船机缺陷检验与故障诊断

轮机维护与修缮——熊振林船机零件的缺陷检验

船机缺点诊断FlawDetectionandFaultDiagnosis第五章机械诊断方法与医学诊断方法的对比医学诊断方法设备诊断方法原理及特征信息X射线、超声波无损检测直接观测内部缺陷中医：望闻问切西医：望触扣听嗅听、摸、看、闻通过形貌、声音、温度、颜色、气味的变化来诊断。听心音、做心电图振动与噪声监测通过振动的大小和变化规律来诊断。量体温温度监测观测温度的变化验血验尿油液分析观测磨粒（细胞）的形态、成分等。问病史查阅技术档案资料找规律、原因、做判断等§5—1船机零件的缺陷检验一、船机零件缺陷的简易检验方法二、船机零件缺陷的无损检测一、船机零件缺陷的简易检验方法1.察看法〔直观检验〕2.听响法：敲击零件，根据零件发出的声音来判别零件有无缺陷。如：声音洪亮，阐明零件完好；声音沙哑，阐明零件内部有缺陷。缺陷：3.丈量法：分直接丈量和间接丈量。经过丈量检测零件的磨损和腐蚀情况等。运用：在船上用内径千分尺检查缸套的内径，计算圆度误差和圆柱度误差。工具：千分尺、千分表、塞尺等。公用工具〔如样板〕检查〔如活塞顶的烧蚀情况检测〕。特点：4．液压实验法：对运用中要求具有较高密封性的零件进展液压或气压实验。经过检查外表有无渗漏景象，来检查外表有无穿透性裂纹等。液压实验规范见P70。二、船机零件缺陷的无损检测〔Non-Destructive-Testing=NDT〕定义：在不破坏或根本不破坏被检查对象的前提下〔包括：外形、尺寸、性能等〕丈量其有关的参数。如丈量温度、压力、缺陷等。目前，在狭义上来说：在不破坏零件的条件下探测零件外表及内部缺陷的方法,称为无损探伤。运用：监视可控制消费过程中的质量问题产品出厂前的废品检验和用户验收检验产品在运用过程中的维护检验无损探伤的种类★常规检测方法浸透探伤磁力探伤超声波探伤射线探伤涡流探伤综合探伤★无损检测新技术〔如声发射技术、激光全息检测技术、红外检测技术、及微波检测技术等〕。1.超声波探伤〔一〕概述：利用超声波来检查金属或非金属资料零件内部缺陷的方法，称为超声波探伤。在船上的运用较广。即可检测缺陷又可检测厚度、硬度等。〔二〕超声波人耳的听觉范围〔声波频率〕：16Hz～20KHz，频率大于20KHz的声波，叫超声波。超声波的特点是：频率高，波长短，穿透力强，在介质中直线传播，遇到界面发生反射和折射。探伤用的超声波：0.4～5MHz。〔三〕探伤原理：超声波入射到构件后，假设遇到缺陷〔或两种介质的界面〕会出现折射或反射，用探头〔注：探头可以产生超声波、发射超声波和接受超声波〕接受，变成电信号，经放大显示在屏幕上，根据波形来确定缺陷的部位、大小和性质。超声波脉冲反射法探伤原理脉冲发生器接纳放大器工件缺陷TBF波形上有三个波：底面回波B、缺陷回波F和入射波T。★根据缺陷回波的位置，可判别缺陷的位置。★根据缺陷回波的高度，判别缺陷的大小。★根据波形的特征，结合零件的工艺特点，以及参照缺陷图谱，判别缺陷的有无及性质〔裂纹、气孔、杂质等〕。〔四〕种类：按超声波的产生〔压电式、机械式、磁致伸缩式〕收发方式〔单收单发式、单收发式、双收双发式〕探头〔直探头——纵波、斜探头——横波〕特点优点：适用的资料广〔金属与非金属均可〕；可显示内部缺陷〔厚度5～3000mm〕；适宜于自动化与计算机处置与显示。