油液监测与故障诊断课件

油液监测与故障诊断油液监测与故障诊断 教师：李建兰教师：李建兰油液监测与故障诊断 教师：李建兰1一、基本概念一、基本概念油液监测技术油液监测技术通过分析被监测设备在用润滑剂通过分析被监测设备在用润滑剂(或工作介质或工作介质)的性能变化和携带的磨损微的性能变化和携带的磨损微粒情况，获得机器的润滑和磨损状态信息，粒情况，获得机器的润滑和磨损状态信息，评价机器的工况和预测故障，并确定故障评价机器的工况和预测故障，并确定故障原因、类型和零件的技术原因、类型和零件的技术一、基本概念油液监测技术2二、油液监测技术原理二、油液监测技术原理 油液变质和油品质量劣化原因：油液变质和油品质量劣化原因：1）高温、高剪切、氧化、硝化、硫化等作用和反应高温、高剪切、氧化、硝化、硫化等作用和反应测量粘度变化、含水量、酸值、闪点变化等；测量粘度变化、含水量、酸值、闪点变化等；油品劣化程度超油品劣化程度超过一定限度，及一定限度，及时换油油。2 2）油液中添加油液中添加剂的消耗和的消耗和变质测定添加定添加剂含量含量；添加剂含量减少，及时补充添加剂含量减少，及时补充。二、油液监测技术原理 油液变质和油品质量劣化原因：3金属磨损速率金属磨损速率加速磨损加速磨损正常运行阶段正常运行阶段磨合阶段磨合阶段时间与金属磨损量的关系时间与金属磨损量的关系A AB BC C金属磨损速率加速磨损正常运行阶段磨合阶段时间与金属磨损量的关4润滑系滑系统中的颗粒来源：中的颗粒来源：n 机械设备中摩擦副做相对运动产生磨损微粒机械设备中摩擦副做相对运动产生磨损微粒 n 机械负荷、压力与温度的作用而生成微粒机械负荷、压力与温度的作用而生成微粒 n 空气和其他污染中夹带的污染物微粒空气和其他污染中夹带的污染物微粒 不同的磨损过程（跑合期、正常磨损期、严重磨损期）不同的磨损过程（跑合期、正常磨损期、严重磨损期）产生的磨粒有不同的特征（形状、尺寸、表面形貌、数产生的磨粒有不同的特征（形状、尺寸、表面形貌、数量和粒子的分布），反映不同的磨损失效类型（粘着磨量和粒子的分布），反映不同的磨损失效类型（粘着磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损等），根据颗损、磨料磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损等），根据颗粒的材料和形态不同就可以诊断出磨损部位和原因。粒的材料和形态不同就可以诊断出磨损部位和原因。润滑系统中的颗粒来源：5油液监测的内容：油液监测的内容：n 油品分析：油品分析：评价油液的化学、物理性质和添加剂评价油液的化学、物理性质和添加剂性质性质；n 磨损颗粒分析：分析机器零件磨损产生的磨屑颗粒磨损颗粒分析：分析机器零件磨损产生的磨屑颗粒测试手段包括：测试手段包括：油样理化性能分析油样理化性能分析污染度分析污染度分析铁谱分析技术铁谱分析技术光谱分析技术光谱分析技术颗粒技术颗粒技术磁塞及探测技术磁塞及探测技术气相色谱分析技术等气相色谱分析技术等 三、油液监测技术的内容三、油液监测技术的内容 三、油液监测技术的内容 61.1.油品分析油品分析（1 1）油品理化性能指标监测油品理化性能指标监测从油液本身的品质的角度出发，分析各项从油液本身的品质的角度出发，分析各项物理和化学指标是否符合标准，油品是否裂化物理和化学指标是否符合标准，油品是否裂化变质，从而推测出部分设备状态信息。变质，从而推测出部分设备状态信息。主要目的：监控油品质量，确定换油周期，保主要目的：监控油品质量，确定换油周期，保 证正常润滑。证正常润滑。1.