【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 障診斷的目的和意義 第一章 概論 ? △ 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的關(guān)系 ? 有時(shí)統(tǒng)稱(chēng)為設(shè)備故障診斷 ? 診斷是目的，監(jiān)測(cè)是手段；監(jiān)測(cè)是診斷的基礎(chǔ)和前提，診斷是監(jiān)測(cè)的最終結(jié)果 ? 狀態(tài)監(jiān)測(cè)通常是通過(guò)監(jiān)視和測(cè)量設(shè)備或部件運(yùn)行狀態(tài)信息和特征參數(shù)（如：振動(dòng)、溫度、壓力等），并以此來(lái)判斷其狀態(tài)是否正常。 ? 如：當(dāng)特征參數(shù)小于允許值時(shí)便認(rèn)為是正常，否則為異常。還可以用超過(guò)允許值的多少來(lái)表示故障嚴(yán)重程度，當(dāng)它達(dá)到某一設(shè)定值（極限值）時(shí)就應(yīng)停機(jī)檢修。 ? 有些情況下，檢測(cè)結(jié)果不需要作更進(jìn)一步的處理和分析，僅以有限的幾個(gè)指標(biāo)就可以確定設(shè)備的狀態(tài) —— 以監(jiān)測(cè)為主的簡(jiǎn)易診斷。 ? 通常所稱(chēng)的“故障診斷”不是簡(jiǎn)易診斷，而是指比較復(fù)雜的精密診斷。 ? 設(shè)備故障診斷不僅要檢查出設(shè)備是否正常，還要對(duì)設(shè)備發(fā)生故障的部位、產(chǎn)生故障的原因、故障的性質(zhì)和程度給出深入的分析和判斷，即要做出精密診斷。因此，故障診斷有著十分不同的專(zhuān)業(yè)傾向。 設(shè)備故障診斷的目的和意義 第一章 概論 設(shè)備故障的類(lèi)型和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù) ? 設(shè)備故障診斷的類(lèi)型及其可能的原因 ? 在過(guò)程工業(yè)裝備的動(dòng)設(shè)備和靜設(shè)備中，出現(xiàn)故障的類(lèi)型是多種多樣的。 ? 目前對(duì)動(dòng)設(shè)備的故障監(jiān)測(cè)與診斷相對(duì)較多，因?yàn)閯?dòng)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多，配合精度要求高，并且始終處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。特別是各種大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，鑒于它們的重要性和復(fù)雜性，是故障監(jiān)測(cè)與診斷中的重點(diǎn)研究對(duì)象。 ? 設(shè)備故障的類(lèi)型從表現(xiàn)形式看，大致可分為如下兩大類(lèi)： ? 結(jié)構(gòu)損傷性故障 ? 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)劣化性故障 第一章 概論 設(shè)備故障的類(lèi)型和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù) ? 設(shè)備故障診斷的類(lèi)型及其可能的原因 ? 故障類(lèi)型一：結(jié)構(gòu)損傷性故障 ? 1裂紋 – 可能由于疲勞、腐蝕、應(yīng)力集中和應(yīng)力突變等原因引起 – 裂紋的擴(kuò)展會(huì)造成突發(fā)性故障或事故 – 如：壓力容器、大型旋轉(zhuǎn)軸系以及受循環(huán)載荷變化的活塞桿、連桿、曲軸、齒輪等零件 ? 裂紋造成的經(jīng)濟(jì)損失： – 英國(guó) SAFE TECH統(tǒng)計(jì)：歐洲每年 800億歐元，美國(guó)每年 1190億美元 – 美國(guó)空軍材料試驗(yàn)室（ AFML）：所有航空發(fā)動(dòng)機(jī)事故中，超 74%由疲勞裂紋造成 被稱(chēng)為“隱形殺手”、“裂紋頑魔” 第一章 概論 設(shè)備故障的類(lèi)型和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù) ? 設(shè)備故障診斷的類(lèi)型及其可能的原因 ? 故障類(lèi)型一：結(jié)構(gòu)損傷性故障 ? 1裂紋 “所有的應(yīng)力分析問(wèn)題中，沒(méi)有哪個(gè)問(wèn)題像裂紋問(wèn)題那樣，受到如此眾多的力學(xué)和材料學(xué)工作者持久的關(guān)切和在如此廣泛的工況下進(jìn)行過(guò)詳盡的分析；也沒(méi)有哪個(gè)問(wèn)題像裂紋問(wèn)題那樣，愈分析愈感到問(wèn)題的復(fù)雜和困難。