第六章-設(shè)備故障和診斷課件

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CollegeofMechanicalandEngineering第六章設(shè)備故障和診斷授課者:閆洪波內(nèi)蒙古科技大學(xué)機械工程學(xué)院《現(xiàn)代設(shè)備管理》2023/9/121內(nèi)蒙古科技大學(xué)機械工程學(xué)院授課者:閆洪波內(nèi)蒙古科技大學(xué)機械工故障是設(shè)備在壽命周期內(nèi)必然發(fā)生的現(xiàn)象。從設(shè)備的設(shè)計、制造、安裝、維護過程中盡量減少和延遲故障事件；從設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和設(shè)備故障診斷中，提高故障發(fā)生的預(yù)知性，以便采取適當措施。故障監(jiān)測和診斷技術(shù)發(fā)展迅速引言第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/122故障是設(shè)備在壽命周期內(nèi)必然發(fā)生的現(xiàn)象。引言第六章設(shè)備故障和本章主要內(nèi)容：第一節(jié)故障的概念第二節(jié)故障的典型模式和原因第三節(jié)故障分析和改進管理第四節(jié)診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測§目錄第六章設(shè)備故障與診斷2023/9/123本章主要內(nèi)容：§目錄第六章設(shè)備故障與診斷2023/8/73本節(jié)主要講授內(nèi)容:一故障的定義二設(shè)備的可靠度與故障率（了解）三設(shè)備的典型故障率曲線四故障的分類五設(shè)備事故(增)§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/124本節(jié)主要講授內(nèi)容:§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障和診斷一故障的定義故障：設(shè)備在規(guī)定時間內(nèi)、規(guī)定條件下喪失規(guī)定功能的狀況。規(guī)定功能的喪失、設(shè)備異常、缺陷等都屬于設(shè)備故障設(shè)備故障和設(shè)備可靠性對應(yīng)。可修復(fù)故障不可修復(fù)故障§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/125一故障的定義§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障和診斷20二設(shè)備的可靠度與故障率（了解）設(shè)備的可靠度：在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)其功能的概率，用R表示，它是時間的函數(shù)，為R(t)，并且0≤R(t)≤1設(shè)F(t)為累計故障率或不可靠度，則§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/126二設(shè)備的可靠度與故障率（了解）§6.1設(shè)備的故障第六章二設(shè)備的可靠度與故障率（了解）故障概率密度函數(shù)：單位時間內(nèi)發(fā)生故障的概率因為：所以：設(shè)λ(t)為故障率，則§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障和診斷上式為:故障率與可靠度的關(guān)系當故障率為常數(shù)時:2023/9/127二設(shè)備的可靠度與故障率（了解）§6.1設(shè)備的故障第六章三設(shè)備的典型故障率曲線通過大量的實踐證明，可維修設(shè)備的故障率λ（t）隨著設(shè)備使用期的延續(xù)，而呈現(xiàn)三個不同趨勢的階段。典型的故障率分布曲線是下圖所表示的浴盆曲線，它將使用維修期間的設(shè)備故障狀態(tài)分為三個時間：

§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/128三設(shè)備的典型故障率曲線§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障三設(shè)備的典型故障率曲線早期故障期(0≤t＜t1)這一時期的特點是故障率由高到低，故障是由于設(shè)計、制造、裝配等缺陷以及操作不熟練等原因造成的。隨著故障的排除，故障逐步減少、早期故障相當于設(shè)備的安裝試車階段，經(jīng)過磨合、調(diào)整，設(shè)備將進入正常工作階段。當設(shè)備進行大修理或技術(shù)改造后，早期故障期將再次出現(xiàn)。§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/129三設(shè)備的典型故障率曲線§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障三設(shè)備的典型故障率曲線偶發(fā)故障期（t1=<t<t2）這一時期的特點是故障率基本保持不變，即λ(t)

=（常數(shù)），其可靠度R（t）是指數(shù)分布。在偶發(fā)故障期故障是隨機產(chǎn)生的，多數(shù)由于設(shè)備零件某些無法預(yù)測的缺陷所引起。因為設(shè)備保養(yǎng)工作隨時將這些故障排除，此時期成為設(shè)備的最佳工作期，這對應(yīng)著設(shè)備的正常磨損階段。

§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1210三設(shè)備的典型故障率曲線§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障三設(shè)備的典型故障率曲線耗損故障期（t2=<t=<Ti，Ti為兩次大修間的正常工作時間）這段時期的特點是設(shè)備故障率急劇升高。由于大多數(shù)零部件經(jīng)過長期的運轉(zhuǎn)，磨損嚴重增加了產(chǎn)生故障的機會。應(yīng)在這一時期出現(xiàn)前不久，進行預(yù)防維修，或在這一時期剛出現(xiàn)時，進行設(shè)備小修，可以防止故障大量涌現(xiàn)，降低故障率和維修工作量。

