缺陷檢驗與故障診斷第五章

缺陷檢驗與故障診斷第五章第五章船機零件

缺陷檢驗和故障診斷

考試大綱:12%

5.1缺陷檢驗方法

3‘5.1.1觀察法,聽響法,測量法與液壓試驗法的應(yīng)用

3’5.1.2滲透探傷的原理與應(yīng)用

5.2故障診斷技術(shù)

3‘5.2.1狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的特點,區(qū)別與應(yīng)用

3’5.2.2性能參數(shù)監(jiān)控等方法的應(yīng)用

零件缺陷檢驗:觀察法,聽響法,測量法與液壓試驗法,滲透探傷,磁粉探傷法、射線探傷法、超聲波探傷法,渦流探傷法,聲發(fā)射探傷

船機故障診斷:工況監(jiān)測,故障診斷(性能參數(shù)分析法,油樣監(jiān)測,噪聲監(jiān)測,振動監(jiān)測,紅外監(jiān)測)第一節(jié)船機零件的缺陷檢驗

船機零件，尤其是重要的零件無論是制造過程中，還是使用過程中，都要進行缺陷檢驗。檢驗是為了查清零件是否有缺陷，發(fā)現(xiàn)缺陷對零件使用性能的影響，及早消除隱患，以保證船舶動力裝置運轉(zhuǎn)可靠性和船舶航行的安全性。在航行條件下，輪機員使用量具測量檢查零件的尺寸和形狀變化情況，用聽響法、觀察法和著色法等一般檢驗方法來判定零件的技術(shù)狀態(tài);船舶進廠修理時，對一些重要零件采用無損檢驗方法更細致精確地進行缺陷檢驗。船機零件缺陷的一般檢驗一般檢驗主要是采用一般的、傳統(tǒng)的簡易方法對零件進行檢驗，是靠人的感官功能(視、聽、觸、嗅等)或再借助一些簡單量具、常用工具進行監(jiān)測和判斷。簡單而實用，為船上廣泛采用。常用量具（船上廣泛采用）內(nèi)、外千分尺，拐檔表，塞尺。一般檢驗：觀察法、聽響法、測量法、液壓試驗法用液壓或氣壓試驗的方法：

（0.7MPa,1.5倍工作壓力）較符合工作條件,對于有較高密封性要求的零部件，檢查裂紋與滲漏現(xiàn)象，有無內(nèi)部缺陷。二、無損檢驗（NDT）

無損檢驗是在不損壞檢測對象的前提下，探測其內(nèi)部或外表的缺陷(傷痕)的現(xiàn)代檢測技術(shù)。許多重要設(shè)備的原材料、零部件、焊縫等必須進行必要的無損探傷，無損檢驗在船舶修造中也得到廣泛使用，是產(chǎn)品質(zhì)量控制和管理的重要技術(shù)手段。如對船體鋼板、焊縫及重要船機零件進行滲透探傷、磁粉探傷、超聲波探傷等。無損檢驗方法有：液體滲透法、磁粉探傷法、射線探傷法、超聲波探傷法渦流探傷法。無損檢驗方法可以探測缺陷、給缺陷定量評價、定量測量零件物、化性能。1、液體滲透探傷液體滲透探傷原理是利用液體的流動性和滲透性以及毛細作用現(xiàn)象，顯示零件表面上開口性的缺陷。液體滲透探傷使用設(shè)備簡單，操作方便靈活，適宜現(xiàn)場作業(yè)，可檢查各種材料和各種形狀的零件，但液體滲透探傷只適于表面開口性的缺陷，不能檢測零件內(nèi)部的缺陷。

液體滲透法的基本步驟清洗、滲透、清洗、顯像和檢驗。按滲透劑的不同有3種煤油白粉法、著色探傷法,熒光探傷法等。著色探傷法:在船舶條件下或?qū)Υ笮土慵植窟M行滲透檢驗時，常使用便攜式噴罐。一組便攜式噴罐各裝有清洗劑,滲透劑,顯像劑.滲透劑含有紅色顏料.顯像劑由氧化鋅、氧化鎂、二氧化鈦等白色粉末和有機溶劑組成，懸浮性好，顯示缺陷清晰，易于辨別。

