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——熊振林船机零件的缺陷检验船机故障诊断FlawDetectionandFaultDiagnosis机械诊断方法与医学诊断方法的对比医学诊断方法设备诊断方法原理及特征信息X射线、超声波无损检测直接观测内部缺陷中医：望闻问切西医：望触扣听嗅听、摸、看、闻通过形貌、声音、温度、颜色、气味的变化来诊断。听心音、做心电图振动与噪声监测通过振动的大小和变化规律来诊断。量体温温度监测观测温度的变化验血验尿油液分析观测磨粒（细胞）的形态、成分等。问病史查阅技术档案资料找规律、原因、做判断等§5—1船机零件的缺陷检验一、船机零件缺陷的简易检验方法二、船机零件缺陷的无损检测一、船机零件缺陷的简易检验方法1.观察法（直观检验）2.听响法：敲击零件，根据零件发出的声音来判断零件有无缺陷。如：声音清脆，表明零件完好；声音沙哑，表明零件内部有缺陷。缺点：3.测量法：分直接测量和间接测量。通过测量检测零件的磨损和腐蚀情况等。应用：在船上用内径千分尺检查缸套的内径，计算圆度误差和圆柱度误差。工具：千分尺、千分表、塞尺等。专用工具（如样板）检查（如活塞顶的烧蚀情况检测）。特点：4．液压试验法：对使用中要求具有较高密封性的零件进行液压或气压试验。通过检查表面有无渗漏现象，来检查表面有无穿透性裂纹等。液压试验标准见P70。二、船机零件缺陷的无损检测（Non-Destructive-Testing=NDT）定义：在不破坏或基本不破坏被检查对象的前提下（包括：形状、尺寸、性能等）测量其有关的参数。如测量温度、压力、缺陷等。目前，在狭义上来说：在不破坏零件的条件下探测零件表面及内部缺陷的方法,称为无损探伤。应用：监督可控制生产过程中的质量问题产品出厂前的成品检验和用户验收检验产品在使用过程中的维护检验无损探伤的种类★常规检测方法渗透探伤磁力探伤超声波探伤射线探伤涡流探伤综合探伤★无损检测新技术（如声发射技术、激光全息检测技术、红外检测技术、及微波检测技术等）。1.超声波探伤（一）概述：利用超声波来检查金属或非金属材料零件内部缺陷的方法，称为超声波探伤。在船上的应用较广。即可检测缺陷又可检测厚度、硬度等。（二）超声波人耳的听觉范围（声波频率）：16Hz～20KHz，频率大于20KHz的声波，叫超声波。超声波的特点是：频率高，波长短，穿透力强，在介质中直线传播，遇到界面发生反射和折射。探伤用的超声波：0.4～5MHz。（三）探伤原理：超声波入射到构件后，如果遇到缺陷（或两种介质的界面）会出现折射或反射，用探头（注：探头可以产生超声波、发射超声波和接受超声波）接受，变成电信号，经放大显示在屏幕上，根据波形来确定缺陷的部位、大小和性质。超声波脉冲反射法探伤原理脉冲发生器接收放大器工件缺陷TBF波形上有三个波：底面回波B、缺陷回波F和入射波T。★根据缺陷回波的位置，可判断缺陷的位置。★根据缺陷回波的高度，判断缺陷的大小。★根据波形的特征，结合零件的工艺特点，以及参照缺陷图谱，判断缺陷的有无及性质（裂纹、气孔、杂质等）。（四）种类：按超声波的产生（压电式、机械式、磁致伸缩式）收发方式（单收单发式、单收发式、双收双发式）探头（直探头——纵波、斜探头——横波）特点优点：适用的材料广（金属与非金属均可）；可显示内部缺陷（厚度5～3000mm）；适合于自动化与计算机处理与显示。缺点：对零件表面粗糙度有一定要求。存在盲区。对缺陷种类的识别较为困难。如果无外围设备，显示结果不可重现，有时结果难以解释。先进的仪器也很昂贵。2．渗透探伤法（一）．概述定义：利用液体的流动性、渗透性及表面裂纹的毛细管作用，将表面开口性缺陷显示出来的方法。方法：将渗透剂涂于构件的被测表面，当表面有开口缺陷时，渗透剂就渗透到缺陷中，去除表面多余的部分，涂以显象剂，在合适光线下观察放大了的缺陷痕迹，据此来判断缺陷的种类和大小。