究其原因，裂紋問(wèn)題與工程結(jié)構(gòu)的破壞和可靠性緊密相連，強(qiáng)大的工程實(shí)際需要是推動(dòng)裂紋問(wèn)題研究的主要?jiǎng)恿Α? —— 匡震邦 上海交大 終身教授 第一章 概論 設(shè)備故障的類(lèi)型和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù) ? 設(shè)備故障診斷的類(lèi)型及其可能的原因 ? 故障類(lèi)型一：結(jié)構(gòu)損傷性故障 ? 2磨損 – 運(yùn)動(dòng)部件相對(duì)摩擦，摩擦副之間缺少潤(rùn)滑，顆粒物料對(duì)葉片的沖刷等原因均會(huì)產(chǎn)生磨損現(xiàn)象 – 運(yùn)動(dòng)部件磨損后，配合精度下降，機(jī)器效率下降，還會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲和發(fā)熱變形等現(xiàn)象 第一章 概論 設(shè)備故障的類(lèi)型和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù) ? 設(shè)備故障診斷的類(lèi)型及其可能的原因 ? 故障類(lèi)型一：結(jié)構(gòu)損傷性故障 ? 3腐蝕 – 是一種化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象。設(shè)備材料耐蝕性差，與某些物料接觸產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，有些材料內(nèi)部存在應(yīng)力腐蝕、電化腐蝕 – 轉(zhuǎn)子、軸承、齒輪等部件當(dāng)存在靜電感應(yīng)或磁電作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電流腐蝕 – 腐蝕引起金屬體減薄、強(qiáng)度變?nèi)?、表面接觸狀態(tài)變壞，設(shè)備失去工作效能，是一種危險(xiǎn)的潛在故障 ? 4變形 – 設(shè)備因?yàn)橥饧迂?fù)荷、不均勻熱膨脹、管道力、物料沖擊力、流體激振力、慣性力、內(nèi)應(yīng)力和設(shè)備結(jié)構(gòu)薄弱等原因產(chǎn)生變形 – 變形加大設(shè)備內(nèi)應(yīng)力，破壞零部件的配合精度，產(chǎn)生動(dòng)靜元件之間的摩擦，引發(fā)機(jī)器振動(dòng) 第一章 概論 設(shè)備故障的類(lèi)型和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù) ? 設(shè)備故障診斷的類(lèi)型及其可能的原因 ? 故障類(lèi)型一：結(jié)構(gòu)損傷性故障 ? 5斷裂 – 負(fù)荷過(guò)大，局部應(yīng)力集中，振動(dòng)激烈，或在循環(huán)載荷下產(chǎn)生金屬疲勞，均可能引起機(jī)械零部件斷裂 – 例如：透平機(jī)、軸流式壓縮機(jī)葉片斷裂或圍帶斷裂、齒輪斷齒、軸承碎裂，壓縮機(jī)活塞桿、連桿折斷等情況發(fā)生，輕則引起機(jī)器振動(dòng)，重則發(fā)生機(jī)器損壞、工藝氣體外泄等嚴(yán)重后果 ? 6剝落和燒傷 – 摩擦副潤(rùn)滑不良或斷油，工作表面接觸應(yīng)力過(guò)大，使金屬的工作表面產(chǎn)生金屬微粒剝落 – 如齒輪、滾動(dòng)軸承工作表面的點(diǎn)蝕就是疲勞引起的剝落現(xiàn)象 – 金屬表面溫度過(guò)高、軸承工作時(shí)斷油、間隙過(guò)小、振動(dòng)和沖擊，均可導(dǎo)致摩擦燒傷 第一章 概論 設(shè)備故障的類(lèi)型和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù) ? 設(shè)備故障診斷的類(lèi)型及其可能的原因 ? 故障類(lèi)型二：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)劣化性故障 ? 1機(jī)械位置不良 – 轉(zhuǎn)子不平衡 ? 由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、材料缺陷、加工裝配誤差、動(dòng)平衡方法不正確、轉(zhuǎn)子彎曲變形、因多種原因引起的轉(zhuǎn)子原始平衡狀態(tài)破壞，均可能發(fā)生轉(zhuǎn)子的不平衡振動(dòng)。 ? 轉(zhuǎn)子不平衡振動(dòng)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械最常見(jiàn)的振動(dòng)故障。 – 轉(zhuǎn)子不對(duì)中 ? 由于機(jī)器安裝時(shí)轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間對(duì)中超差、 軸承架熱膨脹不均勻、管道力作用、基礎(chǔ)或機(jī)座變形等原因，可能會(huì)引起轉(zhuǎn)子因?qū)χ胁涣籍a(chǎn)生的振動(dòng) ? 