§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1211三設(shè)備的典型故障率曲線§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障四故障的分類§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1212四故障的分類§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障和診斷20五設(shè)備事故(增)一般事故重大事故特大事故責任事故質(zhì)量事故自然事故§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1213五設(shè)備事故(增)§6.1設(shè)備的故障第六章設(shè)備故障和診斷本節(jié)主要講授內(nèi)容:一機械設(shè)備中常見的故障模式二故障產(chǎn)生的原因§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1214本節(jié)主要講授內(nèi)容:§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備一機械設(shè)備中常見的故障模式異常振動、磨損、疲勞、裂紋、破裂、過度變形腐蝕、剝離、滲漏、堵塞、松弛、溶融，蒸發(fā)絕緣劣化、異常聲響、油質(zhì)劣化、材質(zhì)劣化、其它。§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1215一機械設(shè)備中常見的故障模式§6.2故障的典型模式和原因第一機械設(shè)備中常見的故障模式屬于機械零部件材料性能方面：疲勞、斷裂、裂紋、蠕變、過度變形、材質(zhì)劣化等；屬于化學(xué)、物理狀況異常方面：腐蝕、油質(zhì)劣化、絕緣絕熱劣化、導(dǎo)電導(dǎo)熱劣化、浴融、蒸發(fā)等；屬于設(shè)備運動狀態(tài)方面：振動、滲漏、堵塞、異常噪聲等多種原因的綜合表現(xiàn)：磨損。損壞型故障模式：斷裂、碎裂、開裂、點蝕、燒蝕、擊穿、變形、拉傷、龜裂、壓痕等?！?.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1216一機械設(shè)備中常見的故障模式§6.2故障的典型模式和原因第一機械設(shè)備中常見的故障模式退化型故障模式：老化、變質(zhì)、剝落、異常磨損等松脫型故障模式：松動、脫落等。失調(diào)型故障模式：壓力過高或過低、行程失調(diào)、間隙過大或過小、干涉等。堵塞與滲漏型故障模式：堵塞、氣阻、漏水、漏氣、滲油等。性能衰退或功能失效型故障模式：功能失效、性能衰退、異響、過熱等。

§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1217一機械設(shè)備中常見的故障模式§6.2故障的典型模式和原因第一機械設(shè)備中常見的故障模式不同類型企業(yè)、不同種類設(shè)備的主要故障模式和各種故障出現(xiàn)的頻數(shù)，存在明顯的差別，需要進行故障分析和管理工作。對于機械制造行業(yè)說，振動和磨損則是最主要的故障；對于石油、化工設(shè)備，滲漏問題極其敏感?！?.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1218一機械設(shè)備中常見的故障模式§6.2故障的典型模式和原因第一機械設(shè)備中常見的故障模式回轉(zhuǎn)機械的主要故障模式是異常振動、磨損、異常聲響、裂紋、疲勞；靜止設(shè)備的主要故障模式是腐蝕、裂紋、滲漏。滾動軸承的故障模式：磨損失效、疲勞失效、斷裂、壓痕、膠合齒輪的故障模式：斷裂、磨粒磨損、粘附磨損、擦傷、疲勞剝落§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1219一機械設(shè)備中常見的故障模式§6.2故障的典型模式和原因第二故障產(chǎn)生的原因產(chǎn)生故障的主要原因大體有四個方面：1設(shè)計不完善設(shè)備的功能設(shè)計不正確或不完善，設(shè)備在生產(chǎn)中不能很好地適應(yīng)產(chǎn)品加工的需要，造成實際的使用條件與原規(guī)劃的使用條件相差甚遠，導(dǎo)致設(shè)備工作時發(fā)生超載零件所受的應(yīng)力過高或應(yīng)力集中，就有可能突破強度、剛度、穩(wěn)定性等許用條件，形成故障事故。設(shè)計不完善的主要表現(xiàn)和最為常見的是：相對運動零件材料配合和潤滑方式選擇不當，對使用條件和環(huán)境的影響考慮不周。如：汽車召回、產(chǎn)品普遍性的問題！§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1220二故障產(chǎn)生的原因§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備1設(shè)計不完善神龍汽車有限公司按照《缺陷汽車產(chǎn)品召回治理規(guī)定》的要求，決定自2007年11月16日開始，召回2006年1月22日至2006年7月5日生產(chǎn)的東風標致206自動檔轎車，涉及車輛5609輛。本次召回的原因是由于部分自動變速箱變扭器殼體局部變形導(dǎo)致異常磨損、摩擦材料脫落污染了熱交換器，致使變速箱散熱效率降低、傳壓性能下降，嚴重時進入降級模式（強制3檔行駛），影響車輛正常行駛。神龍汽車有限公司將為相關(guān)用戶免費更換變扭器和熱交換器以消除缺陷。§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/12211設(shè)計不完善§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備故障和二故障產(chǎn)生的原因2原材料的缺陷零部件材料選用不符合技術(shù)條件，材質(zhì)不符合規(guī)定的標準，鑄、鍛、焊件本身存在缺陷；熱處理變形或留下缺陷，是產(chǎn)生磨損、腐蝕、過度變形、疲劣、破裂等現(xiàn)象的主要原因。如：鑄造過程中的氣泡、地條鋼等。注意：材料學(xué)科需要進一步發(fā)展！