设备安装与维护第六章.ppt

1、第六章第六章第六章第六章机械设备状态监测机械设备状态监测机械设备状态监测机械设备状态监测与故障诊断与故障诊断与故障诊断与故障诊断第一节第一节 概述概述一、设备维修制度一、设备维修制度1、传统维修制度、传统维修制度设备的维修费用在急剧增加，如美、日两国企业的年平均维修费分设备的维修费用在急剧增加，如美、日两国企业的年平均维修费分别占企业固定资产的别占企业固定资产的4-8.5%和和2.6-12%；在我国，这个比例则为；在我国，这个比例则为12-25%。面对当今世界激烈竞争的市场环境，如何有效地管理和使用。面对当今世界激烈竞争的市场环境，如何有效地管理和使用先进的生产设备，减少设备非计划事故的维修费

2、用，提高设备的可先进的生产设备，减少设备非计划事故的维修费用，提高设备的可靠性与有效性，从而降低企业的产品成本，一直是国内外企业所面靠性与有效性，从而降低企业的产品成本，一直是国内外企业所面临的一个重大课题。临的一个重大课题。2 2、视情维修、视情维修(预知维修预知维修)根根据据设设备备运运行行故故障障状状态态来来确确定定设设备备维维修修时时间间、内内容容和和方方法法。以以对对设设备备的的运运行行状状态态监监测测为为基基础础，以以对对故故障障诊诊断断和和预预测测结结果果而而采采取取维维护护决决策策必必须须对设备进行状态监测与故障诊断。对设备进行状态监测与故障诊断。设备故障诊断技术（设备故障诊断

3、技术（FaultDiagnosis）是利用测取设备在运行是利用测取设备在运行中或相对静态条件下的状态信息，通过对所测信号的处理和分析，并结中或相对静态条件下的状态信息，通过对所测信号的处理和分析，并结合诊断对象的历史状况，来定量识别设备及其零件、部件的实时技术状合诊断对象的历史状况，来定量识别设备及其零件、部件的实时技术状态，并预知有关异常、故障和预测其未来技术状态，从而确定必要对策态，并预知有关异常、故障和预测其未来技术状态，从而确定必要对策的技术。的技术。二、故障诊断技术分类二、故障诊断技术分类1 1、按诊断对象的类别分类、按诊断对象的类别分类（1）旋转机械诊断技术：转子、风机、泵、透平机

4、、汽轮发电机组）旋转机械诊断技术：转子、风机、泵、透平机、汽轮发电机组（2）往复机械诊断技术：活塞曲柄连杆机构；）往复机械诊断技术：活塞曲柄连杆机构；（3）工程结构诊断技术：金属结构、框架、桥梁、容器、建筑物、地桩）工程结构诊断技术：金属结构、框架、桥梁、容器、建筑物、地桩等；等；（4）机械零件诊断技术：转轴、轴承、齿轮、连接件等；）机械零件诊断技术：转轴、轴承、齿轮、连接件等；（5）液压设备诊断；）液压设备诊断；（6）电气设备诊断技术；）电气设备诊断技术；（7）生产过程综合诊断技术：机械加工过程、轧钢生产过程、发电厂生）生产过程综合诊断技术：机械加工过程、轧钢生产过程、发电厂生产过程产过程2

5、、按所利用的状态信号的物理特征分类、按所利用的状态信号的物理特征分类（1）振振动动诊诊断断法法：以以平平稳稳振振动动、瞬瞬态态振振动动、机机械械导导纳纳及及模模态态参参数数为为检检测测目目标标，进进行行特特征征分分析析、谱谱分分析析和和时时频频域域分分析析，也也包包括括含含有有相相位位信信息息的的全息谱诊断法和其他方法；全息谱诊断法和其他方法；（2）强强度度诊诊断断法法：以以力力、扭扭矩矩、应应力力、应应变变为为检检测测目目标标，进进行行冷冷热热强强度变形、结构损伤容限分析与寿命估计；度变形、结构损伤容限分析与寿命估计；（3）温温度度诊诊断断法法：以以温温度度、温温差差、温温度度场场、热热现现

6、象象为为检检测测目目标标，进进行行温变量、温度场、红外热象识别与分析；温变量、温度场、红外热象识别与分析；（4）声声学学诊诊断断法法：以以噪噪声声、声声阻阻、超超声声、声声发发射射为为检检测测目目标标，进进行行声声级、声强、声源、声场、声谱分析。级、声强、声源、声场、声谱分析。（5）电参数诊断法电参数诊断法：以功率、电信号及磁特性等为检测目标，进行物体：以功率、电信号及磁特性等为检测目标，进行物体运动、系统物理量状态、机械设备性能等分析；运动、系统物理量状态、机械设备性能等分析；（6）光光学学诊诊断断法法：以以亮亮度度、光光谱谱和和各各种种射射线线效效应应为为监监测测目目标标，研研究究物物质质

