往復機械的故障診斷.ppt

1、往復機械的故障診斷,往復機械的種類 內燃機 行走機械 往復機械故障的特殊性 有旋轉運動、往復運動、沖擊 振動隨負荷、轉速、路況變化 振源及其復雜 工作過程不穩(wěn)定,常用監(jiān)測與診斷方法 動力性能檢測 溫度檢測 啟動性能檢測 進排氣系統(tǒng)檢測 振動檢測 瞬時轉速檢測 油液污染分析,基于振動分析的診斷方法 振動分析診斷方法的難點 轉速和負荷對振動的影響 傳遞函數(shù)的周期性對振動的影響 各種沖擊對振動的影響 各種激勵相互作用的影響,內燃機轉速波動信號的測量過程,基于速度波動的內燃機故障診斷方法,軟件計數(shù)法測得的轉速波動信號(不做齒平均),軟件計數(shù)法測得的轉速波動信號(6個齒平均),油液分析技術,油液分析技術

2、，是通過對潤滑油中所含金屬磨粒的氣相色譜、紅外譜、光譜和鐵譜等進行分析，獲取機器的潤滑和磨損的狀態(tài)信息，用以評判機器的磨損狀況、預報故障或者確定故障的部位、原因和類型等的一項技術。,金屬磨粒的檢測與分析方法 1、磁性碎屑探測法 2、油液光譜分析法 原子發(fā)射光譜分析法 原子吸收光譜分析法 3、油液鐵譜分析法,鐵譜分析技術,可對磨損顆粒的數(shù)量、尺寸及外貌進行分析 有分析式鐵譜儀、直讀式鐵譜儀、在線式鐵譜儀、旋轉式鐵譜儀 可對鐵磁性材料的磨損狀況進行分析,鐵譜技術的原理 利用高梯度強磁場的作用將機器摩擦副內產生的磨粒從潤滑油中進行分離，并按磨粒尺寸大小實現(xiàn)有序的沉積，然后借助各種檢測儀器和手段，觀察

3、和測量分析這些磨粒的形貌、大小、數(shù)量、成分等，以獲得磨損過程信息，從而對機器有關摩擦副的磨損狀態(tài)和磨損機理進行分析的技術。,分析式鐵譜儀工作原理簡圖,鐵譜片的尺寸及磨粒尺寸分布,磨粒在磁場中的沉降機理 在鐵譜儀磁場內，磨粒隨著油樣流經鐵譜片而受磁場作用發(fā)生沉積過程中，同時要受到磁場力、重力、浮力和粘性阻力等力作用。其中磁場力F的影響最大。 在外部磁場作用下，磨粒所磁場力的大小除與磨粒體積有關外，還與磁場強度和磁場梯度有關。,油液光譜分析法,著名的本生燈發(fā)明于1853年，燈的溫度可達2300C，且沒有顏色，正因為這一點人使他發(fā)現(xiàn)了各種化學物質的顏色反應。,1859年，本生和物理學家基爾霍夫開始共

4、同探索通過辨別焰色進行化學分析的方法。,不同元素的物質，當受到火焰、電弧、電火花等方法灼熱氣 化時，它能發(fā)生不同波長的光線。利用三棱鏡光學系統(tǒng)，可以把它們分成按波長長短的次序排列的線條，即光譜。運用這一基本原理就可以進行元素的原子光譜分析以確定機械潤滑油中磨損微粒的成分和數(shù)量，進而判斷機械磨損狀況。,樣品(1) ，激發(fā)裝置(2)，攝譜儀(3)，光柵上 (4)，狹縫(5)，光電倍增管(6) ，數(shù)據(jù)處理路(7),發(fā)射光譜分析法,空心陰極燈(1)光強I o ，被測元素的 基態(tài)原子蒸氣（2)，單色器(3)，光電倍增管 (4)，顯示器或記錄儀(5)上顯示出來。被 測元素濃度C越大，光的吸收量越多，其透射