§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1222二故障產(chǎn)生的原因§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備二故障產(chǎn)生的原因2原材料的缺陷§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1223二故障產(chǎn)生的原因§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備2原材料的缺陷§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/12242原材料的缺陷§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備故二故障產(chǎn)生的原因3制造過程中的缺陷從毛坯準備、切削加工、壓力加工、熱處理、焊接和裝配加工，到機械設(shè)備完成在機制工藝過程的每道工序中，都有可能積累應(yīng)力集中，或產(chǎn)生微觀裂紋等缺陷，經(jīng)裝配使用時才在工作狀態(tài)下顯現(xiàn)出來?！?.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1225二故障產(chǎn)生的原因§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備二故障產(chǎn)生的原因4運轉(zhuǎn)過程中的問題運轉(zhuǎn)過程中沒有預(yù)料到的使用條件變化，如出現(xiàn)過載、過熱、高壓．腐蝕、潤滑不良、漏電、漏油、操作失誤、維護修理不當?shù)?，都會引起設(shè)備放障。常見故障是導(dǎo)致潤滑油膜破裂加速磨損。如：卡車后橋大梁的斷裂、起重機超載等其它：安裝過程沒有按照安裝要求安裝§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1226二故障產(chǎn)生的原因§6.2故障的典型模式和原因第六章設(shè)備為了進一步加強設(shè)備管理，掌握設(shè)備的故障狀態(tài)，主要問題，發(fā)展趨勢，必須加強設(shè)備故障信息的收集、整理、分析和管理工作?！?.3故障分析和改進管理第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1227為了進一步加強設(shè)備管理，掌握設(shè)備的故障狀態(tài)，主要問題，發(fā)展趨本節(jié)主要講授內(nèi)容:一故障信息數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計二故障頻數(shù)分析三故障原因分析四故障樹分析的概念§6.3故障分析和改進管理第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1228本節(jié)主要講授內(nèi)容:§6.3故障分析和改進管理第六章設(shè)備故一故障信息數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計故障管理的信息資料，一般包括：故障對象（系統(tǒng)、設(shè)備、部件）的識別數(shù)據(jù)：設(shè)備種類、編號、生產(chǎn)廠家、出廠日期、使用經(jīng)歷等。故障識別數(shù)據(jù)：故障類別、發(fā)生時間、發(fā)現(xiàn)時狀況等。故障鑒定數(shù)據(jù)：故障現(xiàn)象、故障原因、壽命、測試值等。有關(guān)故障設(shè)備的歷史資料。目的：為故障診斷建立數(shù)據(jù)庫，為以后設(shè)備故障診斷提供依據(jù)，為專家系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐、為人工智能提供基礎(chǔ)分析數(shù)據(jù)。§6.3故障分析和改進管理第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1229一故障信息數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計§6.3故障分析和改進管理第六一故障信息數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計收集資例的注意事項（略）目的性要明確，收集的信息數(shù)據(jù)要對故障管理有用；要按規(guī)定程序和方法收集數(shù)據(jù)；記錄的情況和數(shù)據(jù)，要力求清楚、準確無誤?！?.3故障分析和改進管理第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1230一故障信息數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計§6.3故障分析和改進管理第六二故障頻數(shù)分析故障頻率：故障強度率：故障損失率：§6.3故障分析和改進管理第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1231二故障頻數(shù)分析§6.3故障分析和改進管理第六章設(shè)備故障三故障原因分析不同企業(yè)、不同行業(yè)、不同設(shè)備類型、不同壽命周期階段設(shè)備的故障原因不同主要原因：潤滑不良、自然磨損、操作保養(yǎng)不良、操作者精力不集中等?！?.3故障分析和改進管理第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1232三故障原因分析§6.3故障分析和改進管理第六章設(shè)備故障四故障樹分析的概念故障樹分析法（FTA）：根據(jù)產(chǎn)生故障的因果關(guān)系，繪出設(shè)備系統(tǒng)或零部件的故障事件與其它的子系統(tǒng)和零部件所發(fā)生的故障事件之間的邏輯結(jié)構(gòu)圖形，形似一課倒掛的樹?！?.3故障分析和改進管理第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1233四故障樹分析的概念§6.3故障分析和改進管理第六章設(shè)備本節(jié)主要講授內(nèi)容:一設(shè)備故障診斷技術(shù)二設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測三監(jiān)測和診斷的主要方法§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1234本節(jié)主要講授內(nèi)容:§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備故一設(shè)備故障診斷技術(shù)設(shè)備故障診斷技術(shù)是一門新興的技術(shù)科學(xué)：在設(shè)備運行過程中或基本不拆卸設(shè)備的情況下，了解和掌握設(shè)備的運行技術(shù)狀態(tài)，確定其整體或局部正常與否，早期發(fā)現(xiàn)故障及其原因，判斷故障的部位和程度，預(yù)測故障發(fā)展趨勢和往后技術(shù)狀態(tài)變化的技術(shù)。