[WZJ讲稿]设备故障诊断技术简介

设备故障诊断技术简介上海华阳检测仪器有限公司ShanghaiHuayangMeasuringInstrumentsCo.,Ltd设备故障诊断技术简介-2-目录设备故障诊断技术定义-----------------------------------------------（3）一．设备维修制度的发展-----------------------------------------------（4）二．检测参数类型-------------------------------------------------------（5）三．振动检测中位移、速度和加速度参数的选择-----------------------------（5）四．测点选择原则------------------------------------------------------（6）五．测点编号原则------------------------------------------------------（7）六．评判标准----------------------------------------------------------（7）七．测量方向及代号----------------------------------------------------（10）八．搜集和掌握有关的知识和资料----------------------------------------（10）九．故障分析与诊断----------------------------------------------------（11）十．常见故障的识别----------------------------------------------------（14）1．不平衡------------------------------------------------------------（14）2．不对中------------------------------------------------------------（14）3．机械松动----------------------------------------------------------（15）4.转子或轴裂纹------------------------------------------------------（15）5．滚动轴承----------------------------------------------------------（15）6．滑动轴承----------------------------------------------------------（16）7．齿轮箱------------------------------------------------------------（19）8．传动皮带----------------------------------------------------------（20）9．叶轮、叶片和旋翼--------------------------------------------------（21）10．电机-------------------------------------------------------------（22）11．共振-------------------------------------------------------------（23）十一.故障分析方法-----------------------------------------------------（25）1．简易分析方法------------------------------------------------------（25）2．频谱分析方法------------------------------------------------------（26）设备故障诊断技术简介-3-设备故障诊断技术简介设备故障诊断技术定义：是一种为了了解和掌握设备在使用过程中的状态（在设备基本不拆卸、不解体的情况下）而采用一定的检测手段，根据检测的数据和经验的积累，来确定设备整体或局部是正常或异常、早期发现设备故障及其原因、并能早期预报设备故障发展趋势的一门技术。通俗地说，它是一种给设备“看病”的技术。这里所说的设备指的是机械设备。它包括各类机械，例如：风机、压缩机等的动设备和容器、管道、阀门、工业炉等的静设备，还包括某些电器设备。什么是故障？指的是设备不能完成其所规定的功能，称作“故障”，然而这些功能是能够修复的!若不能修复的则称作“失效”，对于“失效”的机械设备只能更换。这里关键是如何能抓住一切有用的信息,运用知识和经验作出适当的诊断结论。设备故障诊断技术简介-4-一．设备维修制度的发展1．事后维修设备运行至故障停车后才进行修理。2．预防维修按照预定的检修时间间隔进行维修（计划维修）。3．预知维修对设备进行状态监测，根据设备监测和诊断的结果，视设备劣化或故障的程度，安排在适当的时间进行必要的设备维修。4．预知维修优点提高设备运行安全性，防止不足维修而导致的事故;提高维修经济效益，避免过剩维修造成的浪费;提高设备使用合理性、运行安全性和经济性;延长贵重设备使用寿命;实现设备使用、维修、生产的现代化。5．应用举例日本：事故率减少75％，维修费用降低25％～50％;英国：2000个工业企业每年节省维修费用3亿英镑，收益为投入的6倍。6．设备状态监测设备状态监测是实现预知维修的基础。准确、全面的设备监测信息是实现预知维修的可靠保证。设备故障诊断技术简介-5-7．设备状态监测方式在线监测：投资成本高，监测对象以关键设备为主。离线检测：投资成本低，主要针对大量的散在分布的中小型设备。二．