7、或溶液构成，分析构成成分量值，进行图形成象识别分析；或溶液构成，分析构成成分量值，进行图形成象识别分析；（7）污染物诊断法污染物诊断法：以泄漏、残留物、气、液、固体的成分为检测目标，：以泄漏、残留物、气、液、固体的成分为检测目标，进行液气成分变化、气蚀油蚀、油质磨损分析。特别是采用光谱、铁谱和电进行液气成分变化、气蚀油蚀、油质磨损分析。特别是采用光谱、铁谱和电镜能谱对润滑油样中磨屑浓度、成分、粒度等进行检测分析；镜能谱对润滑油样中磨屑浓度、成分、粒度等进行检测分析；（8）性性能能趋趋势势诊诊断断法法：以以设设备备各各种种主主要要性性能能指指标标为为检检测测目目标标，研研究究和和分分析析设设备备

8、的的运运行行状状态态、识识别别故故障障的的发发生生与与发发展展，提提出出早早期期预预报报与与维维修修计计划划，估估计设备的剩余寿命。计设备的剩余寿命。3 3、按诊断的目的、要求和条件的不同分类、按诊断的目的、要求和条件的不同分类（1）性能诊断和运行诊断性能诊断和运行诊断性能诊断：对新安装和刚维修后设备，诊断其性能是否正常，并按诊断结果进行调整。性能诊断：对新安装和刚维修后设备，诊断其性能是否正常，并按诊断结果进行调整。运行诊断：对工作中的设备进行状态监测及故障诊断。运行诊断：对工作中的设备进行状态监测及故障诊断。（2）定期诊断和连续诊断）定期诊断和连续诊断定期诊断隔一定时间检查一次；连续诊断对

9、工作中的设备连续监测控制。定期诊断隔一定时间检查一次；连续诊断对工作中的设备连续监测控制。（3）直接诊断和间接诊断）直接诊断和间接诊断直接诊断：如轴承间隙、齿面磨损、叶片的裂纹、直接诊断：如轴承间隙、齿面磨损、叶片的裂纹、管道的壁厚等。管道的壁厚等。间接诊断：通过二次效应（温度、振动、噪声间接诊断：通过二次效应（温度、振动、噪声等）来间接判断设备中关键部位的状态等）来间接判断设备中关键部位的状态变化。变化。（4）常规诊断和特殊诊断）常规诊断和特殊诊断常规诊断：在正常工作状态下进行诊断。常规诊断：在正常工作状态下进行诊断。特殊诊断：在特殊工作状态下，包括失事诊断，例如利用特殊诊断：在特殊工作状态

10、下，包括失事诊断，例如利用“黑匣子黑匣子”提供的信息判定飞机提供的信息判定飞机失事的原因。失事的原因。三、故障诊断的基本内容与结构体系三、故障诊断的基本内容与结构体系诊断过程的三阶段诊断过程的三阶段 状态监测状态监测 分析诊断分析诊断 治理预防治理预防第二节第二节润滑油样分析技术润滑油样分析技术一、概一、概述述通过分析混杂于润滑油中的磨屑的数量、成分、大小、形态等信息来判定机通过分析混杂于润滑油中的磨屑的数量、成分、大小、形态等信息来判定机器零部件的磨损状态和机器的运行状态。器零部件的磨损状态和机器的运行状态。工作步骤：采样、检测、诊断、预测、处理等五个步骤工作步骤：采样、检测、诊断、预测、处

11、理等五个步骤。1、采样采样：机器运转过程或在停车不久进行。定时，定位采样，严防油样被：机器运转过程或在停车不久进行。定时，定位采样，严防油样被外界污染。外界污染。2、检测检测：观察油样中磨屑的粒度大小、表面形态，测定油样中磨屑的数量、：观察油样中磨屑的粒度大小、表面形态，测定油样中磨屑的数量、成分、粒度分布。成分、粒度分布。3、诊断诊断：根据油样检测结果判断机器的磨损状态是否正常（磨屑的浓度和：根据油样检测结果判断机器的磨损状态是否正常（磨屑的浓度和粒度），确定异常磨损的零部件以及磨损类型（磨屑的大小和表面形态）。粒度），确定异常磨损的零部件以及磨损类型（磨屑的大小和表面形态）。4、预测预测：

