第六章-設備故障和診斷課件

內蒙古科技大學機械工程學院InnerMongoliaUniversityofscienceandtechnology

CollegeofMechanicalandEngineering第六章設備故障和診斷授課者:閆洪波內蒙古科技大學機械工程學院《現代設備管理》2023/9/121內蒙古科技大學機械工程學院授課者:閆洪波內蒙古科技大學機械工故障是設備在壽命周期內必然發(fā)生的現象。從設備的設計、制造、安裝、維護過程中盡量減少和延遲故障事件；從設備狀態(tài)監(jiān)測和設備故障診斷中，提高故障發(fā)生的預知性，以便采取適當措施。故障監(jiān)測和診斷技術發(fā)展迅速引言第六章設備故障和診斷2023/9/122故障是設備在壽命周期內必然發(fā)生的現象。引言第六章設備故障和本章主要內容：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)診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測§目錄第六章設備故障與診斷2023/9/123本章主要內容：§目錄第六章設備故障與診斷2023/8/73本節(jié)主要講授內容:一故障的定義二設備的可靠度與故障率（了解）三設備的典型故障率曲線四故障的分類五設備事故(增)§6.1設備的故障第六章設備故障和診斷2023/9/124本節(jié)主要講授內容:§6.1設備的故障第六章設備故障和診斷一故障的定義故障：設備在規(guī)定時間內、規(guī)定條件下喪失規(guī)定功能的狀況。規(guī)定功能的喪失、設備異常、缺陷等都屬于設備故障設備故障和設備可靠性對應?？尚迯凸收喜豢尚迯凸收稀?.1設備的故障第六章設備故障和診斷2023/9/125一故障的定義§6.1設備的故障第六章設備故障和診斷20二設備的可靠度與故障率（了解）設備的可靠度：在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內能夠實現其功能的概率，用R表示，它是時間的函數，為R(t)，并且0≤R(t)≤1設F(t)為累計故障率或不可靠度，則§6.1設備的故障第六章設備故障和診斷2023/9/126二設備的可靠度與故障率（了解）§6.1設備的故障第六章二設備的可靠度與故障率（了解）故障概率密度函數：單位時間內發(fā)生故障的概率因為：所以：設λ(t)為故障率，則§6.1設備的故障第六章設備故障和診斷上式為:故障率與可靠度的關系當故障率為常數時:2023/9/127二設備的可靠度與故障率（了解）§6.1設備的故障第六章三設備的典型故障率曲線通過大量的實踐證明，可維修設備的故障率λ（t）隨著設備使用期的延續(xù)，而呈現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備故障狀態(tài)分為三個時間：

§6.1設備的故障第六章設備故障和診斷2023/9/128三設備的典型故障率曲線§6.1設備的故障第六章設備故障三設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、早期故障相當于設備的安裝試車階段，經過磨合、調整，設備將進入正常工作階段。當設備進行大修理或技術改造后，早期故障期將再次出現?！?.1設備的故障第六章設備故障和診斷2023/9/129三設備的典型故障率曲線§6.1設備的故障第六章設備故障三設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），其可靠度R（t）是指數分布。在偶發(fā)故障期故障是隨機產生的，多數由于設備零件某些無法預測的缺陷所引起。因為設備保養(yǎng)工作隨時將這些故障排除，此時期成為設備的最佳工作期，這對應著設備的正常磨損階段。

§6.1設備的故障第六章設備故障和診斷2023/9/1210三設備的典型故障率曲線§6.1設備的故障第六章設備故障三設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備故障率急劇升高。由于大多數零部件經過長期的運轉，磨損嚴重增加了產生故障的機會。應在這一時期出現前不久，進行預防維修，或在這一時期剛出現時，進行設備小修，可以防止故障大量涌現，降低故障率和維修工作量。

