状态监测与故障诊断ppt课件

1、n在设备运转中或在根本不装配的情况下，n经过各种手段，掌握设备运转形状，n断定产生缺点的部位和缘由，n并预测、预告设备未来的形状。1、什么是形状监测和缺点诊断？、什么是形状监测和缺点诊断？_是防止事故和方案外停机的有效手段。_是设备维修的开展方向。n机械缺点诊断是一种了解和掌握机器在运转过机械缺点诊断是一种了解和掌握机器在运转过程的形状，确定其整体或部分正常或异常，早程的形状，确定其整体或部分正常或异常，早期发现缺点及其缘由，并能预告缺点开展趋势期发现缺点及其缘由，并能预告缺点开展趋势的技术。油液监测、振动监测、噪声监测、性的技术。油液监测、振动监测、噪声监测、性能趋势分析和无损探伤等为其主要

2、的诊断技术能趋势分析和无损探伤等为其主要的诊断技术方式。方式。n2.1 缺点的含义及类型缺点的含义及类型n 1 缺点的含义缺点的含义n 缺点缺点机械设备在运转过程中，丧失或降低其规定机械设备在运转过程中，丧失或降低其规定的功能及不能继续运转的景象。的功能及不能继续运转的景象。 2、机械缺点概论、机械缺点概论 2 缺点的类型缺点的类型 缺点可以不同角度分：如缺点可以不同角度分：如 1暂时性缺点暂时性缺点 2永久性缺点永久性缺点 按缺点发生的时间分有以下几种：按缺点发生的时间分有以下几种： 1早发性缺点早发性缺点 2突发性缺点突发性缺点 3渐进性缺点渐进性缺点 4复合型缺点复合型缺点 按缺点表现方

3、式分有：按缺点表现方式分有： 1功能缺点功能缺点 2潜在缺点潜在缺点 按缺点产生的缘由分有：按缺点产生的缘由分有： 1人为缺点人为缺点 2自然缺点自然缺点n按缺点呵斥按缺点呵斥 的后果分有：的后果分有：n 1致命缺点致命缺点 2严重缺点严重缺点n 3普通缺点普通缺点 4轻度缺点轻度缺点n 缺点通常采取几种分类法复合并用，如突发性的部缺点通常采取几种分类法复合并用，如突发性的部分缺点；磨损性的危险缺点等。由此看出缺点的复杂性；分缺点；磨损性的危险缺点等。由此看出缺点的复杂性；严重性和原因等情况。严重性和原因等情况。2.2 缺点的特点与缺点管理缺点的特点与缺点管理 1 缺点的特点缺点的特点 1多样

4、性多样性 2层次性层次性 3多要素和相关性多要素和相关性 4延时性延时性 5不确定性不确定性 6修复性修复性 2 缺点管理缺点管理 缺点管理是设备管理的中心内容之一。其目的在于早期发现缺点征兆，及时采取缺点管理是设备管理的中心内容之一。其目的在于早期发现缺点征兆，及时采取措施进展预防和维修。措施进展预防和维修。 缺点管理的程序和内容包括：缺点管理的程序和内容包括： 1、宣传教育和技术培训相结合。、宣传教育和技术培训相结合。 2、制定严厉的管理制度和维护保养制度。、制定严厉的管理制度和维护保养制度。 3、熟习机械设备构造和任务原理，掌握任务性能。、熟习机械设备构造和任务原理，掌握任务性能。 4、

5、配置先进的检查、检测和监测设备，对重要设备和零部件进展实时监测，定期、配置先进的检查、检测和监测设备，对重要设备和零部件进展实时监测，定期分析，准确掌握设备缺点的信息和征兆。分析，准确掌握设备缺点的信息和征兆。 5、根据缺点景象和信息及征兆，进展仔细科学地分析，确定缺点缘由、类型、采、根据缺点景象和信息及征兆，进展仔细科学地分析，确定缺点缘由、类型、采取最正确的维修战略和维修方案，及时维修过程进展记录。提供后期统计和自创。取最正确的维修战略和维修方案，及时维修过程进展记录。提供后期统计和自创。 6、对常发生或多次反复出现的缺点的部位或零件，要重点监测，必要时对其进、对常发生或多次反复出现的缺点