計算機學(xué)科、電子技術(shù)、電子測量技術(shù)、信號處理技術(shù)、傳感器技術(shù)等的發(fā)展推動了現(xiàn)代設(shè)備故障診斷技術(shù)的飛速發(fā)展?！?.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1235一設(shè)備故障診斷技術(shù)§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備一設(shè)備故障診斷技術(shù)根據(jù)診斷方式：功能診斷、運行診斷根據(jù)設(shè)備狀態(tài)信號分：振動、強度、溫度、聲學(xué)、電參數(shù)、光學(xué)、潤滑油油樣、性能趨勢根據(jù)診斷連續(xù)性：定期診斷、連續(xù)診斷根據(jù)診斷完善程度：簡易診斷、精密診斷§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1236一設(shè)備故障診斷技術(shù)§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備二設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測：用人工或?qū)ｉT的儀器、工具，按照規(guī)定的監(jiān)測點進行間斷或連續(xù)的監(jiān)測，掌握設(shè)備異常的征兆和劣化程度。目的：可以及時掌握設(shè)備的運行狀態(tài)，記錄故障發(fā)展的趨勢，對使用壽命進行預(yù)測、預(yù)報，進行故障趨勢分析?！?.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1237二設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備故障二設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測按其監(jiān)測的對象和狀態(tài)量來劃分，可分為兩個方面的監(jiān)測：1）運行狀態(tài)監(jiān)測：監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)例如：根據(jù)設(shè)備的振動、溫度、油壓。油質(zhì)劣化、泄漏等情況，對泵類、壓縮機、機床等設(shè)備進行監(jiān)側(cè)。2）生產(chǎn)過程的狀態(tài)監(jiān)測：監(jiān)測由幾個工藝參數(shù)所構(gòu)成的生產(chǎn)過程的狀態(tài)例如:監(jiān)測產(chǎn)品質(zhì)量、流量、成份、溫度或工藝參數(shù)量的變化等情況。§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1238二設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備故障二設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測按其監(jiān)測手段來劃分，可分為兩類監(jiān)測：1）主觀性狀態(tài)監(jiān)測：監(jiān)測人員利用自身的感受器官去進行監(jiān)測，其準確程度主要取決于執(zhí)行人員的經(jīng)驗和能力。2）客觀性狀態(tài)監(jiān)測：監(jiān)測人員采用各種測量工具、儀器和精密診斷儀器及專用監(jiān)測系統(tǒng)等裝置進行監(jiān)測。注意：當前的監(jiān)測主要是客觀性狀態(tài)監(jiān)測§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1239二設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備故障三監(jiān)測和診斷的主要方法振動監(jiān)測溫度測量裂紋檢測磨損監(jiān)測泄漏檢測§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1240三監(jiān)測和診斷的主要方法§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章三監(jiān)測和診斷的主要方法1、振動監(jiān)測振動是一切回轉(zhuǎn)運動和往復(fù)運動機械中最普遍的現(xiàn)象原理：使用傳感器把機械能轉(zhuǎn)換成電能，使傳感器產(chǎn)生電信號并與機械振動成函數(shù)關(guān)系。注意：非電量的電測法§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1241三監(jiān)測和診斷的主要方法§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章三監(jiān)測和診斷的主要方法1、振動監(jiān)測位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1242三監(jiān)測和診斷的主要方法§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章三監(jiān)測和診斷的主要方法2、溫度測量表示物體冷熱程度的物理量，也是物質(zhì)分子運動能量大小的反映和標志。機械設(shè)備中機械機件和電器元器件，常常會引起溫度變化而產(chǎn)生“熱故障”§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章設(shè)備故障和診斷2023/9/1243三監(jiān)測和診斷的主要方法§6.4診斷技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測第六章三監(jiān)測和診斷的主要方法2、溫度測量接觸式溫度測量：通過