搜索
旋转机械状态监测与故障诊断技术man目录一、机械设备故障诊断技术简介二、振动分析技术三、油液分析技术四、红外诊断技术第一章机械设备故障诊断技术概述旋转机械状态监测与故障诊断技术绪论•故障是指机械设备丧失了原来所规定的性能或状态。通常把设备在运行中所发生的状态异常、缺陷、性能恶化、以及事故前期的状态统统称为故障，有时也把事故直接归为故障。•而故障诊断则是根据状态监测所获得的信息，结合设备的工作原理、结构特点、运行参数、历史状况，对可能发生的故障进行分析、预报，对已经或正在发生的故障进行分析、判断，以确定故障的性质、类别、程度、部位及趋势，对维护设备的正常运行和合理检修提供正确的技术支持。开展状态监测和故障诊断是现代设备管理的要求•我国设备管理的三类主要模式1、以全寿命周期管理为原则的综合管理模式2、以点检定修为基础的管理模式（关键在于点检工作的有效性）3、以TPM管理为主导，结合点检定修和综合管理形成的管理模式（关键在于TPM执行的有效性）维修模式：故障维修、预防性维修和预知性维修、改善维修。人的体检与设备故障诊断医生望问切闻点检员看查摸听油液检测振动图谱温度检测无损探伤体液检验心（脑）电图体温测试CT检查设备管理与中医治未病节选自《韩非子·喻老》.喻老,意思是用比喻来说明老子的观点.作者叙述扁鹊见蔡桓公的故事,本意是说明老子图难于其易为大于其细(即计划克服困难,要着手于它还容易的时候,做大事业,要着手于它细微的时候)这一观点的。关于设备维护的两则小故事•扁鹊见蔡桓公•魏文侯问扁鹊扁鹊见蔡桓公•扁鹊见蔡桓公，立有间②，扁鹊曰：“君有疾③在腠理④，不治将恐⑤深⑥。”桓侯曰：“寡人⑦无疾。”扁鹊出⑧，桓侯曰：“医之好治不病以为功⑨！”居十日⑩，扁鹊复见，曰：“君之病在肌肤(11)，不治将益(12)深。”桓侯不应(13)。扁鹊出，桓侯又不悦(14)。居十日，扁鹊复见，曰：“君之病在肠胃，不治将益深。”桓侯又不应。扁鹊出，桓侯又不悦。居十日，扁鹊望桓侯而还走(15)。桓侯故(16)使人问之，扁鹊曰：“疾在腠理，汤熨之所及也(17)；在肌肤，针石(18)之所及也；在肠胃，火齐(19)之所及也；在骨髓，司命之所属(20)，无奈何也(21)。今在骨髓，臣是以(22)无请(23)也。”居五日，桓侯体痛，使人索(24)扁鹊，已逃秦矣。桓侯遂(25)死。魏文侯问扁鹊•魏文侯问扁鹊:“子昆弟三人其孰最善为医?”扁鹊曰:“长兄最善,中兄次之,扁鹊最为下。”魏文侯曰:“可得闻邪?”扁鹊曰:“长兄於病视神,未有形而除之,故名不出於家。中兄治病,其在毫毛,故名不出於闾。若扁鹊者,鑱血脉,投毒药,副肌肤,闲而名出闻於诸侯。”从扁鹊三兄弟的故事谈设备管理•一是要像扁鹊大哥那样，治病于未发之时，注重设备的本质安全，防患于未然。•二是要像扁鹊二哥那样，治病于初起之时，注重设备的隐患治理，防止故障进一步裂化。•三是要像扁鹊自己那样，治病于严重之时，注重设备故障处理，做好设备的问题处理。1、机械故障诊断的本质机械故障诊断是识别机器运行状态的科学，它研究的是机器运行状态的变化在诊断信息的反映。内容包括了运行状态的监测、识别和预测三方面的内容。任务和目的是获得机器运行状态的信息，通过分析比较及早发现机械状态异常或故障，从而指导设备运行和维修，减少和消除设备故障，提高设备利用率，保证设备安全，降低维修费用，延长使用寿命以及为机器结构的改进设计服务。开展状态监测与故障诊断工作的意义：①及时发现故障的早期征兆，以便采取相应的措施，避免、减缓、减少重大事故的发生；②一旦发生故障，能自动纪录下故障过程的完整信息，以便事后进行故障原因分析，避免再次发生同类事故；③通过对设备异常运行状态的分析，揭示故障的原因、程度、部位，为设备的在线调理、停机检修提供科学依据，延长运行周期，降低维修费用；④可充分地了解设备性能，为改进设计、制造与维修水平提供有力证据。