6、的部位或零件，要重点监测，必要时对其进展系统技术改造。建立缺点信息管理流程图。展系统技术改造。建立缺点信息管理流程图。2.3 影响缺点产生的主要要素影响缺点产生的主要要素 一制造和修缮要素对缺点的影响一制造和修缮要素对缺点的影响 1、零件资料的选择、零件资料的选择 2、零件加工质量、零件加工质量 3、装配质量、装配质量 二运用要素对缺点的影响二运用要素对缺点的影响 1、任务负荷、任务负荷 2、任务环境、任务环境 3、设备保养和操作技术、设备保养和操作技术返 回3、简易诊断和精细诊断、简易诊断和精细诊断形状监测简易诊断形状监测简易诊断 内容：内容：识别有无缺点识别有无缺点明确缺点严重程度明确缺点

7、严重程度作出缺点趋势分析作出缺点趋势分析由设备维修人员在现由设备维修人员在现场进展场进展缺点诊断精细诊断缺点诊断精细诊断 内容：内容：确定缺点部位确定缺点部位确定缺点缘由确定缺点缘由提出维建筑议提出维建筑议由设备诊断人员在现由设备诊断人员在现场或中心进展场或中心进展形状监测和缺点诊断的过程形状监测和缺点诊断的过程检测减少缺点范围形状判别搜集征兆定期检测缺点定位缘由分析维修决策趋势分析正常参数开场尚可正常不可异常形状监测和缺点诊断的作用形状监测和缺点诊断的作用监测与维护监测与维护 监测机器任务形状。发现缺点及时报警，并监测机器任务形状。发现缺点及时报警，并隔离缺点。隔离缺点。 分析与诊断分析与诊

8、断 判别缺点性质、程度和部位。分析缺点缘由。判别缺点性质、程度和部位。分析缺点缘由。 处置与预防处置与预防 给出消除缺点的措施。防止发生同类缺点。给出消除缺点的措施。防止发生同类缺点。4、设备维修制度的开展、设备维修制度的开展n事后维修，缺点维修事后维修，缺点维修 (Break down)n 设备坏了后才去修缮。设备坏了后才去修缮。n定期维修，预防维修定期维修，预防维修 (Preventive)n 定期地检查和大修。定期地检查和大修。n预测维修，视情维修预测维修，视情维修 (Predictive)n 周期的监测，必要时才去维周期的监测，必要时才去维修。修。事后维修体制事后维修体制设备运转到坏了

9、再进展修缮。不需求安排方案。对一些设备，改换比修缮更廉价。不测停机引起消费损失。能够引起设备的二次损坏，甚至灾难性事故。库存备件投资多。定义定义优点优点缺陷缺陷定期维修体制定期维修体制按预订的时间间隔或检修周期，对设备作维修、调整和改换备件。机器寿命较长。减少不测停机。备件库存较少。不测停机引起消费损失。过剩维修导致维修费用添加。过剩维修引起人为维修缺点。定义定义优点优点缺陷缺陷预测维修体制预测维修体制有方案地对设备作检查和测试，以确定其安康形状，必要时才进展维修。减少非方案停机损失。维修时间间隔可以延伸。维修费用大为减少。备件库存最小。需求初始投资。需学习和培训。定义定义优点优点缺陷缺陷不同

10、制度的维修本钱的比较不同制度的维修本钱的比较0 0101020203030404050506060707080809090100100事后维修事后维修定期维修定期维修预测维修预测维修大型钢铁企业维修费用化了多少？维修费用化了多少？ 美国1980年税收总额 $7500亿，维修费为 $2460亿, 估计其中过剩维修费为 $750亿。 我国1987年国营公交企业40万个，固定资产￥7000亿, 维修费约为固定资产的 35。 我国2019年规模以上企业共有固定资产￥8800万亿， 维修费有多少？能节省多少？停产一天的损失有多大？停产一天的损失有多大？300MW发电机组 损失电720万kWh，约￥144

11、万元30万吨化肥安装 损失化肥1000t， 约￥150万元三峡2号水轮机组700MW 停机4小时损失￥400万元先进维修制度的作用先进维修制度的作用 保证机器精度，提高产质量量 减少不测停车引起的消费损失 防止事故，杜绝灾难性缺点 减少维修时间和维修费用人力和财力 改善环境，改善企业笼统投资获得最大和最长久的报答5、监测和诊断的各种手段、监测和诊断的各种手段 振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。 温度红外：适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。 声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。 油液铁谱 ：适用于齿轮箱、设备光滑系统、电力变压器等。 无损检测：采用物理化学方法，用于

