機械故障診斷技術

1、畫一條線值多少錢？福特公司在檢查設備時，曾發(fā)現一臺大型電機運轉時有異響，但毛病在哪卻無法“確診”，于是請來了斯坦門茨，斯坦門茨仔細地聽了聽，敲了敲，然后在電機外殼上畫了條線，等到技工打開電機，才果然發(fā)現毛病在那里。事后，福特公司爽然支付了1萬美元。什么？就這么聽聽敲敲就值1個萬？一時間人們議論紛紛，斯坦門茨會意，便在領款單的背面寫道：“畫一條線值1美元，知道在哪里畫值9999美元?！?999機械故障診斷技術機械故障診斷技術課程目標 知識目標：知識目標： 1、掌握機械故障診斷方法及其分類；、掌握機械故障診斷方法及其分類； 2、了解故障診斷的主要工作環(huán)節(jié)和簡易診斷方法。、了解故障診斷的主要工作環(huán)節(jié)

2、和簡易診斷方法。 能力目標：能力目標： 1、能采用合理的診斷方法對普通機械系統(tǒng)故障原、能采用合理的診斷方法對普通機械系統(tǒng)故障原因、故障部位和故障程度作出正確的判斷；因、故障部位和故障程度作出正確的判斷； 2、能利用溫度診斷技術、振動診斷技術、油樣分、能利用溫度診斷技術、振動診斷技術、油樣分析技術、無損檢測技術等故障診斷技術手段對機械析技術、無損檢測技術等故障診斷技術手段對機械系統(tǒng)故障作出正確的診斷。系統(tǒng)故障作出正確的診斷。 一、機械故障診斷方法及其分類一、機械故障診斷方法及其分類 按機械故障診斷方法的難易程度分類，可分為：（1）簡易診斷法和（2）精密診斷法。 按機械故障診斷的測試手段來分類，主

3、要分為：（3）直接觀察法、（4）振動噪聲測定法、（5）無損檢測法、（6）油樣分析法、（7）溫度檢測診斷法。1.簡易診斷法 簡易診斷法指主要采用便攜式的簡易診斷儀器，如測振儀、聲級計、工業(yè)內窺鏡、紅外點溫儀對設備進行人工巡回監(jiān)測，根據設定的標準或人的經驗分析，了解設備是否處于正常狀態(tài)。若發(fā)現異常，通過對監(jiān)測數據分析進一步了解其發(fā)展的趨勢。因此，簡易診斷法主要解決的是狀態(tài)監(jiān)測狀態(tài)監(jiān)測和一般的趨勢預報趨勢預報問題。2.精密診斷法 精密診斷法指對已產生異常狀態(tài)的原因采用精密診斷儀器和各種分析手段(包括計算機輔助分析方法、診斷專家系統(tǒng)等)進行綜合分析，以期了解故障的類型、程度、部位和產生的原因及故障發(fā)展

4、的趨勢等問題。精密診斷法主要解決的問主要解決的問題題是分析故障部位、程度、原因和較準確地確定發(fā)展趨勢。3. 直接觀察法 傳統(tǒng)的直接觀察法，如“聽、摸、看、聞”是早已存在的古老方法，并一直沿用到現在，在一些情況下仍然十分有效。但因其主要依靠人的感覺和經驗，故有較大的局限性。隨著技術的發(fā)展和進步，目前出現的便攜式測振儀、泄漏聽診儀、光纖內窺鏡、紅外熱像儀、激光全息攝影等現代手段，大大延長了人的感觀器官，使這種傳統(tǒng)方法又恢復了青春活力，成為一種有效的診斷方法。醫(yī)學診斷與故障診斷醫(yī)學診斷與故障診斷醫(yī)學診斷故障診斷原理及特征信息中醫(yī)：望、聞、問、切西醫(yī)：望、觸、扣、聽、嗅聽心音、做心電圖量體溫驗血驗尿量

5、血壓X射線、超聲波檢測問病史聽、摸、看、聞振動與噪聲監(jiān)測溫度監(jiān)測油樣分析應力應變測量無損檢測查閱技術檔案資料通過形貌、聲音、溫度、顏色、氣味的變化來診斷通過振動大小及變化規(guī)律觀察溫度的大小及變化觀察化學成分及磨粒形狀變化觀察壓力或應力變化觀察內部結構缺陷找規(guī)律、查原因、作判斷4.振動噪聲測定法 機械設備在運動狀態(tài)下(包括正常和異常狀態(tài))都會產生振動和噪聲。進一步的研究還表明，振動和噪聲的強弱及其包含的主要頻率成分和振動和噪聲的強弱及其包含的主要頻率成分和故障的類型、程度、部位和原因等有著密切的故障的類型、程度、部位和原因等有著密切的聯系。聯系。大多數機械設備是定速運轉設備，各零部件的運動規(guī)律決

