故障診斷概述

1、設備故障診斷概述 朱揚美 上海華陽檢測儀器有限公司上海華陽檢測儀器有限公司一一 設備故障診斷技術的概況設備故障診斷技術的概況1、設備故障診斷技術定義：設備故障診斷技術定義：1-1定義定義：是一種了解和掌握設備在運行過程的狀態(tài)（設備基本不拆卸、不解體情況），采用一定的檢測手段，根據(jù)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗的積累確定其整體或局部是正?；虍惓?，能早期發(fā)現(xiàn)故障及原因，并能預報故障發(fā)展趨勢的技術。 1-2什么是故障什么是故障？指設備不能完成其所規(guī)定的功能?！肮收稀保悄軌蛐迯偷??！笆А?，是不能修復的。對于“失效”只能更換。 2 2、 信息通常包括三個基本環(huán)節(jié)信息通常包括三個基本環(huán)節(jié)a. 數(shù)據(jù)采集：主要包括前端數(shù)據(jù)采

2、集：主要包括前端傳感器傳感器對所需的各種物理量采集(轉(zhuǎn)換成電信號)。b. 信號調(diào)理（數(shù)據(jù)處理）：主要包括對模擬的信號調(diào)理（數(shù)據(jù)處理）：主要包括對模擬的連續(xù)信號和離散的數(shù)字信號進行處理連續(xù)信號和離散的數(shù)字信號進行處理A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換。把連續(xù)信號離散為數(shù)字信號叫采樣，量化是將把連續(xù)信號離散為數(shù)字信號叫采樣，量化是將取樣值取樣值x(tn)變?yōu)閿?shù)字編碼。采樣定理：變?yōu)閿?shù)字編碼。采樣定理：fs=2.56fm。c. 狀態(tài)識別、判斷和預報：根據(jù)振動標準和頻譜狀態(tài)識別、判斷和預報：根據(jù)振動標準和頻譜圖及現(xiàn)場經(jīng)驗來判斷設備故障原因或部位。圖及現(xiàn)場經(jīng)驗來判斷設備故障原因或部位。3、設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的區(qū)別設備狀

3、態(tài)監(jiān)測與故障診斷的區(qū)別 a、狀態(tài)監(jiān)測狀態(tài)監(jiān)測通常指通過測定設備的某個較為單一的特征參數(shù)（如振動、溫度等）來檢查其狀態(tài)是正常或異常。它又稱為簡易診斷。 b、故障診斷故障診斷則不僅要檢查設備是否正常，還要對設備故障的原因，部位以及嚴重程度進行深入分析，并做出判斷，故它又稱為精密診斷。儀器價格相對比較貴，便攜式的數(shù)采，對人員素質(zhì)要求比較高（懂計算機、頻譜分析技術等），屬正在發(fā)展中的技術。c、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷兩者關系：狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷兩者關系： 簡易診斷與設備點檢制相結合，可以收到相得益彰的效果。 精密診斷可以對設備異常作更進一步分析和判斷找到故障源。目前華陽HY106C、HY108就有此基本功能

4、，且操作簡單、軟件系統(tǒng)為中文版。 3、設備診斷技術的發(fā)展、設備診斷技術的發(fā)展 a、 國外：美國是最早開發(fā)設備診斷技術的國家。1967年美國宇航局，海軍研究室聯(lián)合召開了機械故障預防小組成立大會，。日本在70年代初，由設備工程師協(xié)會開始發(fā)展自己的TPM（全員生產(chǎn)維修）主要應用于冶金 化工、鐵路等部門而且發(fā)展很快。日本的新日鐵不但有較高的設備診斷技術研究成果，而且還研制了專用診斷儀器作為商品出售。 b、 80年代初我國部分企業(yè)從初步認識到實踐階段，85年原國家經(jīng)委委托中設協(xié)在上海石化總廠召開設備診斷技術應用推廣會。交流經(jīng)驗和論著。 c、 行業(yè)概況，主要是一些流程工業(yè)如石化、冶金、電力、鐵路等部門這方

