【正文】 機(jī)械設(shè)備故障診斷實(shí)施技術(shù) 概述 ： 機(jī)械故障診斷技術(shù)包括對(duì)機(jī)械零件、機(jī)械設(shè)備機(jī)械系統(tǒng) 功能診斷和運(yùn)行診斷 定期診斷和連續(xù)診斷 直接診斷和間接診斷 常規(guī)診斷和特殊診斷 簡(jiǎn)易診斷和精密診斷 1 振動(dòng)診斷技術(shù) 2 無(wú)損診斷技術(shù) 3 溫度診斷技術(shù) 4 潤(rùn)滑油樣分析技術(shù) 機(jī)械故障診斷技術(shù)的分類 振動(dòng)診斷技術(shù) 測(cè)振傳感器是用來(lái)測(cè)量振動(dòng)參量的傳感器 。 根據(jù)所測(cè)振動(dòng)參量和頻響范圍的不同，測(cè)振傳感器分為三大類 ： 振動(dòng) 位移 傳感器 振動(dòng) 速度 傳感器 振動(dòng) 加速度 傳感器 1 測(cè)振傳感器 1 壓電加速度傳感器 某些電介質(zhì)，當(dāng)沿著一定的方向?qū)ζ涫┝Χ怪冃螘r(shí)，其內(nèi)部將發(fā)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)外力去除后，電介質(zhì)又重新恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)。 介質(zhì)的這種 機(jī)械能 轉(zhuǎn)換為 電能 的現(xiàn)象即為 壓電效應(yīng) 圖 52 壓電式加速度傳感器典型結(jié)構(gòu) 1一基座， 2一壓電元件， 3一質(zhì)量塊， 4一預(yù)緊彈簧 2 電渦流振動(dòng)位移傳感器 電渦流傳感器是一種新近研制成功的傳感器， 它利用導(dǎo)體在交變磁場(chǎng)作用下的電渦流效應(yīng)， 將 形變 、 位移 與 壓力 等物理參量的改變轉(zhuǎn)化 為 阻抗、電感 等電磁參量的變化。 由于電渦流傳感器具有靈敏度高、頻響范圍寬、測(cè)量范圍大、抗干擾能力強(qiáng)、不受介質(zhì)影響、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域，在汽輪發(fā)電機(jī)組、壓縮機(jī)、離心機(jī)等大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸振動(dòng)、軸端竄動(dòng)以及軸心軌跡監(jiān)測(cè)中都有應(yīng)用。 此外 ，電渦流傳感器還可用于 測(cè)厚 、測(cè) 表面粗糙度 、 無(wú)損探傷 、測(cè) 流體壓力 、 轉(zhuǎn)速 等一切可轉(zhuǎn)化為位移的物理參量，以及 硬度、溫度 等。 53 電渦流傳感器的工作原理 圖 54 CZF1型電渦流傳感器結(jié)構(gòu)圖 2． 電渦流傳感器的結(jié)構(gòu) 高頻反射式電渦流傳感器目前被廣泛應(yīng)用，一般由傳感器頭部 、 殼體 、 固定電纜 和 接頭 四部分組成 在機(jī)械故障的振動(dòng)診斷方法中 ， 振動(dòng)速度 也是一個(gè)經(jīng)常需要觀測(cè)的物理參量 ， 因?yàn)?振動(dòng)速度 與 振動(dòng)能量 直接對(duì)應(yīng) ， 而振動(dòng)能量常常是造成振動(dòng)體破壞的根本原因 3 磁電式速度傳感器 4 振動(dòng)傳感器的選用原則 在實(shí)際測(cè)試中 ， 選用振動(dòng)傳感器應(yīng)本著 可用和 優(yōu)化 的原則 。 可用 —— 就是要使所選的傳感器滿足最基本的測(cè)試要求； 優(yōu)化 —— 就是在滿足基本測(cè)試要求的前提下 ， 盡量降低傳感器的費(fèi)用 ， 即取得最佳的性能價(jià)格比 。 具體要考慮以下問(wèn)題 1． 測(cè)量范圍 測(cè)量范圍又稱量程 ， 必須保證不超過(guò) 傳感器的測(cè)量量程 。 2. 頻響范圍 振動(dòng)參量的最顯著特性就是其頻率構(gòu) 成特性 ， 即一個(gè)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)往往是 由許多頻率不同的信號(hào)疊加而成 。 傳感器的頻響特性要好，也就是要求其 幅頻特性的水平范圍盡可能寬 頻率下限盡可能地低，頻率上限盡可能地高。 3. 靈敏度 一般而言，總是希望傳感器的靈敏度盡量高， 以便檢測(cè)微小信號(hào)。 要求傳感器的信噪比 (S/N)要高，有效地抑制 噪聲信號(hào) 4. 精度 5. 穩(wěn)定性 時(shí)間穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性 此外 ， 傳感器的 工作方式 、 外形尺寸 、重量 等也是需要考慮的因素 。 信號(hào)記錄與處理設(shè)備 光線示波器、電子示波器、筆式記錄儀、 磁帶機(jī)以及 數(shù)據(jù)采集器 磁帶機(jī) 和 數(shù)據(jù)采集器： 廣泛應(yīng)用 模擬式磁帶機(jī) 是模擬式記錄儀器的典型代表 數(shù)據(jù)采集器 則代表著數(shù)字式儀表的發(fā)展方向 隨著 計(jì)算機(jī)技術(shù) 的飛速發(fā)展，基于 A/D轉(zhuǎn)換原理的數(shù)據(jù)采集器功能日趨強(qiáng)大，性能價(jià)格比越來(lái)越高，且能集記錄與分析于一體，從而簡(jiǎn)化了分析測(cè)試過(guò)程。 