2、机械故障诊断的一般过程•机械状态信息的测量•机器状态或失效信息的提取（结果往往表现为提取得到的状态特征参数）•状态识别（实质上是一个比较、分类过程。）•诊断结论（通过将当前状态特征与标准状态或故障特征的比较，得出当前机械状态或故障类别）3、机械故障诊断的特点3.1机械故障诊断过程是典型的逆命题。它遵循了运行信息--机器行为--机器性能--动态模型的求解方向，从整体的状态信号逐步分析，确定零件的故障或失效。3.2机械故障诊断是多学科融合技术。3.3机械故障诊断技术是一项系统工程，机械故障的发展以及故障信息的传播具有系统集成和层式结构的特点。4、机械运行信息的利用•机械零件失效的识别是机械零件实效信息提取的主要目的之一。机器零件的失效往往会直接或间接地引起机器整体功能或信息的变化。通过对机器零部件信息的分析，确定失效的零部件，从而才能有目的地对失效零件进行更换、修复或调整。•机械零件信息的提取的另外一个重要用途就是分析机器或某一零部件在设计、制造上存在的问题和缺陷。机器某个零部件或子系统在设计、制造上存在的某个问题和缺陷往往会引起机器整体功能的下降。通过对某个零部件或子系统失效信息的提取，有助于发现存在有缺陷的零件，为进一步改进设计，提高制造精度提供了依据。5、设备信息的收集•5.1设备基本信息的收集a、设备位号（基本功用）、型号、功率、转速等。b、转子基本结构及支承形式、轴承型号、传动机构特点、联轴器形式、密封结构等c、设备辅机配置情况等。d、设备在役状态，如是否有备机，运行时间，连续运行状况等。5、设备信息的收集•5.2设备机械运行信息的收集a、工艺性能参数及变化趋势等。（压力、温度、流量以及产品质量等）b、机械性能参数及变化趋势等等（振动、温度、噪声、密封状况、润滑状态等）c、辅机运转状况等。d、设备历史故障记录。常见设备状态的受控部位物理特征检测目标使用范围振动瞬态振动、稳态振动的模态参数旋转机械、往复机械、流体机械等温度温度、温差、温度场及热图像等机械摩擦部位、换热设备、热工设备、电气电子设备油液油品理化分析、铁谱和光谱分析润滑系统、液压系统、摩擦传动系统、电力变压器等声波噪声、声阻、超声波、声发射等压力容器管道、流体机械、工业阀门、断路开关等强度载荷、扭矩、应力应变等起重运输设备、各类机械承压结构等压力压力、压差、压强、压力联动等液压系统、流体机械、内燃机、各类流体工业装置等电气参数电流、电压、电阻、功率、绝缘、电磁性等输变电设备、电气设备、电工仪表等表面状态裂纹、变形、腐蚀、变色等各类容器、结构、设备及零件的表面损伤等无损检测射线、超声、磁粉、渗透、涡流探伤等各类重要零件、铸锻件、焊缝、表面镀层等工况指标设备运行的主要工况和性能指标流程工业设备和工业生产线设备6、设备故障诊断分析•6.1反向推理诊断分析反向推理也称目标直接推理，它是依据故障特征反推出故障原因，因此称它反向推理。在推理过程中只与单一的目标有关，当故障表象与故障特征符合时，即可做出诊断。所以反向推理诊断故障容易掌握，不需要了解全部故障范围，而只要对有关的故障特征有所了解，即可进行诊断，所以目前已获得广泛应用，在判断简单故障时是非常快捷有效的，但应对高参数、结构复杂的设备在实际诊断振动故障时往往也有弊端。（从原因可能引起的结果对应发生的故障特征。比如头痛、流鼻涕、打喷嚏时我们很容易想到感冒了）6、设备故障诊断分析•6.2正向推理诊断分析（明确振动故障范围）使用正向推理诊断故障的前提，是振动故障范围必须明确，具体推理方法是在能够引起设备振动的全部原因中，与实际设备存在的振动特征、故障历史、进行搜索、比较、分析、采取逐个排除的方法剩下不能排除的故障即为诊断结果--某种故障不能排除。（从结果分析可能引起这个结果的原因并排除。比如头痛的原因很多，如高血压、神经性头痛、感冒等，但是高血压、神经性头痛一般不会流鼻涕、打喷嚏）7、设备技术检测•机械检测------振动、噪声、声发射.•电气检测----绝缘、电压、电流、介质损耗.•油质检测----常规理化、原子光谱、颗粒计数、铁谱技术、红外光谱.