缺陷：对零件外表粗糙度有一定要求。存在盲区。对缺陷种类的识别较为困难。假设无外围设备，显示结果不可重现，有时结果难以解释。先进的仪器也很昂贵。2．浸透探伤法〔一〕．概述定义：利用液体的流动性、浸透性及外表裂纹的毛细管作用，将外表开口性缺陷显示出来的方法。方法：将浸透剂涂于构件的被测外表，当外表有开口缺陷时，浸透剂就浸透到缺陷中，去除外表多余的部分，涂以显象剂，在适宜光线下察看放大了的缺陷痕迹，据此来判别缺陷的种类和大小。〔二〕、浸透探伤的种类煤油白粉法着色探伤荧光探伤浸透检漏探伤方法一：煤油白粉法运用资料：浸透剂：煤油显像剂：石灰粉或白垩粉。操作方法：将清洗后的零件浸入煤油槽中或将煤油涂于零件外表，经过15～30min，把零件擦干，涂上白粉，枯燥后适当敲击或加热零件，渗入缺陷的煤油会复渗于白粉上，出现黑色痕迹。特点：简便、适用、经济，但太小的裂纹不易显示〔裂纹宽度不小于0.01mm，裂纹深度不小于0.03mm〕。方法二：着色探伤运用资料：浸透剂：有颜色〔如红色〕的溶液，显象剂：白色液体，便于察看。原理：同上。浸透时间是关键。特点：浸透力强，浸透速度快，显像时明晰醒目，洗涤性好，化学稳定性好，无腐蚀，无毒或低毒。方法三：荧光探伤浸透剂是荧光物质，当用〔水银石英灯的〕紫外线照射时，缺陷内残留的浸透剂会发出荧光，从而显示出外表裂纹。比磁粉探伤灵敏、简便、灵敏。缺陷：需求紫外线的发射安装，暗室中进展，对人体有害。浸透检漏探伤探测容器或焊缝上有无穿透性缺陷。常用方法：煤油浸透检漏。〔三〕、浸透探伤的特点优点：在NDT中本钱最低，设备简单，操作方便，适用于一切资料的外表裂纹，灵敏度比人的眼睛直接察看高5～10倍左右，显示结果直观。缺陷：仅适用于外表开口型缺陷类型，不能检测非开口性缺陷和内部缺陷。灵敏度不太高，不便于实现自动化，无深度显示。3.磁粉探伤法简称磁力探伤。广泛用于检测铁磁性资料及其构件的外表和近表层的缺陷，可检测的缺陷类型：裂纹、重叠、分层等。原理：铁磁性资料构件的外表或近表层有缺陷时磁阻大，一旦被磁化，那么会有部分磁力线外溢而构成漏磁场，它对施加到构件外表的磁粉会产生吸附作用，因此显示出缺陷的痕迹，根据磁粉的痕迹来判别缺陷的大小、取向和位置等。磁粉探伤原理磁粉探伤方法周向〔横向〕：磁化可检查平行于轴线方向的外表缺陷；纵向〔轴向〕：磁化可检查垂直于轴线方向的外表缺陷；复合磁化：同时产生纵向和周向磁力线。磁粉：较细的铁磁粉：Fe3O4周向磁化和纵向磁化复合磁化磁化电流磁化可用交、直流电进展，它们的特点：直流电磁化：穿透力大，适用于外表缺陷或近表层缺陷〔6mm〕的显示，设备复杂。交流电磁化：穿透力小，适用于外表缺陷〔集肤效应,1～2mm〕，设备简单。磁化电流常用低电压12V，大电流1000～4500A，且因零件大小不同而不同。留意点预处置：去污、取涂层、铁锈等。后处置：退磁，以免影响零件的正常任务。接反向电源，电流由大到小。小结优缺陷：优点：比浸透探伤灵敏，能探测近表层的缺陷；容易掌握、结果直观等。缺陷：仅适用于铁磁性资料的零件，无深度显示，仅对与磁力线垂直的缺陷敏感。新进展：在探伤设备上，开发了先进的旋转磁场探伤机，可一次探测显示全方位的缺陷，并可延续探伤。