性能参数监测

性能参数监测第一页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/20234.1概述定义：通过测定机械设备的各项性能参数值（如温度、压力、油耗等），将这些数据进行处理，然后同基准参考值相比较，得出分析结果（如偏高、偏低、过高、过低），从而可以看出机械在整体性能方面或零件性能方面存在的问题，并进行分析判断其故障部位及发展趋势的技术。

参数

运行整体性能

第二页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023特点：（1）获得被监测对象的整体性能。（2）较容易被现场设备管理和维修人员接受。（3）便于实现在线监测。（4）可利用被监测对象配有的测试仪表，投资少。

第三页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023监测参数的分类：（1）基本参数：长度、质量、时间、电流、温度和光强等；

（2）主要参数：力、压力、功、能量、功率、电荷、电位差、电阻、电容、电感和导热率等；

（3）次要参数：力矩、冲量、流量、燃料消耗率、单位燃料消耗率等。

4.2监测参数的选择

第四页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023选择监测参数的要求：（1）要有足够的信息量。

（2）监测参数与故障之间有较好的灵敏度。

（3）在投资少和时间花费少的前提下，确保测量有较高的精度。

在柴油机的性能参数监测选择的监测参数主要是热工参数。包括：油、水系统的温度与压力、各缸的排气温度、进排气管平均压力、各种压力差、曲轴箱压力、空气流量、转速、各缸指示功率、油耗、气缸施工图、喷油压力曲线、进排气管压力波、压缩压力和爆发压力等。

第五页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023监测参数的确定方法：（1）确定被监测对象。（2）明确与上述被监测对象相关的结构参数和技术指标。（3）找出影响各结构参数和技术指标的故障型式。（4）分析各故障型式所对应的故障症兆。（5）确定反映故障症兆的监测参数。第六页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023监测对象（缸套-活塞环-活塞）缸套与活塞间隙活塞环与环槽间隙活塞环开口间隙活塞环弹性缸套或活塞磨损环槽磨损活塞环折断活塞环积炭撞击、噪声润滑油中磨损产物曲轴箱漏气滑油烧损排气浓度压缩空气功率燃油消耗率滑油消耗量、功率、曲轴箱内压力、压缩空气、燃油消耗率、振动、滑油中磨粒浓度第七页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023定义：通过测温技术测量监测对象的表面或内部温度，以温度的大小和分布来分析监测对象的运动状态和与热相关的故障，并判断其发展趋势。膨胀式、热电阻、热电偶、辐射式

接触式测温：热平衡、存在一定的测量滞后

非接触式测温：辐射式测温

4.3温度监测4.3.1温度监测基础

第八页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023液体膨胀式玻璃温度计4.3.2接触式温度测量①水银（-35℃～350℃）；②有机液体（-200℃～200℃）。避免急冷急热；防止断液；避免气泡和视觉误差。第九页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023压力式玻璃温度计小型压力式温度计常用于内燃机中冷却水、润滑油系统的温度监测。第十页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023双金属温度计双金属片受热后由于两种金属片的膨胀系数不同而产生弯曲变形，弯曲的程度与温度高低成比例。

第十一页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023热电阻温度计利用电阻与温度呈一定函数关系的金属导体或半导体材料制成感温元件，当温度变化时，电阻随温度而变化，通过测量电路的转换，在显示器上显示出温度值。大多数金属导体当温度上升1℃时，其电阻值均增大0.4％～0.6％；而半导体当温度上升1℃时，其电阻值则下降3％～6％。是一种较为理想的高温测量仪表，但在较低温度测量时，由于产生的热电势较小，测量精度相应降低。在-200～500℃温度范围内，一般使用热电阻温度计测量效果较好。感温金属导体：铂、铜、镍金属丝电阻温度计感温金属半导体：半导体热敏电阻温度计第十二页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023热电偶温度计热电偶是由两种不同的导体（或半导体）材料焊接或铰接在一起，焊接的一端与被测介质充分接触，感受被测温度，称为热电偶的工作端或热端；另一端与导线连接，称为自由端或冷端。导体Ａ、Ｂ称为热电极。如果将热电偶的热端加热，使得冷、热两端的温度不同，则在该热电偶回路中就会产生热电势，这种物理现象就称为热电现象（热电效应）。第十三页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023热电偶温度计测量范围广、结构简单、使用方便，测温准确可靠、便于信号的远传、自动纪录和集中控制。按材料分为贵金属热电偶（如铂铑合金）和廉金属热电偶（如铜镍、镍铬合金）。第十四页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023易熔合金测温法