6、定了它的振動頻率。由于是定速運轉，其振動頻率即為該零件的特征頻率，觀測特征頻率的振動幅值變化，可以了解該零部件的運動狀態(tài)和劣化程度。（振動法，由于不受背景噪聲干擾的影響，使信號處理比較容易，因此應用更加普遍。）5. 無損檢測法 無損檢測是一種從材料和產品的無損檢測技術中發(fā)展起來的方法，它是在不破壞材料表面及內部結構的情況下檢測機械零部件缺陷的方法。它使用的手段包括超聲、紅外、x射線、射線、聲發(fā)射、磁粉探傷、滲透染色等。6.油樣分析法 油樣分析方法包括理化指標檢測和油中微粒分析技術。理化指標檢測要對潤滑油質進行監(jiān)測。油中微粒分析技術是對潤滑油中微粒進行分析，以此判斷設備中各摩擦部件的磨損情況。

7、油樣分析的信息來源 運行中的潤滑油或液壓油中微粒的主要來源是磨損和污染，通過對油中微粒分析可以得到如下信息： (1) 磨屑總數：可以判斷磨損處于什么階段； (2) 磨屑尺寸：可以判斷磨損的嚴重程度； (3) 磨屑化學成分：可以判斷磨損部件、故障的位置； (4) 磨屑形態(tài)：可以判斷磨損類型、是疲勞磨損或粘著磨損等。 7.溫度檢測診斷法 溫度測量儀表按測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。 接觸式測溫利用熱平衡原理來測量溫度，測量精度較高；但存在測溫的延遲現象，也不能應用于很高的溫度測量。接觸式測溫的方法有：熱膨脹式溫度計、熱電偶測溫、熱電阻測溫熱膨脹式溫度計利用物體熱脹冷縮的性質來進行測量；熱電

8、偶利用熱電效應測量。當形成閉合回路的熱電極材料A、B確定后，若使冷端溫度不變，則熱電勢就只是熱端溫度t的單值函數。因此通過測量熱電勢，就可以測出溫度t。熱電阻溫度計是利用導體或半導體的電阻值隨溫度變化而改變的特性來進行測量的。熱電阻溫度計包括金屬絲電阻溫度計和熱敏電阻溫度計兩種。 非接觸式儀表測溫 通過熱輻射原理來測量溫度的，測溫元件不需與被測介質接觸，也不會破壞被測物體的溫度場，反應速度一般也比較快：但受外界因素的影響，其測量誤差較大。非接觸式測溫的方法有：1) 單色溫度計：通過測量物體的輻射亮度來檢測其溫度。2) 輻射溫度計：通過檢測被測物體入射到探測元件上的輻射能來實現溫度測量的。單色溫

9、度計可分為光學高溫計和光電高溫計。輻射溫度計的檢測元件可分為光電型和熱電型兩類。光電型檢測元件是利用光電效應來檢測輻射能的，其響應速度快，但對波長有選擇性。熱電型元件是利用其電特性隨溫度變化而改變的原理來進行測量的。其特點是對波長無選擇性，適合全輻射測溫和低溫輻射測溫。熱電型檢測元件可分為熱敏電阻、熱電堆和熱釋電元件三類。紅外測溫是輻射測溫的特例。用于測量低溫(15200)。鐵路上用紅外軸溫探測系統(tǒng)，其探測站包括紅外線軸承掃描儀，車輛傳感器和探測站主機。紅外線軸承掃描儀包括探測器、擋板和擋板驅動電機等，用于測量軸承溫度，可分為“上探式”(從上往下探測)和“下探式”兩種。車輛傳感器又稱磁頭，與鋼