有一定的滲透時間，在10一20分鐘，檢驗效果與滲透時間有很大關(guān)系。熒光探傷:是用紫外線照射殘留在零件缺陷內(nèi)的熒光物質(zhì)，借助熒光物質(zhì)發(fā)出的熒光使缺陷顯現(xiàn)出來。采用紫外線照射下發(fā)出黃綠色熒光的顯像劑（含氧化鎂、碳酸鎂等）。靈敏度較高，設(shè)備簡單，操作方便，需在暗室中觀察，長期在紫外線下工作有損健康。

滲透探傷原理（三）熒光探傷示意圖熒光探傷原理2．磁粉探傷磁粉探傷又稱磁力探傷，利用工件表面缺陷處形成漏磁場原理，可探測零件表面或近表面的缺陷，不宜于檢查工作內(nèi)部的缺陷，只適用于鐵磁性材料，不能用于有色金屬和奧氏體不銹鋼，工件磁化的磁場方向應(yīng)盡可能與缺陷的方向垂直，磁力線與缺陷垂直時，漏磁場最強，最有利于缺陷的檢出。磁粉探傷原理（一）磁粉探傷原理（二）磁粉探傷原理（三）磁粉探傷原理（四）磁場方向：可分為縱向磁化、周向磁化和復(fù)合磁化。磁化電流：選用低電壓大電流，一般12V以下電壓，直流電產(chǎn)生的磁場強度大，探測深度大，可達6mm，退磁困難，交流電由于趨膚效應(yīng)，只能發(fā)現(xiàn)距表面2mm處缺陷，零件易退磁，且設(shè)備簡單，磁力探傷的零件必須退磁處理，否則會吸附鐵屑加劇磨損，并影響周圍儀表工作?？v向磁化周向磁化復(fù)合磁化3.超聲波探傷超聲波頻率大于20千赫,(聲波段16HZ-20KHZ)次聲波小于16HZ利用超聲波通過兩種介質(zhì)的界面時發(fā)生反射和折射特性,可以探測零件內(nèi)部的缺陷,利用壓電晶體逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生超聲波，利用壓電晶體正壓電效應(yīng)接收超聲波(P62)適用于任何材料，適用于5mm—3000mm,近表面存在″盲區(qū)″:缺陷波與初始波難于區(qū)分。

超聲波探傷原理超聲波探傷圖形據(jù)CCS規(guī)定，船用大型柴油機須進行鍛造曲軸—磁力探傷連桿—超聲波探傷尾軸—超聲波探傷船用鍋爐鋼管—超聲波探傷3.射線探傷(類似醫(yī)學(xué)照X光)主要有X射線、γ射線和中子射線3種

射線易于穿透物體，在穿透物體的過程中受到吸收和散射而自身強度衰減。缺陷處和周圍物質(zhì)對射線衰減程度有差異，使膠片感光程度不同，因而獲得反映零件內(nèi)部情況的底片。通過對底片的觀察可以了解缺陷的種類、大小和分布狀況等，射線探傷的原理適用于所有的材料，

探測厚度范圍廣，檢驗費用高，設(shè)備昂貴，

射線對人體有害，需加特殊防護，

焊縫和鑄件等的無損檢驗中廣泛采用。

4.渦流探傷(P60)

渦流探傷是一種探測金屬零件或部件表面和近表面缺陷的無損探傷方法(0.11-0.20mm)，能對零件性能多種參數(shù)作出反應(yīng)，對零件、組合件或整個系統(tǒng)進行在線或在役檢驗，是一種多用途的檢驗方法。僅適用于導(dǎo)電材料，對缺陷顯示不直觀，不適于形狀復(fù)雜件,可測涂層厚度。

渦流探傷原理:當(dāng)載有交變電流的檢測線圈靠近導(dǎo)電零件時,零件會感生渦流并產(chǎn)生次級反向磁場Hs.渦流的大小,相位及流動形式受到零件導(dǎo)電性能的影響,而渦流產(chǎn)生的反向磁場又使檢測線圈的阻抗發(fā)生變化.因此,通過測定檢測線圈阻抗的變化,檢查缺陷.5.聲發(fā)射探傷