5、面工作有了較快的發(fā)展。二二 介紹企業(yè)設備點檢、維修情況介紹企業(yè)設備點檢、維修情況 1、 冶金行業(yè)開展設備點檢、狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷的工作概況。以現(xiàn)代化企業(yè)、設備、體制運作的維修方式。 2、 石化行業(yè)開展設備點檢、狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷工作概況，先進的維修方式 -精確維修。三三 企業(yè)如何開展故障診斷工作企業(yè)如何開展故障診斷工作 1、 特征：隨著現(xiàn)代化設備技術的不斷發(fā)展，如：大型化、高速化、連續(xù)化、計算機自動化等，而采用的維修制度還是比較落后的話，這樣就會大大地阻礙企業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對此，我們認為提高企業(yè)的設備管理與維修水平，來滿足先進生產(chǎn)設備的發(fā)展是必然的趨勢。 2、維修體制發(fā)展情況： a、早期采用的是

6、“事后維修方式” ，但對于大型關鍵設備等用此方式維修，將會造成較大經(jīng)濟損失。 b、中期采用的是“預防維修方式”，其優(yōu)點：可以減少故障發(fā)生機會，缺點：維修過?；蚓S修不足。 c、近期采用的是“狀態(tài)維修方式”80年代至今。以動態(tài)的設備管理方式來解決動態(tài)的設備問題（故障）。優(yōu)點：克服維修不足或維修過剩，維修費用低，主要適用關鍵的生產(chǎn)設備或維修費用較高的設備。 3、設備狀態(tài)維修的區(qū)別： a、關鍵生產(chǎn)設備（A）指大型、高速、檢修費用昂貴，在線、連續(xù)檢測（投入費用較大）。 b、重要生產(chǎn)設備（B）采用離線監(jiān)測，配置簡易或精密檢測儀器，定期采集數(shù)據(jù)進行分析。 c、一般生產(chǎn)設備（C）采用離線簡易檢測儀器，定一個標

7、準來進行評判。探討現(xiàn)場振動檢測的一些方法探討現(xiàn)場振動檢測的一些方法 一、一、 現(xiàn)場設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的目的現(xiàn)場設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的目的 通過振動檢測儀器對現(xiàn)場設備的振動監(jiān)測，經(jīng)過數(shù)據(jù)管理，在積累振動數(shù)據(jù)和頻譜圖的基礎上，參照相應的振動標準和設備正常狀態(tài)下的頻譜圖，從而找到故障源找到故障源。首先從振動總量上看其運行狀態(tài)是正?；虍惓＃缓笤賹Ξ惓Ｐ畔⒆黝l譜分析，分析目的是想了解設備異常部位或產(chǎn)生原因。提提高設備管理水平和長周期安全運行能力高設備管理水平和長周期安全運行能力 依據(jù)設備運行的“浴盆曲線”，找出拐點及設備狀態(tài)變化趨勢。（如早修理，過剩維修；如晚修理，不足維修）。 二、二、 振動測

8、量基本特征參量的描述振動測量基本特征參量的描述 振動振動是指物體在平衡位置上作往復運動的現(xiàn)象。簡諧振動，如一個單擺或一個彈簧質(zhì)量系統(tǒng)。 1、振幅振幅：是指振動物體偏離靜平衡位置的最大距離。工程上常稱為振動峰值，一般用A表示其振動強度。 2、頻率頻率：是指振動物體往復一次所需的時間T稱為周期，單位（s）秒。而振動物體在一秒鐘往復的次數(shù)稱為頻率。用f 表示，單位：Hz。周期與頻率關系互為倒數(shù)f=1/T。有時也用角頻率來表示。 =2/T=2f 。 3、初始相位角初始相位角：是指某一振動頻率成分的初始點偏離平衡位置的相位，一般用表示。相位分析在故障診斷技術中越來越受到人們重視。因不同振源都會有各自的相

9、位，相同的相位可能會引起合拍共振，產(chǎn)生嚴重后果；如相位相反可能會引起抵消，起到減振作用。三、振幅的表示方法三、振幅的表示方法 1、峰值：峰值：（單峰值、雙峰值）表示波的最大位移。 2、平均值平均值：從數(shù)學關系上看對波形的絕對平均（一般不用它）只是對時間積分，沒什么物理意義。 3、有效值有效值：均方根值、RMS。它是對幅值的最適當?shù)亩攘?。它既考慮了波形的時間歷程又給出了與能量直接有關的量值，同時也代表了振動的破壞能力，通常稱為“振動烈度”。常用于振動速度或加速度值。對于簡諧振動來說，峰值A與其關系為：平均值=0.637A、有效值=0.707A。一些國際振動標準也常采用速度有效值來表示。振動信號圖