5、量I越少，故C，I o和I三者之間存在一定關系，根據(jù)這種關系，并將已知被測 元素濃度的標準溶液的相應光強值作對比，就可以求出試樣中被側元素的含量。,原子吸收光譜法,原子吸收光譜法優(yōu)點 靈敏度高 選擇性高 重現(xiàn)性好 測定元素范圍廣 操作簡單 分析速度快,分析結果：鋁元素濃度變化正常，鉻元素濃度變化正常，錳元素濃度變化正常，銅元素濃度增長較快，鐵元素濃度變化正常，鉛元素濃度增長較快。 處理意見：因銅元素、鉛元素濃度增長較快，發(fā)動機發(fā)生異常磨損,故障可能發(fā)生的部位在軸瓦,對軸瓦進行檢查。,發(fā)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)的泄漏 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的泄漏是一種常見的故障，由于水在較高溫度下能夠揮發(fā)，因此依靠檢測油中水分是無法

6、確定是否有冷卻水泄漏的，光譜儀則是通過檢測油中所含冷卻水添加劑而判斷泄漏的冷卻水中的防凍劑常常有Na，B等元素，另外由于鉻酸鹽腐蝕而造成泄漏的情況下則可檢出鉻。,磁塞是一種最簡單的收集磨損顆粒的方法，在潤滑油油路中插入磁性塞頭或直接在油箱中放置磁鐵，用以吸附油中的磁性顆粒，隔一定的時間將磁鐵取出，對其所附的磁性顆粒進行分析。,內燃機常見故障診斷,了解發(fā)動機各部件的功能與結構 如：閥系 閥系座：進氣進口（方形，下側端），進氣出口（圓形，進氣閥口） 排氣進口（圓形，排氣閥口），排氣出口（圓形，上側端）； 燃氣進口（圓形，下側端，進氣進口下面），燃氣進口在 進氣進口管道內。燃氣出口在燃氣閥上，燃氣閥

7、裝在閥系 座的燃氣閥座口中。 火花塞（左上側）； 推桿口：燃氣閥座口兩側。 閥桿導套：進氣閥口，排氣閥口中心位置上端。,進排氣閥：閥桿（valve stem）導套(guide)，內外彈簧(spring)，彈簧座(retainer)，鎖環(huán)(collar); 搖臂(rocker arm)：軸套(bushing)，螺母(nut)，圓頭螺釘(screw); 搖臂架(bracket)：螺栓(bolt)，擋環(huán) (collar)，墊片(shim)，套筒(bushing sleeve)； 推桿(Pushing rod)：推桿凹端與搖臂圓頭螺釘接觸；推桿凸端與凸輪隨動器的導閥接觸。 凸輪隨動器(cam foll

8、ower)：支架(bracket)，導閥(guide valve) ，滾輪(roller) ，滾輪軸(pin-roller) ，滾輪軸銷(pin-roll) ；燃氣閥調節(jié)螺釘(screw)，緊固螺母(nut jam)，隨動塊(follower)，滾輪(roller) ，滾輪軸(pin dowel) ，滾輪軸銷(pin-roll) ；,1、熱力參數(shù)判斷法 熱力參數(shù)包括：轉速、功率、油耗、溫度、壓力、煙氣等 (1)直接判斷法 憑簡單儀表及經驗判斷內燃機工作狀態(tài)及故障，例如：看煙的顏色判斷燃燒是否完全、有沒有故障。 (2)圖譜分析 通過儀器測出氣缸內壓力示功圖、高壓油管內壓力波、進排氣管內的壓力波，

9、找出可判斷相關部件或系統(tǒng)工作狀態(tài)的特征參數(shù)，然后將運行中的狀態(tài)與之比較。,2 油路系統(tǒng)故障診斷方法 (1)測量方法： 測油路系統(tǒng)的信號可以用噴油壓力或缸體振動信號 a、噴油壓力信號可用油管壓力傳感器，分： 外卡式：安裝方便，但性能不穩(wěn)定。 串接式：性能穩(wěn)定、信號可靠，但安裝麻煩。 b、缸體表面振動信號一般用加速度傳感器拾取。,(2)測點選擇： 測點的選擇必須遵循： a、測點能充分反映被測對象的工作信息，且信號穩(wěn)定信噪比高，對故障比較敏感； b、便于安裝、測試，盡量不影響機器的正常運行，所以壓力信號點選在被測缸高壓油管的兩端，振動信號的選擇比較困難，可多測幾個點，最后選擇對振動最敏感的點。 (3