聲發(fā)射檢驗技術(shù)是一種動態(tài)無損檢驗方法,

當(dāng)材料或構(gòu)件產(chǎn)生應(yīng)變或者缺陷有發(fā)展時才有聲發(fā)射產(chǎn)生，是通過缺陷的動態(tài)信息來評價構(gòu)件使用的安全性的。

幾乎不受材料的限制，金屬、非金屬材料都會產(chǎn)生聲發(fā)射。各種探傷法比較(1)被檢零件的材料:磁粉探傷僅適用于鐵磁性材料，而其他探傷法則適用于各種材料。(2)探傷的深度:磁粉探傷、液體滲透探傷、渦流探傷和超聲波表面波探傷適用于表面或近表面探傷;超聲波脈沖反射法探傷、射線照相法和聲發(fā)射適用于檢測零件內(nèi)部缺陷。(3)探傷的靈敏度:超聲波脈沖反射法具有很高的靈敏度;X射線照相法、磁粉探傷、渦流探傷和熒光滲透探傷有比較高的靈敏度。(4)探測設(shè)備:射線照相法設(shè)備昂貴，檢測費用高;液體著色滲透法最簡單。三、故障診斷技術(shù)故障診斷是實現(xiàn)視情維修的先決條件。1.設(shè)備工況監(jiān)測設(shè)備工況監(jiān)測或稱狀態(tài)監(jiān)測，它是通過測定機器某個較為單一的特征參數(shù)，例如溫度、壓力等信息，來探明機器工作狀態(tài)正常與否。若特征參數(shù)在允許范圍之內(nèi)則狀態(tài)正常，否則異常。并且依異常程度確定維修對策。一般狀態(tài)監(jiān)測所采用的儀器較為簡單，易于操作，對操作人員的技術(shù)素質(zhì)要求也不高，所以是一種簡易診斷，應(yīng)該說，與故障診斷技術(shù)還是有所不同的。

船機狀態(tài)變化必定會影響到與之相聯(lián)系的各種信息。那些對故障靈敏、穩(wěn)定可靠的信息被稱為故障的特征參數(shù)，其是否被正確選用甚至決定診斷工作的成敗。

船機狀態(tài)信息主要有以下3種類型:(1)機械信息主要有力、壓力、轉(zhuǎn)矩、彎矩、振動、聲音、溫度、轉(zhuǎn)速等。(2)電磁信息主要有電流、電壓、電磁感應(yīng)密度、導(dǎo)磁等。(3)化學(xué)信息排煙、磨損產(chǎn)物、污染物等。2.故障診斷根據(jù)故障診斷技術(shù)特點不同有直觀檢查法、性能參數(shù)分析法、振動和噪聲分析法和油液分析法等。故障診斷過程包括以下3個階段工作:(1)信息采集(2)信息分析處理(數(shù)據(jù)處理)(3)狀態(tài)識別、判斷和預(yù)測

狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷狀態(tài)監(jiān)測是通過測定機器的特征參數(shù)來判斷機器的工作狀態(tài)船機故障診斷是在船機運轉(zhuǎn)狀態(tài)下,利用其外部信息來判斷,識別機器的技術(shù)狀態(tài).故障診斷技術(shù)1).性能參數(shù)分析法性能參數(shù)分析法又稱性能監(jiān)控。利用傳感器或儀器、儀表測定船機設(shè)備的各項性能參數(shù)(如溫度、壓力等)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理、比較和分析后判斷其運行狀態(tài)和趨勢。輪機人員采用"聽、摸、看、聞"等手段來了解船機設(shè)備的運行參數(shù)，如溫度、油位、潤滑情況等，進而通過人腦快速思維分析判斷機器的運轉(zhuǎn)狀況和運轉(zhuǎn)趨勢。這種通過人的感官來了解、判斷機器運轉(zhuǎn)狀況的方法可以說就是性能參數(shù)分析法。根據(jù)監(jiān)控手段和數(shù)據(jù)處理方法的不同有以下兩種:(1)圖示法。