§6.1設備的故障第六章設備故障和診斷2023/9/1211三設備的典型故障率曲線§6.1設備的故障第六章設備故障四故障的分類§6.1設備的故障第六章設備故障和診斷2023/9/1212四故障的分類§6.1設備的故障第六章設備故障和診斷20五設備事故(增)一般事故重大事故特大事故責任事故質量事故自然事故§6.1設備的故障第六章設備故障和診斷2023/9/1213五設備事故(增)§6.1設備的故障第六章設備故障和診斷本節(jié)主要講授內容:一機械設備中常見的故障模式二故障產生的原因§6.2故障的典型模式和原因第六章設備故障和診斷2023/9/1214本節(jié)主要講授內容:§6.2故障的典型模式和原因第六章設備一機械設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、油質劣化、材質劣化、其它?！?.2故障的典型模式和原因第六章設備故障和診斷2023/9/1215一機械設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、材質劣化等；屬于化學、物理狀況異常方面：腐蝕、油質劣化、絕緣絕熱劣化、導電導熱劣化、浴融、蒸發(fā)等；屬于設備運動狀態(tài)方面：振動、滲漏、堵塞、異常噪聲等多種原因的綜合表現：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。§6.2故障的典型模式和原因第六章設備故障和診斷2023/9/1216一機械設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備中常見的故障模式退化型故障模式：老化、變質、剝落、異常磨損等松脫型故障模式：松動、脫落等。失調型故障模式：壓力過高或過低、行程失調、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備故障和診斷2023/9/1217一機械設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備中常見的故障模式不同類型企業(yè)、不同種類設備的主要故障模式和各種故障出現的頻數，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、化工設備，滲漏問題極其敏感?！?.2故障的典型模式和原因第六章設備故障和診斷2023/9/1218一機械設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備中常見的故障模式回轉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備故障和診斷2023/9/1219一機械設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生的原因產生故障的主要原因大體有四個方面：1設計不完善設備的功能設計不正確或不完善，設備在生產中不能很好地適應產品加工的需要，造成實際的使用條件與原規(guī)劃的使用條件相差甚遠，導致設備工作時發(fā)生超載零件所受的應力過高或應力集中，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。設計不完善的主要表現和最為常見的是：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、產品普遍性的問題！§6.2故障的典型模式和原因第六章設備故障和診斷2023/9/1220二故障產生的原因§6.2故障的典型模式和原因第六章設備1設計不完善神龍汽車有限公司按照《缺陷汽車產品召回治理規(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備故障和診斷2023/9/12211設計不完善§6.2故障的典型模式和原因第六章設備故障和二故障產生的原因2原材料的缺陷零部件材料選用不符合技術條件，材質不符合規(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，是產生磨損、腐蝕、過度變形、疲劣、破裂等現象的主要原因。如：鑄造過程中的氣泡、地條鋼等。注意：材料學科需要進一步發(fā)展！§6.2故障的典型模式和原因第六章設備故障和診斷2023/9/1222二故障產生的原因§6.2故障的典型模式和原因第六章設備二故障產生的原因2原材料的缺陷§6.2故障的典型模式和原因第六章設備故障和診斷2023/9/1223二故障產生的原因§6.2故障的典型模式和原因第六章設備2原材料的缺陷§6.2故障的典型模式和原因第六章設備故障和診斷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備故二故障產生的原因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，到機械設備完成在機制工藝過程的每道工序中，都有可能積累應力集中，或產生微觀裂紋等缺陷，經裝配使用時才在工作狀態(tài)下顯現出來。§6.2故障的典型模式和原因第六章設備故障和診斷2023/9/1225二故障產生的原因§6.2故障的典型模式和原因第六章設備二故障產生的原因4運轉過程中的問題運轉過程中沒有預料到的使用條件變化，如出現過載、過熱、高壓．腐蝕、潤滑不良、漏電、漏油、操作失誤、維護修理不當等，都會引起設備放障。常見故障是導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備故障和診斷2023/9/1226二故障產生的原因§6.2故障的典型模式和原因第六章設備為了進一步加強設備管理，掌握設備的故障狀態(tài)，主要問題，發(fā)展趨勢，必須加強設備故障信息的收集、整理、分析和管理工作?！?.3故障分析和改進管理第六章設備故障和診斷2023/9/1227為了進一步加強設備管理，掌握設備的故障狀態(tài)，主要問題，發(fā)展趨本節(jié)主要講授內容:一故障信息數據的收集和統(tǒng)計二故障頻數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備故障和診斷2023/9/1228本節(jié)主要講授內容:§6.3故障分析和改進管理第六章設備故一故障信息數據的收集和統(tǒng)計故障管理的信息資料，一般包括：故障對象（系統(tǒng)、設備、部件）的識別數據：設備種類、編號、生產廠家、出廠日期、使用經歷等。故障識別數據：故障類別、發(fā)生時間、發(fā)現時狀況等。故障鑒定數據：故障現象、故障原因、壽命、測試值等。有關故障設備的歷史資料。