數(shù)據(jù)采集器 采樣 過(guò)程 是先將模擬信號(hào)分為一系列間隔為 t 的時(shí)間離散信號(hào)并加以采集 量化 過(guò)程 然后將這些時(shí)間離散信號(hào)的幅值修約 為某些規(guī)定的量級(jí) 編碼 過(guò)程 將這些時(shí)間和幅值均不連續(xù)的離散信 號(hào)編碼成一定長(zhǎng)度的二進(jìn)制序列 模擬信號(hào) 數(shù)字信號(hào) 即 A/D轉(zhuǎn)換 過(guò)程，也稱 數(shù)據(jù)采集 ?數(shù)據(jù)采集 包括 采樣、量化 與 編碼 三個(gè)過(guò)程 數(shù)據(jù)采集的基本原理 Δ Δ Δ ΔΔ圖 56 采樣示意圖 序 號(hào) 項(xiàng) 目 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 采樣值 量化值 量化誤差 0 編碼值 12 13 6 3 12 10 11 14 13 6 3 3 二進(jìn)制 1100 1101 0110 0101 1100 1010 1011 1110 1101 0110 0101 0101 2 .數(shù)據(jù)采集器的主要性能指標(biāo) (1)通 道 數(shù) 也就是指采集器可同時(shí)記錄的信號(hào)路數(shù) 一般為 16不等 (2)采樣頻率 指采集器采集數(shù)據(jù)的快慢，單位為 Hz， 其值越大越好。 (3)分 辨 力 是指采集器感知信號(hào)幅值微小變化的能力 (5)信噪比 是決定采集器動(dòng)態(tài)范圍的指標(biāo) ， 單位 為 dB， 要求越大越好 。 (6)輸入輸出阻抗 是采集器與其他儀器相聯(lián)時(shí)需要考慮 的指標(biāo) ， 要求輸入阻抗盡量大些而輸 出阻抗盡量小些 。 (7)存貯容量 信號(hào)分析與處理設(shè)備 理論上的各種數(shù)學(xué)運(yùn)算必須借助一定的硬件設(shè)備才能真正得以實(shí)現(xiàn) ， 這就是信號(hào)的分析與處理設(shè)備 。 信號(hào)分析與處理設(shè)備分為兩大類 通用型 和 專用型 所謂 通用型 信號(hào)分析與處理設(shè)備，是指由通用計(jì)算機(jī)硬件和基于其上的信號(hào)分析與處理軟件組成的系統(tǒng)；所謂 專用型 信號(hào)分析與處理設(shè)備，則是指除通用型之外的其他各種信號(hào)分析與處理設(shè)備。 信號(hào)處理的輸出結(jié)果來(lái)看 ， 數(shù)據(jù)形式 的輸出外 ， 圖形 (二維 /三維 、 單色 /彩色 )輸出功能 ， 從其體積或重量方面來(lái)看 有的信號(hào)分析與處理設(shè)備因體積小、重 量輕、供電方式靈活等而便于攜帶至現(xiàn) 場(chǎng)使用 振動(dòng)診斷的基礎(chǔ)工作 1．確定診斷對(duì)象 2．選定測(cè)量參數(shù) 位移、速度和加速度 3．選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn) 測(cè)量點(diǎn)選擇的 正確與否 ， 關(guān)系到能否對(duì)設(shè)備故障作出正確的診斷能對(duì)設(shè)備振動(dòng)狀態(tài)作出全面的描述；應(yīng)是設(shè)備振動(dòng)的 敏感點(diǎn) ；應(yīng)是離機(jī)械設(shè)備核心部位最近的 關(guān)鍵點(diǎn) ；應(yīng)是容易產(chǎn)生劣化現(xiàn)象的 易損點(diǎn) 。 4．確定測(cè)量周期 2）隨機(jī)點(diǎn)檢 1）定期檢測(cè) 3）長(zhǎng)期監(jiān)測(cè) 5． 確定判斷標(biāo)準(zhǔn) 振動(dòng) 診斷技術(shù) 的應(yīng)用 振動(dòng)診斷技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛， 如應(yīng)用于 轉(zhuǎn)軸、軸承、齒輪 的故障診斷 齒輪裝置故障類型及原因 齒輪裝置 :齒輪 、 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 、 潤(rùn)滑系統(tǒng) 、 箱體 由于齒輪在 制造 和 裝配 中出現(xiàn)差錯(cuò) , 就會(huì)造成故障。在各種故障中 , 因 輪齒 損傷而引起的故障最為普遍。 不能運(yùn)行 驅(qū) 動(dòng) 源 齒輪裝置 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) —— 軸 、 聯(lián)軸節(jié) 、 鍵 、 軸承等嚴(yán)重?fù)p傷 、 折斷 齒輪輪體 —— 折斷 、 嚴(yán)重變形 、 嚴(yán)重?fù)p傷 齒輪輪齒 —— 折斷 、 燒傷 、 嚴(yán)重變形 、 咬入異物 齒輪箱體 —— 變形 、 有夾雜物 動(dòng)力源 —— 電源中斷 、 燃料中斷 、 電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)故障 其他 組合磨損 輪齒斷裂 齒面損傷 輪體折斷 輪體變形 輪體損傷 松 動(dòng)