其次是引入了计算机技术。4．射线探伤定义：利用射线来检验零件内部缺陷的方法，称为～。原理：不同的物质对射线的吸收和衰减作用是不同的。当射线穿过密度大的物质时，被吸收的多，由于缺陷处的密度与金属本身的密度不同，因此在零件下面的底片上就会产生不同的感光度，即在底片上显示出零件内部缺陷的大小、种类、分布形状等。方法：照相法、透视法和工业射线电视法。射线的特性：特点优点：适用于一切资料，深度达500mm〔钢板〕，底片可永久保管，可展现内部缺陷的大小、外形和位置等。缺陷：射线对人体有害，缺陷的深度很难区分，本钱高〔底片、暗室。化学药品等〕，厚件的曝光时间长，零件的两面都能操作等。开展方向现有常规设备的改良〔如；减少分量和体积等〕，计算机的运用〔工业CT――计算机层析摄影技术〕，提高胶片的质量〔系列化〕，开发便携式可挪动的高能射线加速设备等。5．涡流探伤法概述利用电磁感应的原理，使被检件的外表感应出涡流，零件中存在缺陷时会改动涡流的强弱，涡流产生反作用磁场，又使检测线圈的阻抗发生变化，因此经过检测线圈的阻抗的变化，来判别缺陷的有无，这种探伤方法称为涡流探测法。阻抗可用电阻和感抗表示。该方法出现于40年代，我国50年代开场研讨。由于交流感应电流的集肤效应，所以ET法仅用于导体表层〔外表和近表层〕的缺陷检测。特点优点：属于电学丈量法，容易实现自动化和计算机化；设备可以很轻；对封锁在表层下的缺陷有很高的检测灵敏度；探伤深度比磁粉探伤所到达的深；能提供缺陷的深度信息；非接触式的检测方法等。缺陷：实际复杂；距表层较深的缺陷难检测〔集肤效应〕；缺陷显示不直观，不适用于外形复杂零件的检测；影响要素多。运用：缺陷检验、丈量资料的物理量。开展方向：计算机的运用和探头的改良〔旋转探头、扇形探头等〕。6．声发射技术60年代开展起来的方法。定义：利用加载条件下，零件内部缺陷运动时发射的弹性波来判别零件内部的缺陷。原理：力〔外、内〕——变形、裂纹——应变能下降——弹性波。特点：〔1〕不受资料限制。〔2〕动态检测。〔3〕操作简单，可大面积探测和监视缺陷活动情况。〔4〕可依声发射波的特点和诱发条件了解缺陷构成和预测其开展。〔5〕受外界干扰。运用：检查内部缺陷。7．综合探伤法〔1〕以磁粉探伤和浸透探伤检测外表缺陷；〔2〕以涡流、磁力探伤检测近表层缺陷；〔3〕以超声波探伤检测内部缺陷，找出疑点；〔4〕用射线探伤对内部疑点进展透视检查。CCS对船机零件的探伤规定：P79小结：注：表层缺陷包括：外表缺陷和近表层缺陷；序号检测方法缩写适用的缺陷类型基本特点1超声波探伤法UT内部缺陷速度快，对平面型缺陷敏感2射线探伤法RT内部缺陷直观，对体积型缺陷敏感3磁粉探伤法MT表层缺陷仅适用于铁磁性材料4渗透探伤法PT表面开口型缺操作简单5涡流探伤法ET表层缺陷适用于导体材料的构件6声发射检测法AE缺陷的萌生扩展动态监测方法§5—2船机的缺点诊断一、概述定义：对运转中的机械设备系统的技术形状进展监测、分析和判别的科学技术。缺点诊断是一种了解和掌握设备在运用过程中的形状，确定其整体或部分能否正常，早期发现缺点及其缘由，并能预告缺点开展趋势的技术。通俗的讲，就是给机器或设备“看病〞的技术。开展简介：60年代起步、70年代完善、80年代进入适用。