12、关键零部件的缺点检测。 压力：适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器等。 强度：适用于工程构造、起重机械、锻压机械等。 外表：适用于设备关键零部件外表检查和管道内孔检查等。 工况参数：适用于流程工业和消费线上的主要设备等。 电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。分析技术分析技术n可用于机械形状监测与缺点诊断的信号有振动诊断、油样分析、温度监测和无损检测探伤为主，其他技术或方法为辅的局面。这其中又以振动诊断涉及的领域最广、实际根底最为雄厚、研讨得最为充分。目前，在振动信号的分析处置方面，除了经典的统计分析、时频域分析、时序模型分析、参数辨识外，近来又开展了频率细化技术、倒频谱分析

13、、共振解调分析、三维全息谱分析、轴心轨迹分析以及基于非平稳信号假设的短时傅里叶变换、Winger分布和小波变换等。而当代人工智能的研讨成果为机械缺点诊断注入了新的活力，缺点诊断的专家系统不仅在实际上得到了相当的开展，且己有胜利的运用实例，作为人工智能的一个重要分支，人工神经网络的研讨己成为机械缺点诊断领域的一个最新研讨热点。 仪器分类：仪器分类：便携式测振表便携式测振表数据采集器数据采集器表盘式的监测系统表盘式的监测系统计算机化监测系统计算机化监测系统监测和诊断仪器的分类和选用监测和诊断仪器的分类和选用仪器选用原那么：仪器选用原那么： 被监测对象在消费中的位被监测对象在消费中的位置置 消费的规

14、模和产量消费的规模和产量 估计的投资估计的投资 设备管理人员的程度和素设备管理人员的程度和素质质振动监测系统的分类和选择设备类型损坏后果推荐监测手段主 要 功 能大约价格关键设备完全停产100%计算机化的监测系统振动幅值、频谱的连续监测数据存储、数据比较，数据文件管理趋势分析、谱趋势分析启、停车等瞬态过程数据收集超限报警、保护，事故记忆故障诊断，人工智能，联网，远程等数十万元以上重要设备部分停产50100%表盘式的监测系统振动幅值的连续监测超限报警、保护数据存储、比较，趋势分析几万数十万元一般设备部分停产或不停产050%数据采集器振动幅值、频谱的周期采集数据存储和管理数据比较，趋势分析几万元便

15、携测振表振动幅值的采集简单的频率分析几千元监测和诊断仪器的分类和选用监测和诊断仪器的分类和选用测振表的外形和原理框图测振表的外形和原理框图阻抗变换前置放大指示选频网络微积分检波主放大电池灵敏度调理传感器输入交流输出 直流输出n测振表计算机存贮器打印机屏 幕软件放大接口存贮显示时钟电池管理环节传感器数据采集器计算机及外部设备数据采集器的外形数据采集器的外形和任务框图和任务框图n数据采集器数据采集器的任务流程数据采集器的任务流程主 菜 单趋势分析显示和打印调用存储数据趋势分析和谱趋势分析巡检预备输入组态信息去除内存出发巡检校正时钟数据处置下载数据数据比较巡检报表频谱分析频谱图轨迹图显示和打印轨迹分

16、析定巡检道路新开巡检组定设备和测点定丈量参数更改丈量参数增减设备和测点增减巡检组组 态打印组态表典型的表盘式监测系统典型的表盘式监测系统双通道振动表推力瓦位和瓦温表振动传感器在瓦盖上水泵的监测系统水泵的监测系统典型的表盘式监测系统典型的表盘式监测系统前置器双通道轴位表推力瓦温表键置信号双通道轴振表径向瓦温表键相传感器90度布置的两涡流传感器推力瓦温传感器径向瓦温传感器轴向位置传感器报警信号输出离心紧缩机离心紧缩机监测系统监测系统计算机化的监测系统框图计算机化的监测系统框图 n最简单的计算机化监测系统。n单一计算机完成数据采集、管理、数据分析、人机对话等功能。存贮器打印机屏 幕软件适调放大切换安