12、根据以前和目前的检测结果，预测今后磨损的发展趋势。：根据以前和目前的检测结果，预测今后磨损的发展趋势。5、处理处理：根据检测、诊断和预测结果，确定换油周期，清洗检修时间。：根据检测、诊断和预测结果，确定换油周期，清洗检修时间。根据零部件的剩余寿命确定更换零部件的时间。根据零部件的剩余寿命确定更换零部件的时间。二、常用的分析方法二、常用的分析方法1、光谱分析法（、光谱分析法（50）三种油样分析方法的检测效率三种油样分析方法的检测效率1、光谱分析法、光谱分析法适用范围：磨屑粒度适用范围：磨屑粒度10优点：优点：灵敏度、准确性、稳定性好。灵敏度、准确性、稳定性好。尤其适用于用有色金属制造的零部件的磨

13、损分析，特别是多金属零尤其适用于用有色金属制造的零部件的磨损分析，特别是多金属零部件。部件。缺点：缺点：不能给出磨屑的形貌细节，设备价格昂贵。不能给出磨屑的形貌细节，设备价格昂贵。常用方法：常用方法：原子发射光谱分析法。原子发射光谱分析法。原子吸收光谱分析法。原子吸收光谱分析法。原子发射光谱分析法原子发射光谱分析法1激发光源激发光源2回转石墨盘回转石墨盘3样品槽样品槽4入口缝隙入口缝隙5光栅光栅6特性光谱特性光谱7焦点曲线焦点曲线8出口缝隙出口缝隙9光电探测器光电探测器10信号积分仪信号积分仪11信号处理仪信号处理仪12打印装置打印装置原子发射光谱测定系统原子发射光谱测定系统工作原理：工作原理

14、：不同物质的原子受激后所放出的光辐射具有与该元素对应不同物质的原子受激后所放出的光辐射具有与该元素对应的特征波长，通过对特征谱线强度的测定，判断某种元素是否存在及它的特征波长，通过对特征谱线强度的测定，判断某种元素是否存在及它的浓度。的浓度。原子发射光谱分析仪测试框图原子发射光谱分析仪测试框图原子吸收光谱分析法原子吸收光谱分析法原子吸收光谱分析系统原子吸收光谱分析系统1空心阴极灯；空心阴极灯；2火焰；火焰；3燃烧器；燃烧器；4喷雾器；喷雾器；5油样；油样；6入口缝隙；入口缝隙；7分光器；分光器；8出口缝隙；出口缝隙；9光电探测器；光电探测器；10放大器；放大器；11读出装置读出装置工作原理：工

15、作原理：将润滑油中的磨屑热解原子化，根据原子蒸气对各种不同波将润滑油中的磨屑热解原子化，根据原子蒸气对各种不同波长的单元素光源发出的特征辐射线吸收作用不同来确定磨屑中各元素的含长的单元素光源发出的特征辐射线吸收作用不同来确定磨屑中各元素的含量。量。原子吸收光谱分析仪测试框图原子吸收光谱分析仪测试框图2、铁谱分析法、铁谱分析法原理：原理：稀释后的油样流过一个强磁场，在磁场力作用下，不同大小的带稀释后的油样流过一个强磁场，在磁场力作用下，不同大小的带磁性的磨屑所能通过的距离不同而形成按颗粒大小次序的沉淀，测定分析磁性的磨屑所能通过的距离不同而形成按颗粒大小次序的沉淀，测定分析油样中磨屑沉淀的情况即

16、可判断磨损程度。油样中磨屑沉淀的情况即可判断磨损程度。优点：优点：能提供磨屑的数量、粒度、形态和成分等反映摩擦副磨损状态的能提供磨屑的数量、粒度、形态和成分等反映摩擦副磨损状态的信息，设备价格低廉。信息，设备价格低廉。缺点：缺点：对非磁性磨屑不敏感。对非磁性磨屑不敏感。适用范围：适用范围：10-50的带磁性磨屑。的带磁性磨屑。常用铁谱分析仪：常用铁谱分析仪：分析式铁谱仪分析式铁谱仪直读式铁谱仪直读式铁谱仪在线式铁谱仪在线式铁谱仪分析式铁谱仪分析式铁谱仪5555铁谱分析工作原理铁谱分析工作原理分析式铁谱仪分析框图分析式铁谱仪分析框图分析式铁谱仪中几种典型磨屑的状态分析式铁谱仪中几种典型磨屑的状态1、正常滑动磨损的磨屑：对于钢，厚度小于、正常滑动磨损的磨屑：对于钢，厚度小于1，尺寸，尺寸0.515；2、切屑形成的磨屑：形如带状，长、切屑形成的磨屑：形如带状，长25100，宽，宽25；3、滚动疲劳磨屑：呈、滚动疲劳磨屑：呈15的球状，间有厚的球状，间有厚12，大小为，大小为2050的片状碎片；的片状碎片；4、滚动疲劳兼滑动疲劳磨屑：形状不规则，宽厚比为、滚动疲劳兼滑动疲劳磨屑：形状不规则，宽