（二）、渗透探伤的种类煤油白粉法着色探伤荧光探伤渗透检漏探伤方法一：煤油白粉法使用材料：渗透剂：煤油显像剂：石灰粉或白垩粉。操作方法：将清洗后的零件浸入煤油槽中或将煤油涂于零件表面，经过15～30min，把零件擦干，涂上白粉，干燥后适当敲击或加热零件，渗入缺陷的煤油会复渗于白粉上，出现黑色痕迹。特点：简便、实用、经济，但太小的裂纹不易显示（裂纹宽度不小于0.01mm，裂纹深度不小于0.03mm）。方法二：着色探伤使用材料：渗透剂：有颜色（如红色）的溶液，显象剂：白色液体，便于观察。原理：同上。渗透时间是关键。特点：渗透力强，渗透速度快，显像时清晰醒目，洗涤性好，化学稳定性好，无腐蚀，无毒或低毒。方法三：荧光探伤渗透剂是荧光物质，当用（水银石英灯的）紫外线照射时，缺陷内残留的渗透剂会发出荧光，从而显示出表面裂纹。比磁粉探伤灵敏、简便、灵活。缺点：需要紫外线的发射装置，暗室中进行，对人体有害。渗透检漏探伤探测容器或焊缝上有无穿透性缺陷。常用方法：煤油渗透检漏。（三）、渗透探伤的特点优点：在NDT中成本最低，设备简单，操作方便，适用于所有材料的表面裂纹，灵敏度比人的眼睛直接观察高5～10倍左右，显示结果直观。缺点：仅适用于表面开口型缺陷类型，不能检测非开口性缺陷和内部缺陷。灵敏度不太高，不便于实现自动化，无深度显示。3.磁粉探伤法简称磁力探伤。广泛用于检测铁磁性材料及其构件的表面和近表层的缺陷，可检测的缺陷类型：裂纹、重叠、分层等。原理：铁磁性材料构件的表面或近表层有缺陷时磁阻大，一旦被磁化，则会有部分磁力线外溢而形成漏磁场，它对施加到构件表面的磁粉会产生吸附作用，因而显示出缺陷的痕迹，根据磁粉的痕迹来判断缺陷的大小、取向和位置等。磁粉探伤原理磁粉探伤方法周向（横向）：磁化可检查平行于轴线方向的表面缺陷；纵向（轴向）：磁化可检查垂直于轴线方向的表面缺陷；复合磁化：同时产生纵向和周向磁力线。磁粉：较细的铁磁粉：Fe3O4周向磁化和纵向磁化复合磁化磁化电流磁化可用交、直流电进行，它们的特点：直流电磁化：穿透力大，适用于表面缺陷或近表层缺陷（6mm）的显示，设备复杂。交流电磁化：穿透力小，适用于表面缺陷（集肤效应,1～2mm），设备简单。磁化电流常用低电压12V，大电流1000～4500A，且因零件大小不同而不同。注意点预处理：去污、取涂层、铁锈等。后处理：退磁，以免影响零件的正常工作。接反向电源，电流由大到小。小结优缺点：优点：比渗透探伤灵敏，能探测近表层的缺陷；容易掌握、结果直观等。缺点：仅适用于铁磁性材料的零件，无深度显示，仅对与磁力线垂直的缺陷敏感。新进展：在探伤设备上，开发了先进的旋转磁场探伤机，可一次探测显示全方位的缺陷，并可连续探伤。其次是引入了计算机技术。4．射线探伤定义：利用射线来检验零件内部缺陷的方法，称为～。原理：不同的物质对射线的吸收和衰减作用是不同的。当射线穿过密度大的物质时，被吸收的多，由于缺陷处的密度与金属本身的密度不同，因此在零件下面的底片上就会产生不同的感光度，即在底片上显示出零件内部缺陷的大小、种类、分布状态等。方法：照相法、透视法和工业射线电视法。射线的特性：特点优点：适用于所有材料，深度达500mm（钢板），底片可永久保存，可展示内部缺陷的大小、形状和位置等。缺点：射线对人体有害，缺陷的深度很难辨别，成本高（底片、暗室。化学药品等），厚件的曝光时间长，零件的两面都能操作等。发展方向现有常规设备的改进（如；减少重量和体积等），计算机的应用（工业CT――计算机层析摄影技术），提高胶片的质量（系列化），开发便携式可移动的高能射线加速设备等。5．涡流探伤法概述利用电磁感应的原理，使被检件的表面感应出涡流，零件中存在缺陷时会改变涡流的强弱，涡流产生反作用磁场，又使检测线圈的阻抗发生变化，因此通过检测线圈的阻抗的变化，来判断缺陷的有无，这种探伤方法称为涡流探测法。阻抗可用电阻和感抗表示。该方法出现于40年代，我国50年代开始研究。