17、装A/D变换器来自传感器监测仪表计算机汽轮发电机组的监测系统框图汽轮发电机组的监测系统框图下位机分析处置联网显示存贮人机对话通讯适调放大适调放大限幅整形光电隔离光电隔离光电隔离同步采样采样上位机振动信号快变温度、压力信号慢变键置信号缺点诊断的专家系统框图缺点诊断的专家系统框图n专家系统是一个缺点诊断的公用程序。n用户可以把其中积累的诊断专家的知识用于诊断任务。结果及解释征兆现实库知识获取征兆获取推理机诊断知识库设备参数库任务存贮器人机对话缺点对策传感器信号领域专家用 户n专家系统6、精细诊断的方法、精细诊断的方法n频谱分析法n趋势分析法n 通频值趋势分析、频谱趋势分析n时域分析法n 波形分析、

18、相关函数分析n倒频谱分析法n模态分析法n随机减量法其他数学方法 方式识别法 模糊诊断法 缺点树诊断法 神经网络法 小波分析法 灰色系统法 分形几何法精细诊断最常用的方法精细诊断最常用的方法n频谱分析法频谱分析法n 每种缺点有其对应的特征频率。每种缺点有其对应的特征频率。n 据此确定机器的缺点性质和严重程度。据此确定机器的缺点性质和严重程度。n趋势分析法、频谱趋势分析法趋势分析法、频谱趋势分析法n 根据劣化曲线，振动的通频幅值根据劣化曲线，振动的通频幅值(特征频特征频率幅值率幅值)随缺点的开展而增大。随缺点的开展而增大。n 据此监视机器的安康形状，并推测其寿据此监视机器的安康形状，并推测其寿命。

19、命。转动机械常见缺点的频率特征转动机械常见缺点的频率特征强迫振动类缺点强迫振动类缺点自激振动类缺点自激振动类缺点R: 转动频率故障名称频率特征转动特征故障名称频率特征转动特征不平衡1R同步正进动油膜涡动(0.40.49)R正进动热弯曲1R同步正进动油膜振荡等于低阶固有频率正进动不对中2R正进动气隙振荡等于低阶固有频率正进动磁拉力不平衡2NRN 为磁极对数正进动内腔积液失稳前 0.5R失稳后为低阶固有频率正进动松 动1R, 2R 等也有 1.5R,2.5R 等转子内阻失稳前 0.5R失稳后为低阶固有频率正进动齿轮故障啮合频率等于齿数R ，边带频率径向摩擦失稳前小于低阶固有频率失稳后等于低阶固有频

20、率反进动滚动轴承外环故障内环故障滚珠故障轴向摩擦失稳前小于低阶固有频率失稳后等于低阶固有频率转子不平衡缺点的频谱转子不平衡缺点的频谱n波形为简谐波，少毛刺。n轴心轨迹为圆或椭圆。n1X频率为主。n轴向振动不大。n振幅随转速升高而增大。n过临界转速有共振峰。透平风机TOTI齿轮箱1X频率(程度)1X频率(程度)1X频率(铅垂)1X频率(铅垂)轴向很小轴向很小转子不平衡的类型转子不平衡的类型不平衡类型特 征消除措施质量不平衡低速晃动小平衡初始弯曲低速晃动大静态校直热弯曲振动随负荷增大，但有滞后低速盘车部件位移或脱落振动阶跃增加，然后稳定停车检查部件结垢振动缓慢增加，轴向振动和轴向推力增大，机器效率

21、降低清垢联轴器不平衡相邻轴承振动大，相位相同平衡转子不对中缺点的频谱转子不对中缺点的频谱 n出现 2X 频率成分。n轴心轨迹成香蕉形或8字形。n轴向振动普通较大。n本例中，出现叶片经过频率。电机水泵POPIMOMI1X 频率2X 频率叶片通过频率转子不对中的类型转子不对中的类型正确对中 e = 0, = 0平行不对中 e 0, = 0角度不对中 e = 0, 0综合不对中 e 0, 0不同联轴节的情况不同联轴节的情况联轴节类型 不对中方式 振 动 特 征刚性联轴节 平行不对中 有2X成分 角度不对中 轴向振动1X成分大 轴向振动大，有2X及高次谐波齿式联轴节 径向振动能够有2X、3X、4X 联