10、形振動信號圖形四、振動參數(shù)選擇四、振動參數(shù)選擇 振動參數(shù)常用的有加速度、速度、位移，三者經(jīng)積分轉(zhuǎn)換。一般情況，對低頻振動用位移（小于100Hz）；高頻振動用加速度（大于1KHz）；中頻振動用速度（101KHz）度量。機器內(nèi)部損傷還未影響到機器實際工作能力前，高頻分量就包含了缺損信息。當內(nèi)部缺損發(fā)展較大時，才從低頻信息上反映出來，因此、預測機器是否損壞，高頻信息非常重要。 單位：位移： um；速度：mm/s；加速度：m/s2或g，1g=9.8m/s 2對簡諧振動而言，d、v、a均為同頻的簡諧振動，若以振動位移d相位相位為參考基準，v超前d(/20，a超前d()。五、五、 設備測點布置設備測點布置

11、 1、測點應選擇振動信號傳遞的通道上而且路線最短捷的位置，盡量減少中間界面（近軸端）。 2、應選信號反應比較敏感部位做測點。如軸承座、機座，一般為典型測點。 3、測點一旦選定，應做好定位標記。 4、一般都要選定三個方向來評定振動，特別對低頻振動，更要強調(diào)其方向性（高頻振動對方向不敏感）；通常：H-平衡，V-松動，A-對中。 5、對于大型機械設備，應比較全面規(guī)劃布置測點，多參數(shù)測振，合理選用a、v、d。 6、了解、掌握設備本身的技術狀況，結構原理等歷史資料，對分析、判斷故障有參考價值。vHAV 垂直垂直A 軸向軸向H 水平水平推薦布點順序推薦布點順序六、測試工況的選擇六、測試工況的選擇 設備運行

12、有不同工況，輕載與重載、快速與慢速、高壓與低壓、啟動與制動等。在不同的工況條件下機器的振動是不一樣的，其振動測量結果也會不同。通常在給機器作定期狀態(tài)通常在給機器作定期狀態(tài)監(jiān)測與趨勢分析時，我們一般選擇機器的監(jiān)測與趨勢分析時，我們一般選擇機器的，即機器在正常運行時的工況為振動測量，即機器在正常運行時的工況為振動測量工況。工況。若要給機器作故障診斷，在現(xiàn)場條件許可下，我們一般選擇能暴露機器故障的工況，作為振動測量工況，因為這時記錄下來包含有故障信息的振動信號，對以后的頻譜分析會有幫助。 七、測試周期選擇七、測試周期選擇：測試周期應根據(jù)現(xiàn)場設備具體運行狀況來測試周期應根據(jù)現(xiàn)場設備具體運行狀況來具體確

13、定具體確定。正確了解機器的運行狀態(tài)，準確的預測預報機器的故障。測試周期無規(guī)定標準，因為即使是同類設備，在不同現(xiàn)場，由于使用條件的不同，其狀況變化也會不一樣。請注意： 1、測試周期T必須與機器的運行狀況同步，以設備運行壽命浴盆曲線可知：穩(wěn)定時,T長些；劣化時,T短。 2、必須對機器的劣化速度進行充分研究，根據(jù)tg的變化，可以清晰反映機器劣化速度，從而調(diào)整相應測試周期。 3、對于一般轉(zhuǎn)速，劣化過程發(fā)展緩慢的設備，采用周期測試。八、頻帶的設置八、頻帶的設置：應保證機器振動的所有特征頻率信號都能記錄下來，請注意二點： 1 必須通過計算，了解被測設備的特征頻率，包括轉(zhuǎn)頻、倍頻，以及發(fā)生故障時的特征頻率、