•温度检测----点温（接触式测量和非接触测量）、热图像•在线仪表和DCS系统•专用离线和在线故障分析系统8、设备故障机理•设备故障机理是指诱发零部件、设备系统发生故障的物理与化学过程、电学与机械学过程，也可以说是形成故障源的原因。故障机理还可以表述为设备的某种故障在达到表面化之前，其内部的演变过程及因果关系。弄清发生故障的机理和原因，对判断故障，防止故障的发生，有着重要的意义。•故障的发生受空间、时间、设备（故障零件）的内部和外界多方面的因素的影响，有的是某一种因素起主导作用，有的是几种因素共同作用的结果。•所以，研究故障发生的机理时，应首先考虑各种直接或间接影响故障产生的因素极其所起的作用。1、对象指发生故障的对象本身，其内部状态与结构对故障起抑制与诱发作用，即内因的作用。（设备功能、特性、强度、内应力、内部缺陷、设计方法、安全系数、使用条件等）2、原因能引起设备与系统发生故障的破坏因素。a、动作应力（体重、电流、电压、辐射能等）b、环境应力（温度、湿度、放射线、日照等）c、人为失误（设计、制造、装配、使用、操作、维修等失误行为）d、时间的推移实际上，即使故障模式相同，其故障机理也不一定相同。同一故障机理，可能出现不同的故障模式。因此即使全面掌握了故障的现象，并不等于完全具备搞清故障发生原因和机理的条件。然而，搞清故障现象却总是分析故障发生机理和原因的必要前提。设备劣化的倾向性管理为了把握对象设备的劣化倾向程度和减损量的变化趋势，必须对其故障参数进行观察，实行定期的劣化量测定，对设备劣化的定量数据进行管理，并对劣化的原因、部位进行分析，以控制对象设备的劣化倾向，从而预知其使用寿命，最经济地进行维修。设备劣化倾向性管理的步骤–确定项目——即选定倾向管理的对象设备和管理项目；–制定计划——设计编制倾向管理图表；–实施与记录——对测得的数据进行记录，并画出倾向管理曲线图表；–分析与对策——进行统计分析，找出劣化规律，预测更换和修理周期，提出改善对策。面对大型旋转机械所发生的各种故障，是立即停机抢修、防止事态扩大，还是维持运行、待机修理，或者是采取措施加以消除或减轻，诊断及处理的失误会给企业带来相当大的经济损失。正确的诊断及处理，不可能来自于盲目的主观臆断，而应该建立在获取与故障有关信息的基础上，依据机器的工作原理及具体结构，运用科学的分析方法，按照合理的步骤进行综合分析，去伪存真、舍次取主，排除故障的受害者，找出故障的肇事者，这才是提高故障诊断准确性的关键之所在。9、故障诊断小结9.1故障真伪的判断a、首先查询故障发生时生产工艺系统有无大的波动或调整b、其次擦看仪表电信号是否真实可信。（位移探头要看gap电压）c、查看相应的运行参数是否真实存在变化。d、查看先关机械性能参数是否真实存在变化。e、查看现场有无人能直接感受到的异常现象。9.2、根据现场提供的机器故障表象（异常声音、振动异常），完整收集现场信息。凡是可能引起故障的信息都要收集，例如工艺系统、运行、检修方面的各种信息，甚至设备的原理、结构、型号等。然后对所收集的信息进行筛选，删除本身正确、正常、未发生变化的信息。最后，对剩下的疑点信息采用排除法，逐一去伪存真，特别要注意排除因发生故障所连带产生的异常现象，从而找出导致故障发生的真正原因。例如，当喘振与轴位移波动同时发生时，若诊断为轴位移故障肯定不对，说轴位移波动与喘振为故障的并列原因也不对，应明确诊断为喘振故障，轴位移波动是被连带的，或者形象地说喘振是肇事者，轴位移波动是受害者。因此，对故障类型的诊断，要找主要矛盾，要找肇事者、排除受害者，在确保准确的前提下，尽可能只明确一条主要故障，即造成故障的真正原因。实在吃不准时也可以多列几条，但应附加说明其中的主次关系和可能发生的概率。图谱现场工艺历史维修现场感受9.3根据仪器提供的数据，通过各种图谱进行分析通过仪器提供的准确数据，查看各种谱图，进行对比分析，发现异常。特别是要利用灵敏监测技术发现异常的图谱。及时