22、轴节两侧振动的相位常相反膜片联轴节 有nX 成分n为螺钉数转子系统松动缺点的频谱转子系统松动缺点的频谱n波形出现许多毛刺。n谱图中噪声程度高。n出现准确的倍频2X，3X等成分。n松动结合面两边，振幅有明显差别。电机水泵POPI转速的准确倍频成分本例中最高出现16X成分噪声程度高松动缺点引起的间入谐量松动缺点引起的间入谐量n未松动时的频未松动时的频谱谱n松动时的频谱松动时的频谱n 出现出现0.5X，1.5X，2.5X，3.5X.等频率等频率成分成分D 节圆直径d 滚珠直径 接触角z 滚珠数R 轴的转速频率滚动轴承缺点的特征频率滚动轴承缺点的特征频率 dD外环缺点频率内环缺点频率滚珠缺点频率坚持架

23、碰外环坚持架碰内环RDdzf)cos1 (2RDdzf)cos1 (2RDddDf22cos)(1RDdf)cos1 (21RDdf)cos1(21滚动轴承缺点的频谱滚动轴承缺点的频谱 n轴承每一种零件有其特殊的缺点频率。n随着缺点开展，它的幅值添加，并有谐波；谐波两边产生边频。n还可用非频率域的诊断方法，如共振解调。电机离心泵PIPO1X2X频率缺点根本频率6.71X根本频率的四个谐波带滚动轴承的机械的频谱特点带滚动轴承的机械的频谱特点 不平衡不对中松动滚动轴承缺点频率0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50RFrequency in order3.53.02.52.01

24、.51.00.50Velocity in mm/s pk带滑动轴承的机械的频谱特点带滑动轴承的机械的频谱特点不对中松动引起的谐波不平衡油膜涡动、碰摩0 2 4 6 8 10 12 14 16Frequency in orderDisplacement in m pk to pk12.510.07.55.02.50齿轮缺点的频谱齿轮缺点的频谱n齿轮啮合频率GMF等于齿数乘以齿轮转速频率。n齿轮啮合频率两边有边频，间距为1X。n随着齿轮缺点开展，边频越来越丰富，幅值添加。n可用倒频谱作进一步分析。OUBSISOL齿轮箱上辊下辊输入轴啮合频率GMF上边频下边频2X趋势分析法的实际根据趋势分析法的实际

25、根据n监视机器的劣化过程n预测机器的失效时间正常运用期耗损期磨合期缺点率时间“浴盆曲线停机日期报警日期缺点征兆时间劣化曲线报警值危险值趋势分析法趋势分析法通频值趋势分析通频值趋势分析 简单易行简单易行 不易发现早期缺点不易发现早期缺点频谱趋势分析频谱趋势分析 能早期发现齿轮、轴承等早期缺点能早期发现齿轮、轴承等早期缺点 能较快断定缺点的部位能较快断定缺点的部位通频值趋势分析通频值趋势分析报警值报警值危险值危险值停机日期停机日期报警日期报警日期确定报警值和危险值的方法确定报警值和危险值的方法 绝对法绝对法 根据相应的国际规范、国家规范、行根据相应的国际规范、国家规范、行业规范等，业规范等， 如：

26、如： ISO ISO， GB GB， API API 等。等。 相对法相对法 以机器正常形状的振动值作为基数，以机器正常形状的振动值作为基数，本人和本人比。本人和本人比。 类比法类比法 与同类机器的振动值作比较。与同类机器的振动值作比较。转机振动规范举例转机振动规范举例( (轴承振动轴承振动) )ISO2372ISO2372，ISO3945ISO3945振动烈度：振动速度的有效值丈量频率范围 101000HzI 级：小型机械 例15kW以下电机II级：中型机械 例1575kW以下电机 和300kW以下机械III级：大型机械，刚性根底 60012000r/minIV 级：大型机械，柔性根底 60012000r/min振动烈度mm/s设 备 分 级范 围限 值I 级II 级III 级IV级0.280.450.71A A A1.12A A A1.8B B BA A A2.8B B BA A A4.5C C CB B B7.1C C CB B B11.2C C C18C C C284571D D DD D DD D DD D D0.280.450.711.121.82.84.57.111.2182845A优，优，B良，良，C