14、葉頻、齒輪嚙合頻率、滾動軸承固有頻率等。 2 合理選擇傳感器和檢測儀器，注意它們的頻響范圍是否與被測機器特征頻率相匹配。 九、現(xiàn)場測試時應注意幾點現(xiàn)場測試時應注意幾點： 1、應保證測點與機器不產(chǎn)生共振，同時儀器的傳感器兩端連接要可靠。 2、傳感器連接方式有剛性螺栓，雙頭螺栓連接，絕緣螺栓連接，粘接，磁吸座等。 3、對運行狀態(tài)下的機器，通常應在機器達到穩(wěn)定運行條件下檢測。 4、應考慮有無背景振動等其它影響。 5、應考慮有無電場或磁場影響，如有應對傳感器予以屏蔽、接地、或重新布置測點。十、如何看振動波形及頻譜如何看振動波形及頻譜 一幅通過準確采集后得到的振動波形及頻譜，才是有分析價值的，具體是：

15、1、在了解設備技術參數(shù)和結構后，先進行頻率計算，如，機器的工作頻率、齒輪的嚙合頻率，風機、水泵的葉輪頻率，滾動軸承的元件故障特征頻率等，已備后用。 2、解讀： a、讀頻率，根據(jù)計算結果，找出譜圖上相對應的機器設備轉(zhuǎn)頻、倍頻、特征頻率（如有誤差，與分辨率有關）。 b、看幅值，讀上述這些單一頻率幅值及整個測量頻帶范圍內(nèi)振動總量值，可列表對照。 c、頻譜圖上的故障識別，定性定量分析，了解振動量上升的變化率及最大值是否接近允許值。不不 平平 衡衡不不 對對 中中轉(zhuǎn)子碰磨的時域，頻域圖形 整個機械振動能量水平 轉(zhuǎn)子不平衡的典型頻譜 角度不對中的典型頻譜角度不對中的典型頻譜 平行度不對中的典型頻譜平行度不

16、對中的典型頻譜 轉(zhuǎn)軸彎曲的典型頻譜轉(zhuǎn)軸彎曲的典型頻譜 轉(zhuǎn)子不對中故障的診斷轉(zhuǎn)子不對中故障的診斷 軸承部件松動時的頻譜 滾動軸承故障頻率階次圖滾動軸承故障頻率階次圖 軸承疲勞時的加速度頻譜軸承疲勞時的加速度頻譜 a正常軸承；b外圈疲勞；c鋼球疲勞；d內(nèi)圈疲勞十一十一 評判標準評判標準 a、絕對判斷標準、絕對判斷標準：“”（通用的振動判定標準，測振動速度的有效值，單位：mms，測量范圍是zz，），判斷結果為：良好允許較差不允許。這一判定標準是在規(guī)定了正確測試方法后，必須掌握標準適用頻率范圍時，此方法才能選用。對于高頻振動，由于測定條件復雜，以及精度問題等原因，采用高頻振動標準較少。 b、相對判斷標

17、準、相對判斷標準：對同一設備的同一部位定期測定，按時間先后進行比較，將設備正常時振動數(shù)據(jù)作為基正常時振動數(shù)據(jù)作為基準值準值。當實測值達到基準值的某一倍數(shù)時作為報警值。此時需加強監(jiān)視或停機檢修。 振動速度有效值（mm/s）ISO2372ISO3945第一類第二類第三類第四類剛性基礎柔性基礎0.28AAAAAA0.450.711.12B1.8B2.8CBB4.5CBB7.1DCC11.2DCC18DD28DD4571振振 動動 標標 準準 通常通常： 中低頻中低頻 1KHz， a) 實測值=1.52倍基準值為注意區(qū)域。 b) 實測值=4倍基準值為異常區(qū)域。 高高 頻頻 1KHz， a) 實測值=3倍基準值為注意區(qū)域。 b) 實測值=6倍基準值為異常區(qū)域。 相對判斷標準是起參考作用，對于具體設備而言，究竟振動增大為原來幾倍時機器會損壞，也是不一樣的。最好辦法是對每臺設備建有自己的振動標準，這種標準更實際、更可靠。 c、類比判斷標準：、類比判斷標準：對數(shù)臺設備，按相同運行條件和基準，在相同部位用同一臺儀器進行測定。如振動明顯大