10、軌固聯，用于感受車輪信息，以測量車速、測量軸距、給出軸溫掃描器擋板的開啟信號。探測站主機采用工業(yè)控制計算機，用于采集紅外線掃描儀測得的數據，利用軟件進行計軸計輛、滾滑判別、溫度計算、熱軸判別、通訊、打印等。調查委員會在經過個月的調查后，提出長達頁的調查報告。報告認為，“挑戰(zhàn)者”號爆炸的原因是右側助推火箭存在問題。由于航天飛機發(fā)射時氣溫過低，寒冷的天氣對火箭墊圈產生影響，最終導致爆炸。1年月日 “挑戰(zhàn)者”號爆炸價值億美元的航天飛機被炸成碎片，名機組人員全部遇難 振動：振動：適用于旋轉機械、往復機械、軸承、齒輪等。 溫度（紅外）：溫度（紅外）：適用于工業(yè)爐窯、熱力機械、電機、電器等。 聲發(fā)射：聲發(fā)

11、射：適用于壓力容器、往復機械、軸承、齒輪等。 油液（鐵譜）：油液（鐵譜）：適用于齒輪箱、設備潤滑系統(tǒng)、電力變壓器等。 無損檢測：無損檢測：采用物理化學方法，用于關鍵零部件的故障檢測。 壓力：壓力：適用于液壓系統(tǒng)、流體機械、內燃機和液力耦合器等。 強度：強度：適用于工程結構、起重機械、鍛壓機械等。 表面：表面：適用于設備關鍵零部件表面檢查和管道內孔檢查等。 工況參數：工況參數：適用于流程工業(yè)和生產線上的主要設備等。 電氣：電氣：適用于電機、電器、輸變電設備、電工儀表等。二、故障診斷的基本過程二、故障診斷的基本過程 1狀態(tài)監(jiān)測：通過傳感器采集機器運行中的各種信息，在信號處理系統(tǒng)中進行處理，得到能反

12、映機器運行狀態(tài)的參數，實現對機器運行狀態(tài)的監(jiān)測。 2狀態(tài)識別：根據狀態(tài)監(jiān)測提供的特征參數，識別機器是否運轉正常。 3決策預防：對故障原因、部位和危害程度進行評價，決定修正和預防的方法。 l狀態(tài)檢測與故障診斷檢測縮小故障范圍狀態(tài)檢測提取征兆定期檢測故障診斷原因分析維修決策趨勢分析正常參數開始尚可尚可正常不可異常 設備故障診斷的內容包括狀態(tài)監(jiān)測、分析診斷和故障預測三個方面。其具體實施過程可以歸納為以下四個方面：1、信號采集；2、信號處理（特征提?。?；3、狀態(tài)識別；4、診斷決策。 狀態(tài)檢測 通過監(jiān)視和測量設備或部件運行狀態(tài)信息和特征參數（例如振動、溫度、壓力等），并以此來判斷其狀態(tài)是否正常。故障診斷

13、 不僅要檢查出設備是否正常，還要對設備發(fā)生故障的部位、產生故障的原因、故障的性質和程度給出深入的分析和判斷。狀態(tài)檢測與故障診斷關系 沒有檢測就沒有診斷，診斷是目的，檢測是手段；檢測是診斷的基礎和前提，診斷是檢測的最終結果。三、案例分析 離心泵故障判斷及處理離心泵故障判斷及處理 離心泵機構（單級單吸泵為例）離心泵軸承發(fā)熱現象：泵軸承發(fā)熱危害：造成潤滑油失效，軸承損壞原因：潤滑油過多潤滑油過少潤滑油失效機組不同心振動處理措施：減少潤滑油增加潤滑油清洗油池，更換新油檢查并調整泵和電機的對中檢查轉子的平衡度或較小流量處運行離心泵異常振動和異響泵異常振動和異響現象：泵的振動大，有異響危害：造成設備損壞原因：泵軸和電機軸不同心軸承磨損轉動部分脫落管路或泵內有異物彈性塊損壞處理措施：檢查并校正對中更換軸承檢查轉動部分是否松動清楚異物更換彈性塊離心泵故障案例 故障現象：2010年7月某廠一臺泵在運行中自停。盤泵時，泵卡滯；經拆解泵體檢查發(fā)現蝸殼內有一較大金屬異物；泵軸承失效，軸承外圈、內圈、保持架碎裂，滾動體點蝕、燒焦、破損。 故障危害：1、泵軸損壞 2、電機燒毀 原因分析：滾動軸承是運轉機械不可缺少的基礎部件之一。滾動軸承的可靠性與軸承的失效形式有著密切的關系，根據軸承破壞形式，內外圈斷裂失效一般較少見，往往是突發(fā)性