检测参数类型:振动[振动位移d(mm)、振动速度v(mm/s)、振动加速度a(m/s2)]、温度[t(℃)]、转速[n(rpm)]、厚度[δ(mm)]、电流[I(mA)]、电压[U(mV)]...1．振动位移-----是指一个物体离开其平衡位置（参考位置）的距离或位置。（用d表示，单位mm）。2.振动速度-----是指物体在单位时间里，离开其平衡位置，作往复运动的快慢程度。（用v表示，单位mm/s）。（单位时间内的位移变化率）。3．振动加速度---是指物体在单位时间里，振动速度的变化程度(用a表示，单位m/s2)。三．振动检测中位移、速度和加速度参数的选择一般认为，对振动频率在10Hz以下，位移量较大的低频振动，选择位移为检测量。另外对于某些高速旋转的机器的振动，旋转精度要求较高时，也用位移来衡量。对于多数机器来说，都用速度来评价其振动强度。经验表明在覆盖10Hz～1000Hz的频带上，速度测量完整地表示了机器振动的严重程度。而加速度测量的适用范围可以达到10000Hz以上，对于宽频带测量、高频振动和存在冲击振动的场合都测量加速度。当齿轮、滚动轴承、轴瓦等出现剥落、磨损等缺陷时，往往首先在高频段出现故障信息，只有当故障比较明显时，才能在低频段反映出来。因此，通过检测加速度，可以有效发现设备早期缺陷。检测实践中，往往对位移、速度和加速度进行联合测量。设备故障诊断技术简介-6-图3-1位移、速度和加速度参数的选择图3-1描述的是同一部机器的同一工况用三种传感器测量的幅频图，三者均可用于机器状况的监测。但是速度计给出一个近似水平的谱，它所需的动态范围小，因此，针对这一实际测量，速度计被称为“最佳参数”。而对用位移计、加速度计测量，为了描述所有分量的变化，必须采用大得多的动态范围。四．测点选择原则（以振动为例）1．传递路径最短.2．测点刚度最大.3．对测量参数响应最敏感.4．少界面.5．不能有空腔.6．能反映整个设备信息.dva加速度(a)位移(d)速度(v)振动级数fa2224fa频率设备故障诊断技术简介-7-注:为保证测量数据的一致性,测点一旦确定之后请及时做好永久性的标记,今后一般情况下不允许再作变动!五．测点编号原则（以振动为例）动力源输出位置（轴承部位）定为2#测点、自左向右依次（均在轴承部位）为：3#、4#、5#...（详见图5-1所示）图5-1测点布置示意图六．评判标准1．绝对标准评判法：例如振动国际标准ISO—2372以及…⑴表6-1国际标准设备故障诊断技术简介-8-⑵表6-2注：用加速度档，分别用频率范围(10～1000)Hz及(10～5000)Hz进行测量，当两值不相等或相差悬殊（最大达13倍）时,即表明该测点所对应的部件有故障。设备故障诊断技术简介-9-⑶表6-3往复式压缩机基础振动允许振幅压缩机转速（r/min）＞400400～200＜200允许振幅（mm）＜0.15＜0.20＜0.25⑷表6-4一般参考评判标准振动参数进口国产计量单位A（加速度）20.030.0m∕s²V（速度）2.03.0mm∕sD（位移）50µm注:表中≦1∕3-----等级为优.≦2∕3-----等级为良.≦3∕3-----等级为合格.2．相对标准评判法：例如浴缸曲线…表6-4旋转机械振动评判相对标准实际值与初始值的比值振动频率(倍)1234567低频振动（≦1000HZ）(指振动速度和位移)良好注意危险高频振动（＞1000HZ）(指振动加速度)良好注意危险3．类比标准评判法：例如，多台同型号、同规格、在相同条件下工作的电动机…异常状态----相互之间同测点的测量值相比大于1.6倍以上.对于正常状态超过4mm/s的设备和在正常状态不足1mm/s的设备,是一种良好的﹑实用的判别方法设备故障诊断技术简介-10-七．测量方向及代号（以振动为例）举例：4Ha----意为：4#测点、水平位置、加速度。八．搜集和掌握有关的知识和资料1．机器结构性能资料：包括机器的工作原理，机器在整个生产过程中的地位和作用，重要的动态参数，如驱动功率、流量、压力、转速变化范围、电流、电压、温度等，机器结构组成和参数，如轴承型式、密封结构、联轴节结构、齿轮齿数、叶片数、共振频率、临界转速等等。2．操作运行情况：包括负荷及其变化情况、润滑情况、起动和停机情况、工艺参数变化情况等。3．机器周围环境的影响：包括温度、湿度、与其他机器的关联、地基沉降、电压波动等因素对机器性能的影响。4．故障与维修情况：包括上次大修时间、大修时作过哪些调整、运转以来发生故障及对故障处理情况的记录和档案、机器的薄弱环节及预计容易发生故障的类型和部位、同型号、同工作条件下其他机器的图7-1测量方向示意图设备故障诊断技术简介-11-故障情况等。九．故障分析与诊断根据振动信号识别设备故障是件难度很大的工作。这主要因为：同一故障可以表现出多种症候，同一症候可由不同故障引起，不同类型的机器其故障与症候的对应关系可能不完全一样，这种关系又与运行条件、环境条件、故障历史及维修情况有密切联系。在故障诊断中，熟悉和掌握机器的结构、特性、使用和维修情况以及实际诊断经验都是很重要的。1．注意发展和变化在分析和诊断故障时，应注意从发展变化中得出准确的结论。单独一次测量往往难于对故障判断有较大把握，反复多次的跟踪测量、分析能使诊断更接近于真实情况。为此，应注意积累和研究机器正常运行状态下的振动数据，包括基频的幅值和相位、次谐波和高次谐波的幅值和相位、其他重要频率分量的幅值、时域波形以及轴心轨迹的形状、大小和旋转方向等。对当前机器的振动信号进行各种观察和分析时，应与正常运行状态下的振动进行比较，注意哪些参数发生了变化及变化程度如何。例如：о基频分量变化不大而2×f(注：×f，倍频之意。f=机器转速/60，单位为：赫芝或Hz，下同)幅值明显增大可能说明不对中加剧；о喘振使轴向振动变化明显；о而不平衡增大使水平和垂直方向振动同步增长。设备故障诊断技术简介-12-趋势分析也是有效的方法，不但分析振动有效值或峰-峰值变化趋势，而且分