10、)采樣頻率選擇 噴油壓力信號頻率較低，振動信號頻率高，所以這兩種信號應采用不同的采樣頻率。,3、機械故障的診斷方法 內燃機的機械故障主要用振動信號分析法 測量參數(shù)：振動加速度 測點：選對振動敏感的點，一般選在缸蓋或缸體側面 采樣參數(shù)：a、采樣頻率，以高頻采樣較合適 b、采樣長度，48K 分析方法： (1) 時域分析法： a、時域平均 b、時域指標、均方根值、峭度指標等 (2) 頻域分析法： a、頻譜分析，用于帶能量分析效果比較好 b、倒譜分析,缸套、活塞磨損、拉缸的監(jiān)測與診斷 i.拉缸的原因 拉缸：氣缸壁與活塞外圓表面上沿活塞移動方向出現(xiàn)的深淺不同的溝紋、拉毛、擦傷等，拉缸直接影響氣缸的密封，

11、造成漏氣。 產生的原因：間隙過小，破壞液體潤滑，出現(xiàn)金屬微粒凸點的直接接觸。,ii.利用缸體振動信號對磨損及拉缸故障的監(jiān)測 a、機身表面振動加速度總振級判別 機身上安裝若干個傳感器，測正常工作間隙時各點的總振級作為參考振級，每隔一段時間測工作狀態(tài)的振級，如果某點的總振級突然升高，則對應點的缸內可能有嚴重的拉傷。 b、功率譜中頻帶功率比來判別,連桿組件故障的診斷 連桿主要承受缸體內氣缸壓力和往復慣性力所產生的交變載荷，常見故障為：連桿襯套、軸瓦的磨損，螺栓松動斷裂。 (1)連桿襯套磨損的診斷 a、時域中振動總振級的變換趨勢看間隙的變化 b、頻域中用頻帶內的總能量判斷 隨時間的增加，能量集中于某一

12、頻帶內。,(2)連桿大頭軸瓦與曲柄銷間的間隙異常診斷 a、從時域波形中看有否異常沖擊 b、頻域中用選定頻帶內的總功率的變化來判斷 (3)連桿螺栓松動的診斷 連桿螺栓松動的特征為振動響應的低頻段發(fā)生變化，峰值數(shù)增加。,往復壓縮機常見故障診斷,了解壓縮機各部件的功能與結構 如：十字頭 活塞桿(piston rod)，活塞桿鎖緊螺母(lock nut)，十字頭本體(crosshead body)，十字頭銷(pin)，大護板(plate retaining)，螺栓(bolt)，小護板(washer)，螺母(nut),1、需監(jiān)測的參數(shù) (1)壓力-監(jiān)測進、排氣，冷卻水、油等工作狀態(tài) (2)溫度-監(jiān)測進、

13、排氣，冷卻水、油主要摩擦副的工作狀態(tài) (3)流量-測瞬時值、累計值 (4)主電機輸入功率 (5)泄漏-監(jiān)測填料、氣閥、活塞環(huán)等工作狀態(tài) (6)振動-監(jiān)測電機、氣缸、曲軸箱、機組、軸承的狀態(tài),2、振動監(jiān)測 (1)管道振動的診斷 a、振源 氣柱振動系統(tǒng) 機械振動系統(tǒng) b、壓力脈動測量 c、分析 (2)機組振動監(jiān)測 主要測：主軸瓦、十字頭、缸體、閥蓋等振動加速度,診斷系統(tǒng),診斷流程,數(shù)據(jù)采集,查看狀態(tài)報告,試驗安排,天然氣壓縮機組,數(shù)據(jù)處理與分析,分析報告（結論及維護建議）,數(shù)據(jù)準備 數(shù)據(jù)導入 參數(shù)配置 數(shù)據(jù)校正,幾何參數(shù),曲軸轉角,余隙設置,相位校正,設置標準,發(fā)動機基本信息包括名稱、型號、位置、生產商、序列號以及數(shù)據(jù)采集日期 數(shù)據(jù)采集信息包括沖程數(shù)、相位校正角、發(fā)動機缸排列類型、采集周期數(shù) 各缸基本信息及計算參量包括缸號、沖程長度、連桿長度、平均有效壓力、指示功率、峰值點火壓力統(tǒng)計（包括平均值AVE、誤差值DEV、最大值MAX、最小值MIN、偏差值DELTA）、PFP滯后角、點火提前角、燃燒室壓力參考值，排氣溫度等 發(fā)動機總功率信息包括輔助功率、各計算參量的合計及離散度 注釋信息包括各計算參量的計算方法說明 結論及維護建議分析后的結論及據(jù)此提出的維護建議,壓縮機