缺点诊断是船舶自动化、无人机舱的前提，是实现形状维修的关键。目前在船舶机械中，曾经有广泛的运用。3、根本内容〔过程〕：〔1〕缺点监测〔Faultdetection〕：采集缺点信息〔2〕特征提取〔3〕缺点识别〔FaultRecognition〕：缺点方式识别〔4〕缺点趋势分析〔Faulttrending〕：缺点预测+缺点纠正〔Faultcorrection〕：视情维修缺点信息机械信息：力、压力、扭矩、转速、电流、电压、振动、声音、温度等。电磁信息：电流、电压、电磁感应密度、部分放电、导磁等。化学信息：气、液、固的信息。缺点诊断技术性能参数分析法振动分析噪声监测油液监测红外监测振动分析原理：每一零件都有本人的固有振动频率，振动特性的突变，一定是由于某种缘由引起的，经过丈量振动随时间的变化曲线〔时域曲线〕，对波形进展分析〔分析方法有：幅域分析、频域分析、时域分析等〕，找出特征信息，进展诊断〔部位和缘由〕。监测技术：振动信号的测取：配置相应的传感器。信号处置：除掉无意义又有害的波，提取机器缺点的振动信息。这是振动监测技术的中心。形状识别：参照有关振动频谱作出判别。诊断决策：确定对策，预测趋势。噪声监测噪声是不规那么振动在空气中传播引起的，从本质上讲也是振动。根据声响的差别进展诊断是古老而有常用的方法。过去是靠人耳的觉得和阅历进展，今天可以借助于仪器〔如听诊器、录音机、频谱分析仪等〕进展。实例：噪声分析在机务管理中的运用，确定吊缸时间和预测零件到达磨损极限的时间等。红外监测机械任务形状的改动普通会导致温度的改动,如轴承的损坏或光滑不良,会导致温度的升高。红外检测原理：红外线〔0.75～1000m〕是具有剧烈的热效应的辐射波，是不可见的光，物体的温度与辐射能〔功率〕有一定的关系。温度升高，热辐射增大。温度辐射能〔红外线〕红外探测器信号分析。仪器：红外热像仪、红外热电视、红外测温仪。特点：非接触测温、测温速度快、灵敏〔0.01～0.1℃〕、丈量范围宽〔－50℃～2000℃〕.运用：火车车轴的检测；锅炉的检测；高架高压线的检测、军事领域等。油液分析所谓油液分析是指搜集光滑剂,对光滑剂的性质及光滑剂中的微粒进展定性和定量分析,以判别机器任务能否正常,进展缺点诊断和预告的方法。这种方法运用很广,是目前中国船级社引荐运用的监测方法。常用的油液分析方法有:光滑剂理化性能分析(常规分析)磨粒检测〔光谱分析、铁谱分析、磁塞检测、颗粒计数〕光滑剂理化性能分析(常规分析)根据光滑剂本身性能的变化来判别磨损形状。防止因光滑不良而导致的缺点。A．原理：光滑剂的性能与机械设备的磨损形状、设备的运用寿命有着亲密的关系,可以说光滑剂性能的劣化必然会导致机械设备磨损形状的劣化,因此对光滑剂进展理化性能目的的监测,就可以到达磨损形状间接监测的目的,可以防止因光滑不良而导致的失效。经过检测油品的性质、察看其变化,是监测光滑条件改动呵斥机械磨损失效的最简单、最直接的方法。〔类似于贫血与安康的关系〕B．方法：阅历法、滤纸法、化验法。C、光滑油的理化性能目的及监测1)粘度：必检目的,对光滑形状影响最大,。2)总碱值：防止呵斥机械设备的酸腐蚀。3)水份：会呵斥油的乳化,难以构成油膜,使光滑效果变差,此外还会加速设备的腐蚀。