
通过TBM在秦岭隧道与磨沟岭隧道，盾构机在南京地铁与广州地铁的施工中体现，对设备实行故障诊断及油品监控具有重要意义，设备故障诊断的意义、目的和任务设备故障诊断的意义、目的和任务1，设备故障诊断的意义2，设备故障诊断的目的3，设备故障诊断的任务1，设备故障诊断的意义设备故障诊断的意义
（1）避免灾难性事故的需求避免灾难性事故的需求v1989年美国挑战者号航天飞机失事v2003年2月美国哥伦比亚号航天飞机失事v前苏联切尔诺贝利核电站的爆炸v1985年大同电厂1988年秦岭电厂20万KW发电机组断轴毁机事故v1999年新疆石河子东热电厂2.5万KW机组叶片断裂28片，故障停机2个月。
（2）设备管理发展的客观需求设备管理发展的客观需求降本增效降低维修成本经济式维修状态维修状态检测故障诊断v安全v可靠v有效v故障诊断技术v润滑技术基础技术v修复技术v在设备运行运行中或在基本不拆卸基本不拆卸的情况下，v通过各种手段，掌握设备运行状态掌握设备运行状态，v判定产生故障的部位和原因故障的部位和原因，v并预测、预报设备未来的状态。
什么是状态监测和故障诊断？
_是防止事故和计划外停机的有效手段。
_是设备维修的发展方向。
状态监测和故障诊断的作用1监测与保护监测与保护监测机器工作状态发现故障及时报警，并隔离故障2分析与诊断分析与诊断判断故障性质、程度和部位分析故障原因；减少设备管理中不同部门间的意见分歧3处理与预防处理与预防给出消除故障的措施，确定维修范围、减少维修过剩或维修不足防止发生同类故障4保证机器精度，提高产品质量5减少意外停车引起的生产损失6防止事故，杜绝灾难性故障7减少维修时间和维修费用8避免事故带来环境污染9检验维修质量10新设备安装及质量评估11老、旧设备状态评估投资获得最大和最长远的回报投资获得最大和最长远的回报经济效益设备故障诊断社会效益环境效益简易诊断和精密诊断状态监测（简易诊断）状态监测（简易诊断）内容：
v识别有无故障v明确故障严重程度v作出故障趋势分析由设备维修人员在现场进行由设备维修人员在现场进行故障诊断（精密诊断）故障诊断（精密诊断）内容：
v确定故障部位v确定故障原因v提出维修建议由设备诊断人员在现场或中心进行由设备诊断人员在现场或中心进行设备维修制度的发展v事后维修，故障维修事后维修，故障维修（Breakdown）设备坏了后才去修理。
v定期维修，预防维修定期维修，预防维修（Preventive）定期地检查和大修。
v预测维修，视情维修预测维修，视情维修（Predictive）周期的监测，需要时才去维修。
事后维修体制设备运行到坏了再进行修理。
v不需要安排计划。
v对一些设备，更换比修理更便宜。
v意外停机引起生产损失。
v灾难性的设备事故。
v库存备件投资多。
v引起设备的二次损坏。
定义定义优点优点缺点缺点定期维修体制按预订的时间间隔或检修周期对设备作维修、调整和更换备件。
v机器寿命较长。
v减少意外停机。
v备件库存较少。
v维修不足导致意外停机引起生产损失。
v过剩维修导致维修费用增加。
v过剩维修引起人为维修故障。
定义定义优点优点缺点缺点预测维修体制有计划地对设备作检查和测试，以确定其健康状态。
v减少非计划停机损失。
v维修时间间隔可以延长。
v非必要维修减到最少。
v备件库存最小。
v需要初始投资。
v需学习和培训。
定义定义优点优点缺点缺点不同维修制度的比较v减少灾难性事故的危险。
v按计划停机。
v增加生产机时。
v雇员合理的配置和使用。
v减少备件库存。
v改善产品质量。
v工厂安全。
v环境影响。
v市场形象。
维修成本比较定期预防维修统计规律经验感观化个体差异不利于学习维修不足维修过剩预知维修设备状态数据客观、量化仪器差异利于学习经济维修监测和诊断的手段振动：
振动：
适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。
温度（红外）：
温度（红外）：
适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。
声发射：
声发射：
适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。
油液（铁谱）油液（铁谱）：
适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压器等。
无损检测：
无损检测：
采用物理化学方法，用于关键零部件的故障检测。
压力：
压力：
适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器等。
强度：
强度：
适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。
表面：
表面：
适用于设备关键零部件表面检查和管道内孔检查等。
工况参数：
工况参数：
适用于流程工业和生产线上的主要设备等。
