设备诊断技术的主要手段课件

设备诊断技术的主要手段设备诊断技术的定义在设备不停机或基本不拆卸的情况下，使用仪器对设备进行测试，检查分析，定量地掌握设备的状态，对设备的异常原因、部位、程度进行识别，并预测其劣化趋势的技术。冶金设备状态诊断系统的构成：一、设备监测技术设备监测技术是有效监视设备运行状态的技术。二、精密诊断技术精密诊断技术是确定设备是否存在故障，以及确认设备劣化（或故障）的部位、程度、原因的技术。设备诊断技术的主要手段

设备由机械、润滑、液压、电气等环节构成，其中任何一个环节不正常都会影响整个系统功能的正常发挥。影响产品质量，甚至使设备整体功能丧失，造成生产中止。因此作为设备防护体系的重要一环—设备诊断技术的任务，就是对整体设备的各个环节实行监视。然而，对主作业线上的所有设备使用所有手段，对其全部功能都进行监视，显然是无法办到的，而且也是不经济的。因此只能有选择地在一部分重要设备上，按需要采取某种手段，监视其部分功能，进行测试分析，做出定量的评价。

设备状态监测工作开展方法1、确定实施状态监测的设备2、选定状态监测参数，如振动速度、振动加速度等3、确定测点位置和测定方向，如1V、2H、3A等4、确定测试周期5、确定判别标准，如绝对标准、相对标准或类比标准等6、确定基准和频带7、确定测试方法，如离线、在线等8、设备劣化趋势分析设备状态监测工作是通过数据的有效管理实现的，若要使数据间的比较有意义,则必须作到七个相同，即设备相同、测点相同、参数相同、方向相同、工况相同、基准（指标定）相同、频带（传感器附着方式）相同等监测标准

监测标准是对设备状况进行检查、判断、分析、评价的技术准则，也是对监测进行组织管理的工作标准。监测标准内容包括下列五个方面：1、定部位，要明确指定设备的监测部位，按部位规定相应的检查项目和内容。2、定方法，对每项内容应有确定的方法和相应的器具。3、定标准，对每项内容都要明确劣化判定标准和状态极限。4、定人员，对每项内容都应有固定的人员负责。5、定周期，对每项内容都要有规定的监测间隔时间。目标：项目部位清晰、检查方法适用、判定标准科学、人员分工明确、周期频次合理；建立循环运作机制，通过实践经验积累，对监测标准内容反复修订，使其逐步得到完善。振动测试和分析设备在运行时，由于各运动部件的相互作用，都会产生一定的振动。在正常情况下，这种振动较小，而且平稳。然而，在机构内部产生异常时，正常情况下都会出现振动增大，振动性质改变等现象。旋转机械损坏，其90%以上都是紧接着振动增大之后发生。当某个部件出现异常时，振动就带有这个异常部件的特征信息，通过对振动测试和分析，就可了解设备异常部位、异常程度以及异常的原因。正因为如此，振动测试和分析获得了广泛的应用，成为机械设备的主要手段。振动测量参数的选择振动位移振动速度振动加速度频带测定参数位移速度加速度主要异常

不平衡压力脉冲气穴润滑油起泡冲击不同轴叶轮通过时引起振动迷宫式密封接触异常种类

位移量或活动量成为振动能量和疲劳成冲击力等力的大小成问题的异常为问题的异常为问题的异常10100100010000座式轴承测点布置振动测试测点识别1、制定机器和测点命名规则,并保持一致A.从电动机外端轴承开始，到被驱动机器外端轴承结束1,2,3,4MO,MI,PI,POMOV,MIV,FIV,FOV B.使用一致的方向字符：A,H,VC.立式机器：A,N,E振动检测标准

振动标准从运行角度可分为两大类，即设备使用者的运行管理标准和制造厂的出厂标准。前者用于评定设备的健康状况，对设备的状态进行评价，确定设备的维修计划等。后者用来控制设备的质量、性能以及可靠性等。振动标准从故障诊断的角度分为绝对标准、相对标准两种。绝对标准是用来判断设备状态的绝对数值；相对标准是指设备自身振动值变化率的允许值。绝对标准是在规定了正确的测量方法之后制定的标准，所以在应用时必须注意标准适用的频率范围和测定方法。相对标准则以同类设备的总体情况为依据或者以同一台设备的状态变化趋势为依据。旋转机械通用振动评价标准

ISO2372-1974（E）振动烈度测量和评定标准是目前生产实际中使用最广泛的旋转机械振动烈度评价标准之一，中国国家标准GB6075-1985《制订机器振动标准的基础》等采用了ISO2372-1974（E）。德国标准VDI2056和英国标准BS4675也都与ISO2372-1974标准保持一致。本标准适用于转速范围为600~60000r/min的旋转机械ISO2372-1974（E）振动烈度评定标准范围界限上速度有效值/（mm/s）