4)闪点：表示油着火危险性的目的,决议了任务温度的高低。5)机械杂质：油中的各种沉淀物,如砂土、磨粒等,反映油品的纯真性,含量高时会加速磨损。6)其它：如灰分、残炭、水溶性酸碱等。运用时可根据实践情况,选择其中几个进展监测,到达对设备光滑条件监测的目的。光谱分析定义：利用光谱分析的方法,鉴别光滑油中磨粒的成分和数量,据此预测被监测对象的磨损形状的方法,称为光谱油料分析。原理：就是利用各种分子或原子都有本人的特定的光谱波长。根据分析时这些特征光谱能否出现及出现的强弱,来分析化学成分。如:部分元素的特征谱线波长：铜(Cu)3247埃；铁(Fe)3270埃；铅(Pb)2833埃；铝(Al)3092埃；锡(Sn)2354埃类型：光谱分析按运用可分为发射光谱分析和原子吸收光谱分析。光谱油料分析的实施★元素的来源金属元素(Fe,Ni,Al,Sn,Pb等),来自金属零件的磨损产物;污染元素(Si,Ca等),来自空气或冷却水;添加剂元素(P,S,Cl等),来自油的添加剂。★分析方法的内涵(本质)：是根据油液中元素的种类及含量,反推出磨损零件及磨损的程度。元素的种类--→磨损零件;元素的含量--→磨损的程度。★光谱分析判别规范：在通常情况下,滑油中元素的浓度值的高低,反映了磨损量的大小,可以用元素浓度值的大小及变化趋势,作为判别缺点的根据。★光谱监测技术在柴油机中的运用：光谱监测磨粒来源铁谱监测技术定义：铁谱技术(Ferrography)是利用高梯度强磁场,将光滑剂中所包含的磨粒按其粒度大小有序地堆积下来,然后借助于其它各种分析方法对磨粒进展定性和定量分析的技术。原理：将光滑剂流过一个高梯度强磁场,利用磁力把铁磁性磨粒或污染物微粒从光滑剂中分别出来,并按颗粒的大小有序地堆积,然后借助于光学或电子手段可以获得磨粒形貌、大小、浓度、成分等方面的信息。测定的内容包括:(1)磨粒的浓度,它反映了机器磨损的严重程度。(2)磨粒的大小和形貌,它反映了磨粒产生的缘由和机理,如由细微磨损产生、由疲劳磨损产生。(3)磨粒的成份,它反映了磨粒的来源,即发生磨损的零件。分类：★分析式铁谱系统，它由两部分组成:分析式铁谱仪和铁谱显微镜。★直读铁谱仪(DirectReadingFerrograph)：用来直接测定油样中磨粒的浓度和尺寸分布,只能作定量分析,但比分析式铁谱仪的定量分析准确,检测更简单、迅速、本钱低。磁塞检测利用安装在光滑系统中一个磁性探头,采集光滑油中的铁磁性磨粒,然后进展分析。特点：①是一种简单的在线监测方法;本钱低。②普通只能搜集大的磨粒,尺寸范围在25～400μm,小磨粒磁矩小,不易搜集;③当磁性探头到达饱和后,磁头就失去吸附磨粒的才干,会失去很多的信息;④探头普通要经常改换,普通25～27小时改换一次,比较繁琐;⑤这种方法普通适用于单一摩擦副的监测(如齿轮、轴承等)。颗粒计数性能参数监测〔一〕概述1、定义：经过监测机械设备的性能目的，将这些数据分析处置，并同基准参考值进展比较，得出机械运转形状的结论，从而进展缺点诊断与趋势分析的方法。所谓性能参数监测本质上是把被监测对象性能的变化同其产生的缘由联络起来的监测方法。详细方法是：测定机械设备的各项性能参数值〔如温度、压力、油耗等〕，将这些参数进展处置，然后同基准