电气：
电气：
适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。
磨擦学介绍摩擦学的定义v摩擦学（Tribology）是一门涉及数学、力学、物理学、化学、机械工程学、以及材料科学、石油化工等多种学科领域的一门综合性边缘学科。
v摩擦学是研究相对运动的相互作用表面的有关理论与实践的一门学科。
v摩擦是现象，磨损是结果，润滑是减缓磨损的一种办法。
摩擦学研究内容摩擦学研究内容
（1）摩擦学机理的研究
（2）各种典型机械运动副在不同工况、不同介质作用下的摩擦学特性和失效机理的研究（3）各种材料和表面处理工艺的摩擦学特性研究（4）润滑剂、工艺润滑冷却剂和固体润滑材料的研究（5）摩擦学数据中心和数据库的建立（6）摩擦学测试设备和测试技术的应用及研究摩擦类型干摩擦干摩擦边界摩擦边界摩擦指两接触表面存在边界膜的摩擦。
流体摩擦流体摩擦指两相对运动的接触表面间存在流体膜的摩擦。
磨损类型磨损类型减少磨损的途径减少磨损的途径材料的选配耐磨性按磨损类型选材原则润滑表面强化处理或耐磨处理结构设计科学使用设备、精心维护设备润滑状态曲线润滑状态曲线边界润滑状态I、部分流体动压润滑区或称混合润滑区II、流体动压润滑区III。
边界润滑边界润滑两种接触面间存在极薄润滑膜的润滑形式。
两接触表面间存在的极薄的润滑膜称为边界膜。
根据膜的性质不同，它可以分为吸附膜和反应膜两类。
吸附膜又可分为物理吸附膜和化学吸附膜；反应膜分为化学反应膜和氧化膜。
摩擦学研究进展摩擦学研究进展流体润滑理论的进展经典流体润滑工程型流体润滑纳米薄膜润滑时间1986年起20世纪60年代起20世纪90年代起工作表面刚性表面，表面光洁弹性、弹塑性；表面结构、表面形状偏差表面原子分子结构（纳米级）环境等温温度场、热变形温度场、热变形、电磁场润滑膜流体膜粘性流体膜吸附膜、有序流体膜和粘性流体膜的结合理论基础流体动力学粘性流体力学粘性流体动力学、表面物理、表面化学适用工况一般情况特种工况微机电系统油品分析及化验报油品分析及化验报告告油品化验概要v为什么要对使用中的油品进行化验?
v化验哪些项目?
v化验室分析的项目?
v分析出的数据有什么意义?
油品化验油品化验-目目的的v润滑油相当于人体血液v了解油品状况，是否还可继续使用v设备润滑情况的动态监测磨损金属含量的趋势分析v设备润滑故障的原因分析化验室的主要测试项目化验室的主要测试项目*粘度*IR红外扫描-氧化度-水分*水分-蒸馏法*不溶物含量*抗乳化试验*金属磨屑含量v辅助化验项目:
*颗粒计数*清洁度主要项目为什么要测试粘度为什么要测试粘度?
*最重要的油品特性*为承受负载及保护相互运动的表面，需要足够的油膜强度*粘度过低或过高都会引起问题测试项目测试项目-运动粘度运动粘度（ASTMD445）*测量油品在40或100时流过毛细管的时间*单位为cSt/或SUS*良好的重复性/再现性测试项目测试项目-运动粘度运动粘度（ASTMD445）v旧粘度增加的原因油添加了较高粘度的其它油品不溶物污染油品氧化变质形成乳化液油品中轻质成分蒸发v旧油粘度下降的原因添加了较低粘度的其它油品聚合物添加剂（如粘度指数增进剂）分子被剪断测试项目测试项目-FTIR远红外扫描远红外扫描即傅立叶远红外分光光度仪可检测：
*水分（%）*氧化度（Abs/Cm）*乙二醇含量（%）*燃油稀释（%）*烟灰050100150200波长远红外扫描远红外扫描水氧化度硝化度乙二醇硝化物油品化验油品化验-水分水分水是主要的敌人*降低油膜强度*导致添加剂的消耗*导致水解和氧化*腐蚀*加速减磨轴承（A/Fbearing）疲劳破坏油品化验油品化验-水分的影响水分的影响相对疲劳寿命相对疲劳寿命油品中的水分油品中的水分,%水对轴承寿命的影响水分的分析方法水分的分析方法*热板试验-可判定油品内有无水分*远红外扫描水含量不大于0.1%时一般采用此方法水分的分析方法水分的分析方法（续续）蒸馏法水含量大于0.1%时一般使用此方法油品化验油品化验-颗粒污染的危害颗粒污染的危害!
50gpm（加仑/分）油泵ISO21/18ISO14/11磨损1750磅/年磨损50磅/年2年的油泵寿命14年的油泵寿命污染对油泵寿命的影响（ref.NADC）:
相对磨损率过滤精度,微米油品化验油品化验-颗粒污染的分析颗粒污染的分析不溶物含量的测定，重量%过滤滤纸上的不溶物，最后进行称重油品化验油品化验-清洁度分析清洁度分析颗粒计数或清洁度的分析ISO/NAS油品化验油品化验-抗乳化测试抗乳化测试*方法：
ASTMD1401*过程：
40毫升油与40毫升水混合在100毫升容器内。
在54C或82C温度下以1500转/分连续搅拌5分钟。
记录油水彻底分离或3毫升乳化层形成所需的时间（分钟）。
报告为（举例）：
40-
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