(2)性能實時監(jiān)控(SULERSIPWA)Sulzer柴油機活塞環(huán)磨損監(jiān)控2)振動診斷船舶動力機械在運轉(zhuǎn)中的振動與其運行狀態(tài)之間有些密切的關(guān)系，振動信號的變化反映了機器內(nèi)部狀態(tài)的變化。振動監(jiān)測技術(shù)包括以下內(nèi)容:(1)振動信號的測取對應(yīng)于低、中、高頻振動信號分別選用位移、速度、加速度傳感器。高頻信號往往包含了機器損壞的信息，所以加速度傳感器的應(yīng)用最為普遍。(2)信號處理，(3)狀態(tài)識別，(4)診斷決策

3).噪聲監(jiān)測機械運行時發(fā)出的噪聲的變化也反映了機器狀態(tài)的改變。采集噪聲信號進行信號處理、狀態(tài)識別，可以實現(xiàn)船機故障診斷和預(yù)測。4)油液監(jiān)測油液監(jiān)測技術(shù)是通過對機器滑油采集的油樣，利用各種手段進行檢測，獲得油樣性能參數(shù)值和磨粒以及污染物的成分、尺寸、形貌和數(shù)量等信息，以定性和定量地判斷設(shè)備的磨損狀態(tài)及預(yù)測其發(fā)展趨勢。潤滑油監(jiān)測技術(shù)包括滑油理化性能檢測和油樣磨粒分析。監(jiān)測過程一般包括油樣采集，理化性能檢測和磨粒分析，取得數(shù)據(jù)，分析診斷等步驟。

CCS規(guī)范中船機設(shè)備采用油液監(jiān)測技術(shù)是指導(dǎo)性的意見。CCS規(guī)范中采用油液監(jiān)測技術(shù)的船機設(shè)備有柴油機、尾軸等。CCS規(guī)范中入級船舶尾軸潤滑油油樣檢驗間隔期應(yīng)不超過6個月。監(jiān)測柴油機氣缸套、活塞環(huán)磨損多選用油液監(jiān)測技術(shù)。

(1).理化性能分析P691)經(jīng)驗法---輪機員日常管理中的檢查潤滑油的理化性能指標(biāo)的定性分析方法,看顏色,聞氣味。2)濾紙法---定性P693)常規(guī)化驗法---對滑油進行定期定量的檢測分析方法。船舶柴油機潤滑油應(yīng)每隔3-4個月取樣化驗。主要檢驗項目有:粘度、酸值、總堿值、閃點、水分、鹽分和機械雜質(zhì)等。根據(jù)化驗指標(biāo)的變化情況和油公司的標(biāo)準(zhǔn)，綜合分析潤滑油的質(zhì)量，對摩擦副狀態(tài)進行粗略判斷。

(2)油樣磨粒分析通過對油樣磨粒和污染物的分析，判斷磨損部位和嚴(yán)重程度，預(yù)測故障發(fā)展情況。常用的油樣磨粒分析有:磁塞法、光譜分析法、鐵譜分析法和顆粒計數(shù)器法。1)磁塞法磁塞法是將一種帶有磁性探頭的磨粒檢測器，安裝在潤滑系統(tǒng)中適當(dāng)部位(盡可能靠近被監(jiān)測零件)，探頭吸附滑油中的鐵磁性磨屑。使用光學(xué)、電子顯微鏡或者直接用人眼對采集到的磨屑進行觀察，根據(jù)磨屑的大小、數(shù)量和形貌來判斷故障部位和程度。

2)光譜分析法各種元素的原子和分子都具有自身特定波長的譜線，利用元素的特征譜線可以檢測該種元素是否存在，而特征譜線的強度則與該種元素的含量多少有關(guān)。通過對油樣的光譜分析，可以檢測出油樣中金屬磨粒和污染物微粒的成分和含量，推斷產(chǎn)生磨損的部位和嚴(yán)重程度，并據(jù)此判斷機器的狀態(tài)。3)鐵譜分析法鐵譜分析法是利用鐵譜儀用高梯度強磁場從油樣中分離和檢測出磨粒和污染物微粒，借助光學(xué)和電子顯微鏡對磨粒和污染物微粒的形貌、尺寸及分布進行定性、定量分析，從而判斷機器運動副表面的磨損類型、程度和部位的技術(shù)。

(5).紅外監(jiān)測自然界中任