目的：為故障診斷建立數據庫，為以后設備故障診斷提供依據，為專家系統(tǒng)提供數據支撐、為人工智能提供基礎分析數據?！?.3故障分析和改進管理第六章設備故障和診斷2023/9/1229一故障信息數據的收集和統(tǒng)計§6.3故障分析和改進管理第六一故障信息數據的收集和統(tǒng)計收集資例的注意事項（略）目的性要明確，收集的信息數據要對故障管理有用；要按規(guī)定程序和方法收集數據；記錄的情況和數據，要力求清楚、準確無誤?！?.3故障分析和改進管理第六章設備故障和診斷2023/9/1230一故障信息數據的收集和統(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備故障和診斷2023/9/1231二故障頻數分析§6.3故障分析和改進管理第六章設備故障三故障原因分析不同企業(yè)、不同行業(yè)、不同設備類型、不同壽命周期階段設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備故障四故障樹分析的概念故障樹分析法（FTA）：根據產生故障的因果關系，繪出設備系統(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構圖形，形似一課倒掛的樹。§6.3故障分析和改進管理第六章設備故障和診斷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備本節(jié)主要講授內容:一設備故障診斷技術二設備狀態(tài)監(jiān)測三監(jiān)測和診斷的主要方法§6.4診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備故障和診斷2023/9/1234本節(jié)主要講授內容:§6.4診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備故一設備故障診斷技術設備故障診斷技術是一門新興的技術科學：在設備運行過程中或基本不拆卸設備的情況下，了解和掌握設備的運行技術狀態(tài)，確定其整體或局部正常與否，早期發(fā)現故障及其原因，判斷故障的部位和程度，預測故障發(fā)展趨勢和往后技術狀態(tài)變化的技術。計算機學科、電子技術、電子測量技術、信號處理技術、傳感器技術等的發(fā)展推動了現代設備故障診斷技術的飛速發(fā)展?！?.4診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備故障和診斷2023/9/1235一設備故障診斷技術§6.4診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備一設備故障診斷技術根據診斷方式：功能診斷、運行診斷根據設備狀態(tài)信號分：振動、強度、溫度、聲學、電參數、光學、潤滑油油樣、性能趨勢根據診斷連續(xù)性：定期診斷、連續(xù)診斷根據診斷完善程度：簡易診斷、精密診斷§6.4診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備故障和診斷2023/9/1236一設備故障診斷技術§6.4診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備二設備狀態(tài)監(jiān)測設備狀態(tài)監(jiān)測：用人工或專門的儀器、工具，按照規(guī)定的監(jiān)測點進行間斷或連續(xù)的監(jiān)測，掌握設備異常的征兆和劣化程度。目的：可以及時掌握設備的運行狀態(tài)，記錄故障發(fā)展的趨勢，對使用壽命進行預測、預報，進行故障趨勢分析?！?.4診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備故障和診斷2023/9/1237二設備狀態(tài)監(jiān)測§6.4診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備故障二設備狀態(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)測設備的運行狀態(tài)例如：根據設備的振動、溫度、油壓。油質劣化、泄漏等情況，對泵類、壓縮機、機床等設備進行監(jiān)側。2）生產過程的狀態(tài)監(jiān)測：監(jiān)測由幾個工藝參數所構成的生產過程的狀態(tài)例如:監(jiān)測產品質量、流量、成份、溫度或工藝參數量的變化等情況?！?.4診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備故障和診斷2023/9/1238二設備狀態(tài)監(jiān)測§6.4診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備故障二設備狀態(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診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備故障和診斷2023/9/1239二設備狀態(tài)監(jiān)測§6.4診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備故障三監(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診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備故障和診斷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)測振動是一切回轉運動和往復運動機械中最普遍的現象原理：使用傳感器把機械能轉換成電能，使傳感器產生電信號并與機械振動成函數關系。注意：非電量的電測法§6.4診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備故障和診斷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診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備故障和診斷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，也是物質分子運動能量大小的反映和標志。機械設備中機械機件和電器元器件，常常會引起溫度變化而產生“熱故障”§6.4診斷技術和狀態(tài)監(jiān)測第六章設備故障和診斷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