轉(zhuǎn)子不對(duì)中也是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中常見(jiàn)的振動(dòng)故障 A O O’ y 第一章 概論 設(shè)備故障的類(lèi)型和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù) ? 設(shè)備故障診斷的類(lèi)型及其可能的原因 ? 故障類(lèi)型二：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)劣化性故障 – 軸承工作不穩(wěn)定 – 熱態(tài)變形 – 零部件松動(dòng)或機(jī)器底腳松動(dòng) ? 2剛性不足 – 支承體、基礎(chǔ)剛性不足：有時(shí)可導(dǎo)致共振 – 轉(zhuǎn)子剛性不足：有時(shí)可導(dǎo)致共振（柔性轉(zhuǎn)子） ? 3摩擦 – 轉(zhuǎn)子與定子的干摩擦 – 內(nèi)摩擦 第一章 概論 設(shè)備故障的類(lèi)型和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù) ? 設(shè)備故障診斷的類(lèi)型及其可能的原因 ? 故障類(lèi)型二：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)劣化性故障 ? 4流體激振 – 壓力脈動(dòng)與管道共振：脈動(dòng)的激勵(lì)頻率與管道的氣柱或液柱固有頻率接近 – 旋轉(zhuǎn)失速：流體方向與葉片安裝角方向不一致，對(duì)葉片產(chǎn)生沖擊，引起流體壓力脈動(dòng)，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)失速 – 喘振：渦流團(tuán)堵塞流道后，引起流體在機(jī)器內(nèi)大幅度吞吐倒流現(xiàn)象 – 滑動(dòng)軸承油膜振蕩：高速滑動(dòng)軸承由于設(shè)計(jì)不當(dāng)、結(jié)構(gòu)不良、轉(zhuǎn)子受到外力作用等因素，作用在軸頸上的油膜力不穩(wěn)定，因而發(fā)生油膜失穩(wěn)。當(dāng)軸頸在軸承中的渦動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)子的自振頻率一致時(shí)，就會(huì)發(fā)生油膜的自激振動(dòng)。 ? 5非線(xiàn)性的諧波共振 第一章 概論 設(shè)備故障的類(lèi)型和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù) ? 設(shè)備故障診斷的功能和環(huán)節(jié) ? 設(shè)備故障診斷技術(shù)應(yīng)具備的功能： ? 在不拆卸或少拆卸機(jī)械設(shè)備的條件下，能夠定量地檢測(cè)、評(píng)價(jià)設(shè)備各部分的運(yùn)動(dòng)和受力狀態(tài)、缺陷和磨損狀態(tài)，性能的劣化和故障狀態(tài)； ? 能夠確定設(shè)備的故障性質(zhì)、類(lèi)型、程度、部位及故障發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)設(shè)備的可靠性程度； ? 能夠確定故障來(lái)源，提出整改措施。 第一章 概論 設(shè)備故障的類(lèi)型和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù) ? 設(shè)備故障診斷的功能和環(huán)節(jié) ? 設(shè)備的故障診斷過(guò)程的四個(gè)環(huán)節(jié)： ? 信號(hào)采集 －利用各類(lèi)傳感器（包括人的感官）采集到能反映設(shè)備故障特征的運(yùn)行參數(shù)； ? 信號(hào)處理 －利用各種分析儀器對(duì)采集到的信息進(jìn)行加工和分析處理，提取能反映故障狀態(tài)、性質(zhì)、類(lèi)型和程度的特征信息； ? 故障診斷 －依賴(lài)人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)或診斷技術(shù)中的數(shù)學(xué)、物理方法，分析、診斷故障產(chǎn)生的原因，確定故障類(lèi)型和發(fā)生部位； ? 故障防治與控制 －對(duì)已經(jīng)確定的故障提出控制方案或預(yù)防、治理措施 。 第一章 概論 設(shè)備故障的類(lèi)型和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù) ? 狀態(tài)監(jiān)測(cè)的技術(shù)和方法 ? 常用的監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù) ? 1振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù) – 應(yīng)用最為普遍，原因： – 由機(jī)械振動(dòng)引起的