基于纯金属及某些合金（共熔合金）具有各自固定的熔点，把这些具有固定熔点的金属（合金）丝嵌入被测零部件的表面，当零部件经过一定时期的运转后观察金属丝是否熔化来确定该点的温度范围。安装方便，尤其对运动零部件的测温简单易行，测试结果直观。但是每次只能测一种工况下的温度值，且各点的绝对温度值难以精确确定。第十五页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023硬度塞测温法

是基于金属材料淬火后，若在不同的温度下进行回火，则该金属材料的表面硬度也将不同，回火温度越高，则表面硬度越低。

安装方便，不需引线，易进行温度场的测量；但测量精度不高，而且硬度计要求有一定经验的专业人员进行操作，以免因操作不当带来过大的误差。第十六页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023示温涂料法

利用某些物质的颜色随温度变化的特性来进行测温。示温涂料法测温通常要求示温涂料随温度变化的过程不可逆。示温带——有条形自粘带和自粘圆片两种。示温笔——粗略测定表面温度。示温涂料——检查大面积温度。测温范围在40～260℃之间。

第十七页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023示温蜡片测温法利用某些物质在不同温度下能够发生熔化或变色的特性进行测温。国产的示温蜡片的额定显示温度有60℃、70℃、80℃、90℃、100℃五种。使用时可根据机械额定工作温度选择相应的示温蜡片粘在监测部位，当被测部位温度超过示温蜡片额定温度时，示温蜡片即熔化脱落，从而发现过热现象。第十八页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/20234.3.3非接触式测温（红外测温）

红外概念：电磁波

近红外区：0.78～1.5µm中红外区：1.5～6µm远红外区：6～15µm极远红外区：15～1000µm

第十九页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023红外测温技术

1）运动的或带电的物体，如轴承、轴、变电设备等；2）敏感的、潮湿的或被覆盖的表面；3）很难同表面形成良好接触的不规则结构，如电机中的线圈端头；4）必须避免导热的微小物体，如电子器件；5）会使接触式传感器受到破坏的高温材料，如溶化的金属；6）检测炉子或管道等大表面上的局部温差；7）温度急剧变化的物体；8）由于距离或安全原因而不能接近的物体，如大型烟囱、反应塔和加热炉炉门。第二十页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023红外测温技术的优点

1）反应速度快，响应时间在10-3s~10-9s量级。2）非接触式测温，从而不影响被测目标物的温度场。3）可用于许多无法接近的目标、带电和腐蚀性等介质温度测量。如月球表面温度、高速运转中的设备，放射性环境下的设备，高温、高电压设备等的温度测量。4）灵敏度高，能区别微小温差，可分辨0.01℃或更小的温差。5）测温范围宽（-170℃~+3200℃）。6）可对小目标进行测量，最小可测出直径为7.5μm的目标。7）可进行动态测温。第二十一页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023热敏探测器光子探测器

红外探测器

微弱红外光

光电转换器件

第二十二页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023光子探测器和热敏探测器的性能比较

第二十三页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023主动式红外成像被动式红外成像

红外成像

红外辐射信号

红外热图像

第二十四页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023主动式红外成像第二十五页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023被动式红外成像第二十六页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023只能测量设备表面上某点周围小面积的平均温度。红外点温仪

低温点温仪——测量范围：-100-300℃中温点温仪——测量范围：600℃以下高温点温仪——测量范围：900℃以下第二十七页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023红外点温仪常用于测量物体的一个点（相对较小的面积）的温度

全辐射测温仪

单色测温仪

比色测温仪：消除比辐射率带来的误差

第二十八页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023红外热像仪具有优良的性能，但它的装置精密，价格比较昂贵，且需要制冷系统方能工作，除了一些重要设备需配备红外热像仪外，大多数工业生产中应用价格比较低廉的红外热电视。红外热电视是红外热像仪的一种。可对被检目标进行二维温度场检测。红外热电视