由于交流感应电流的集肤效应，所以ET法仅用于导体表层（表面和近表层）的缺陷检测。特点优点：属于电学测量法，容易实现自动化和计算机化；设备可以很轻；对封闭在表层下的缺陷有很高的检测灵敏度；探伤深度比磁粉探伤所达到的深；能提供缺陷的深度信息；非接触式的检测方法等。缺点：理论复杂；距表层较深的缺陷难检测（集肤效应）；缺陷显示不直观，不适用于形状复杂零件的检测；影响因素多。应用：缺陷检验、测量材料的物理量。发展方向：计算机的应用和探头的改进（旋转探头、扇形探头等）。6．声发射技术60年代发展起来的方法。定义：利用加载条件下，零件内部缺陷运动时发射的弹性波来判断零件内部的缺陷。原理：力（外、内）——变形、裂纹——应变能下降——弹性波。特点：（1）不受材料限制。（2）动态检测。（3）操作简单，可大面积探测和监视缺陷活动情况。（4）可依声发射波的特点和诱发条件了解缺陷形成和预测其发展。（5）受外界干扰。应用：检查内部缺陷。7．综合探伤法（1）以磁粉探伤和渗透探伤检测表面缺陷；（2）以涡流、磁力探伤检测近表层缺陷；（3）以超声波探伤检测内部缺陷，找出疑点；（4）用射线探伤对内部疑点进行透视检查。CCS对船机零件的探伤规定：P79小结：注：表层缺陷包括：表面缺陷和近表层缺陷；序号检测方法缩写适用的缺陷类型基本特点1超声波探伤法UT内部缺陷速度快，对平面型缺陷敏感2射线探伤法RT内部缺陷直观，对体积型缺陷敏感3磁粉探伤法MT表层缺陷仅适用于铁磁性材料4渗透探伤法PT表面开口型缺操作简单5涡流探伤法ET表层缺陷适用于导体材料的构件6声发射检测法AE缺陷的萌生扩展动态监测方法§5—2船机的故障诊断一、概述定义：对运转中的机械设备系统的技术状态进行监测、分析和判断的科学技术。故障诊断是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态，确定其整体或局部是否正常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。通俗的讲，就是给机器或设备“看病”的技术。发展简介：60年代起步、70年代完善、80年代进入实用。故障诊断是船舶自动化、无人机舱的前提，是实现状态维修的关键。目前在船舶机械中，已经有广泛的应用。3、基本内容（过程）：（1）故障监测（Faultdetection）：采集故障信息（2）特征提取（3）故障识别（FaultRecognition）：故障模式识别（4）故障趋势分析（Faulttrending）：故障预测+故障纠正（Faultcorrection）：视情维修故障信息机械信息：力、压力、扭矩、转速、电流、电压、振动、声音、温度等。电磁信息：电流、电压、电磁感应密度、部分放电、导磁等。化学信息：气、液、固的信息。故障诊断技术性能参数分析法振动分析噪声监测油液监测红外监测振动分析原理：每一零件都有自己的固有振动频率，振动特性的突变，一定是由于某种原因引起的，通过测量振动随时间的变化曲线（时域曲线），对波形进行分析（分析方法有：幅域分析、频域分析、时域分析等），找出特征信息，进行诊断（部位和原因）。监测技术：振动信号的测取：配置相应的传感器。信号处理：除掉无意义又有害的波，提取机器故障的振动信息。这是振动监测技术的核心。状态识别：参照有关振动频谱作出判断。诊断决策：确定对策，预测趋势。噪声监测噪声是不规则振动在空气中传播引起的，从本质上讲也是振动。根据声响的差异进行诊断是古老而有常用的方法。过去是靠人耳的感觉和经验进行，今天可以借助于仪器（如听诊器、录音机、频谱分析仪等）进行。实例：噪声分析在机务管理中的应用，确定吊缸时间和预测零件达到磨损极限的时间等。红外监测机械工作状态的改变一般会导致温度的改变,如轴承的损坏或润滑不良,会导致温度的升高。红外检测原理：红外线（0.75～1000m）是具有强烈的热效应的辐射波，是不可见的光，物体的温度与辐射能（功率）有一定的关系。温度升高，热辐射增大。温度辐射能（红外线）