0.280.450.711.121.802.804.507.1011.218.028.045.071.00.280.450.711.1228.01.802.804.507.1011.218.045.0AAAABBBBCCCCDDDD范围Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类ISO2372-1974（E）振动烈度评定标准Ⅰ类：在正常条件下，与整机连成一体的发动机或机器的单独驱动部件，功率15KW或15KW以下的电动机是这类机器的典型例子。Ⅱ类：无专用基础的中型机器（功率为15~75KW的电动机）、刚性安装的发动机和安装在专用基础上的机器（功率可达100KW）Ⅲ类：安装在振动测量方向上相对刚度很小的重型基础上的大型原动机和其他大型旋转机械。Ⅳ类：安装在振动测量方向上相对刚度很小的基础上的大型原动机和其他大型旋转机械（如透平发动机组，特别是轻型结构基础上的这种机组）。Ⅴ类：安装在振动测量方向上相对刚度很大的基础上的具有往复运动零部件、而惯性力又不能平衡的机械驱动装置和机器。Ⅵ类：安装在振动测量方向上相对刚度很小的基础上的具有往复运动零部件、而惯性力又不能平衡的机械驱动装置和具有松动连接的旋转机械，例如磨粉机、研磨机、振动筛、动力疲劳试验机和激振器等，以及诸如离心机那样无具体连接件而工作时不平衡量又变化的机器。ISO2372-1974（E）振动烈度评定标准测量方式：

本标准要求在机器表面（轴承座或某一固定点）上某一点测量频率为10～1000HZ的振动。在大多数情况下，采用一个单项值来确定机器的振动状态是可行的。但应注意使用此标准时，应尽可能选择有代表性的测量点，即尽可能选取重要振动位置（尤其是轴承座处）振动最大的测点。ISO3945-1985旋转机械振动烈度评定标准适用范围：本标准适用于600~12000r/min、功率大于300KW的汽轮发电机组、工业汽轮机组、压缩机和各类水泵、风机等旋转机械测点选择：轴承振动烈度的测量应在主轴承中心的轴承盖上，沿垂直、水平和轴向进行评价依据：振动方向以轴承三个方向中振动烈度最大者作为评价机组运行状态的依据。运行工况以额定转速下颌机组各种负荷下轴承振动烈度最大者作为评价机组运行状态的依据。机组各轴承振动烈度以机组主要轴承振动烈度最大者作为评价机组运行状态的依据。振动烈度的表示以轴承振动速度的均方根（即有效值）来表示烈度。支承系统：柔性支承是指支承系统的自振频率低于激振力的频率；刚性支承是指支承系统的自振频率高于激振力的频率。相对值标准自身比较（倾向判定）--以每台设备正常时的数据作为基础，当振动量达到这个基数的一定倍数时，就认为要加强监视和停机检修了。振动值是原始基数的两倍时，需要加强监视；低频振动达到原始基数4倍时需要检修；高频振动增大到原始值6倍时需要检修。相互比较—同机器之间相互比较。频谱分析力偶不平衡：力偶不平衡在同一轴上导致180度反相位运动。总是存在1倍转速频率，并且通常在频谱上占优势。在转子转子第一临界转速以上，振动幅值随转速升高的平方增大。可引起大的轴向振动和径向振动。至少需在两个修正平面内放置平衡重量才能修正。在内侧轴承与外测轴承水平方向及内侧轴承外测轴承垂直方向应该存在180度相位差。每个轴承上水平方向与垂直方向之间相位差通常应该约为90度（±30度）频谱分析动不平衡：动不平衡是不平衡的主要类型，它是力不平衡和力偶不平衡两者的组合。振动频谱中1倍转速频率占优势，真正需要双面修正。内侧轴承与外测轴承之间径向方向的相位差可能在从0度到180度范围内的任何一个角度。然而，水平方向的相位差应该精密地与垂直方向的相位差相匹配，当内侧轴承与外测轴承测量比较时（±30度）。还有，如果不平衡突出，每个轴承上水平方向与垂直方向之间的相位差大致为90度（±40度）转子质量不平衡的原因使用过程中造成的不平衡:

转子附着沉积物腐蚀、磨损热变形；长期搁置的转子，由于自重而弯曲变形设计问题:

在转子内部或外部有未加工表面零件在转子上的配合面粗糙和公差不合适配合键短于键槽,造成局部金属空缺材料缺陷:

铸造有气孔,造成材料内部组织不均匀材质较差,易于磨损、变形加工与装配误差:

切削加工中的切削误差，焊接缺陷与变形转子热处理造成的残余应力未消除配合键短于键槽,造成局部金属空缺装配零件不一致造成的质量不对称（螺栓等）联轴节安装不对中频谱分析弯曲的轴：弯曲的轴引起大的轴向振动，同一台机器上轴向振动相位差趋向于180度，如果弯曲接近轴的中心，占优势的振动出现在1倍转子转速频率，如果弯曲接近力偶，则占优势的振动出现在2倍转速频率（仔细考虑每次轴向测量时振动传感器的方位，如果改变传感器的方向的话）。用千分表证实轴的弯曲。频谱分析角向不对中：角向不对中的特征是轴向振动大，联轴器两侧振动相位差180度。典型地出现在1倍转速频率和2倍转速频率的大的轴向振动。然而，不常见1倍转速频率，2倍转速频率或3倍转速频率占优势。这些征兆也指示联轴器故障。严重的角向不对中可激起许多1倍转速频率的谐波频率。与机械松动不一样，这些转速谐波频率典型地在频谱上都没有升高的噪声地平。频谱分析不对中的翅起在轴上的轴承：翘起在轴上的轴承将产生明显的轴向振动。将引起同一轴承座上顶部与底部振动相位差约180度的轴向振动及左侧与右侧振动相位差约180度的轴向振动。对准联轴器或平衡转子都不能缓解此故障。通常，必须卸下轴承并重新正确安装。频谱分析机械松动：类型A频谱是机器地脚，底板或基础的结构松动/减弱引起的，或者由基础上恶化的水泥浆，松动的地脚螺栓、或者框架或者基础变形（即软脚）引起的。相位分析可以揭示在螺栓、机器地脚、基础底板或者基础本身垂直方向测量之间的相位差约90度到180度。类型B频谱通常是由螺栓松动引、框架结构或轴承座裂纹引起的。类型C频谱通常是由零部件之间配合不良引起的，由于松动的零部件对转子的动态力产生非线性的响应，所以，将产生许多谐波频率。引起时域波形截断和在频谱中提高噪声地平。类型C往往是由轴承衬套在其盖内松动、轴承松动和在轴上旋转。滑动轴承或滚动轴承间隙过大，叶轮在轴上松动等引起的。类型C的振动相位往往是不稳定的，这一次测量到下一次测量可能变化很大，尤其是如果转子在轴上的位置从这一次到下一次起动漂移的话。机械松动往往是非常定向的，在一个轴承座的径向方向每隔30度测量的振动值完全不同。而且，松动往往引起精确的1/2倍或1/3倍转速频率的亚谐波频率（0.5、1.5、2.5等等）频谱分析频谱分析转子摩擦：当旋转件与静止件相接触时，转子摩擦产生类似于机械松动产生的频谱。摩擦可能是局部的，也可能是整个转子一周都摩擦。通常，产生一系列频率，往往激起一个或多个共振。根据转子自然频率的位置，常常激起转速的整分数倍亚谐波频率（1/2、1/3、1/4、1/5、……1/12等）。转子摩擦可激起许多高频（类似于粉笔在黑板上拖动时产生的宽带噪声）。如果轴与巴氏合金相接触引起摩擦时，它可能非常严重，非常短促。整个轴圆周全部角度摩擦可产生“反进动”，即转子以临界转速频率回转，但是，方向与轴的旋转方向相反（可导致灾难性破坏的固有的不稳定）。噪音测试和分析

很多机械零件，如齿轮、轴承等，当出现故障时，伴随着振动还出现噪音增大的现象。有些噪音频率人耳不能很敏感地听到，这时需要声级计测量声音，录下信号分析，噪音测量同振动测量一样，可以捕捉到同设备故障有联系的特征信息。由此可确定故障部位、劣化程度等。噪音测试经常同振动检测分析同时进行；所不同的是噪音测试通常是测整机，而振动测试可以测各个部位，两种方法相辅相成。铁谱技术应力、扭矩测试

测试应力、扭矩主要是靠应变片。即在被测设备上贴上应变片，应变片的信号连接到应变仪上。当设备在工作状态下承受压力或扭矩时，贴在它表面的应变片就会变形，变形的结果是使应变片的电阻值发生变化，导致整个测量回路的电信号变化。从电信号的变化就可以掌握设备的应变量，然后根据应变量再计算应力或扭矩。红外线测温技术

红外线测温技术的特点是可以远距离测温，而且能够迅速检测设备表面温度分布，从而进一步分析设备内部结构和特征有无异常变化，对那些用肉眼看不到的隐患给予准确的估计。点测温仪、热影像仪主要应用：1、热设备的倾向管理

炉窑、烟道、铁水包、钢水包等经常由于绝热材料、保温材料等的熔损，引起铁皮发热，设备损坏等事故。为了防止事故，故要预先掌握，绝热