第二十九页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023日常巡检定期普测重点跟踪配合检修基础检修

红外检测的工作内容

第三十页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023对红外检测仪器的要求对检测环境的要求对检测周期的要求对操作方法的要求对被检测设备的要求

红外检测的基本要求

第三十一页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023对检测环境的要求①检测目标及环境温度不宜低于5℃。如果必须在低温下进行红外检测，应注意仪器自身的工作温度范围，还应考虑水汽、结冰将影响检测结果的可信度。②环境湿度不应>85％，风速不应>0.5m／s，不应有雷、雨、雾、雪。若检测中风速变大，应记录风速，必要时应对检测结果按风速加以修正。③户外设备检测宜在日出之前、日落之后或阴天情况下进行。④户内外设备检测要避免灯光的照射。⑤注意其他高温辐射体的干扰，在可能的条件下应采取遮挡措施。第三十二页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023对操作方法的要求①从全面扫描到局部精确检测②精密检测的注意事项A针对不同的检测目标选择不同的温度参照体。B检测设备发热点、正常设备的对应点及环境温度参照体的温度值时，应注意使用同一台仪器。C如进行同类设备比较时，应保持对各测点的测距、测量方向和测量高度的一致。D注意选择最合适的测温范围，使热像的温度分辨率达到最佳状态，以便于精密诊断设备的故障。E要从不同方位对热异常部位进行检测，以找出最热点的温度值。第三十三页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023表面温度判断法相对温差判断法同类比较法热谱图分析法档案分析法红外检测方法

第三十四页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023压力：均匀而垂直地作用于单位面积上的力。压力单位：牛顿/米2（N/㎡），即：帕斯卡1标准大气压（atm）=1.033工程大气压=1.013×105Pa1工程大气压（kgf/cm2）=98066.5Pa≈98KPa1毫米汞柱（mmHg）=133.322Pa1毫米水柱（mmH2O）=9.80665Pa1巴（bar）=105Pa1磅力/英寸2（bf/in2）=6894.9Pa

4.4压力监测4.4.1压力监测基础

第三十五页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023压力的表示方法

第三十六页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/20231、液柱式压力计4.4.2测压仪表

第三十七页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/20232、弹性式压力计弹性元件

弹簧管式弹性元件薄膜式弹性元件

波纹管式弹性元件：微压、低压测量

第三十八页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023弹簧管压力表

弹簧管的测压原理图第三十九页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023弹簧管压力表

第四十页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/20233、电气式压力计第四十一页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023瞬时流量：单位时间内流经某一有效截面的流体数量。

体积流量：单位时间内流过某一有效截面的流体体积。

质量流量：单位时间内流经某一有效截面的流体质量。

累积流量[总量]：在某段时间内流经有效截面的流体数量的总和。4.5流量监测4.5.1流量监测基础

第四十二页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023速度式流量计容积式流量计质量式流量计

4.5.2流量测量仪表

第四十三页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023差压式流量计

1－节流元件；2－引压管路；3－三阀组；4－差压计流量大时，差压就大，流量小时，差压就小。流量与差压的平方根成正比。

第四十四页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023容积式流量计

工作原理：流体通过流量计，就会在流量计进出口之间产生一定的压力差，流量计的转动部件（简称转子）在这个压力差作用下产生旋转，并将流体由入口排向出口，在这个过程中，流体一次次地充满流量计的“计量空间”，然后又不断地被送往出口，在给定流量计条件下，该计量空间的体积是确定的，只要测得转子的转动次数，就可以得到通过流量计的流体体积的累积值。第四十五页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023测量的精确度与流体的密度无关，测量精确度高，可达±０.１％～±０.５不受流动状态的影响广泛应用于工业生产过程的流量测量并作为流量计量的标准仪表不要求前、后直管段长度，特别适合高粘度介质的测量要求被测流体洁净，否则在流量计前应加装过滤器，这样将造成较大压损，而且对于大口径管道测量，流量计本体显得过于笨重，安装、维修均不方便第四十六页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023齿轮型容积式流量计

椭圆齿轮每转一周，就排出四份“计量空间”流体体积

第四十七页，共五十四页，2022年，8月28日2/24/2023电磁流量计

适用于测量具有导电性的液体介质的流量