油品分析（1）油品理化性能指标监测7典型的油液状态指标：典型的油液状态指标：粘度粘度水分含量水分含量TANTAN（总酸度）（总酸度）固体颗粒总含量固体颗粒总含量TBNTBN（总碱度）（总碱度）闪点闪点机械杂质机械杂质铜腐蚀铜腐蚀抗泡沫性抗泡沫性抗乳化性。抗乳化性。典型的油液状态指标：8理化性能监控润滑油过程：理化性能监控润滑油过程：1 1、定期抽取油样；、定期抽取油样；2 2、选定测试参数，以时间为横坐标，以测、选定测试参数，以时间为横坐标，以测试值为纵坐标，得到一条曲线；试值为纵坐标，得到一条曲线；3 3、通过曲线的突变点可以判断是否需要更、通过曲线的突变点可以判断是否需要更换润滑油或进行设备检修。换润滑油或进行设备检修。理化性能监控润滑油过程：9理化性能特征分析理化性能特征分析颜颜 色：色：反映其精制程度和反映其精制程度和稳定性，可以大致定性，可以大致估量其氧化、估量其氧化、变质和受和受污染情况染情况 闪 点点 ：反映油品蒸发性，：反映油品蒸发性，着火危着火危险性的指性的指标 总酸酸值：新油表示精制深度，或添加新油表示精制深度，或添加剂加入量；加入量；旧油表示氧化旧油表示氧化变质的程度的程度 水水 分：分：反映油膜形成、有机酸形成、添加反映油膜形成、有机酸形成、添加剂的的分解分解 理化性能特征分析颜 色：反映其精制程度和稳定性，可以大10理化性能特征分析理化性能特征分析氧化度氧化度：反映油品氧化特性反映油品氧化特性 抗腐抗腐蚀性性：温度温度过高高导致酸性物和氧化致酸性物和氧化产物物过多；多；抗氧化性添加抗氧化性添加剂分解或流失分解或流失抗泡性抗泡性 ：水分水分过多多 抗乳化性抗乳化性：水过多；：水过多；杂质混入；杂质混入；亲水基和水基和亲油基的添加油基的添加剂过多多 理化性能特征分析氧化度：反映油品氧化特性 11（2 2）污染度监测分析污染度监测分析污染：污染：润滑油中不溶于汽油、己醇和苯等溶滑油中不溶于汽油、己醇和苯等溶剂的沉淀物的沉淀物 或胶状或胶状悬浮物浮物污染主要来源：污染主要来源：1 1）在摩擦热的作用下油品本身氧化产生树脂类不溶物、）在摩擦热的作用下油品本身氧化产生树脂类不溶物、胶质、高聚物、积炭等污染杂质；胶质、高聚物、积炭等污染杂质；2 2）运动摩擦副产生的固体金属颗粒或由于设备泄漏带入）运动摩擦副产生的固体金属颗粒或由于设备泄漏带入空气中混杂的粉尘、砂石、金属碎屑等空气中混杂的粉尘、砂石、金属碎屑等危害：加速设备磨损危害：加速设备磨损 污染度的测量：颗粒计数法、红外光谱技术、铁谱技术污染度的测量：颗粒计数法、红外光谱技术、铁谱技术（2）污染度监测分析污染：润滑油中不溶于汽油、己醇和苯等溶12 2.2.磨损颗粒的监测磨损颗粒的监测 常用的磨损颗粒分析技术：常用的磨损颗粒分析技术：1 1）光谱分析法：）光谱分析法：8m 8m磨粒分析，定量分磨粒分析，定量分析，但不能获得磨粒形态的信息析，但不能获得磨粒形态的信息2 2）铁谱分析法：）铁谱分析法：100m100m100m磨粒分析，直接磨粒分析，直接对磨粒的大小、数量和形态的观测对磨粒的大小、数量和形态的观测 2.磨损颗粒的监测 常用的磨损颗粒分析技术：13油样分析技术油样分析技术光谱分析法光谱分析法铁谱分析法铁谱分析法磁塞检测法磁塞检测法色谱分析法色谱分析法油样分析技术光谱分析法14根据润滑油中各种元素吸收或发射光谱的不同，根据润滑油中各种元素吸收或发射光谱的不同，来判断油中磨粒的成分和含量，并判断相应零件的来判断油中磨粒的成分和含量，并判断相应零件的磨损状态磨损状态 发射光谱仪原理：发射光谱仪原理：不同元素原子核外电子轨道所具有的能级不同，不同元素原子核外电子轨道所具有的能级不同，受激发后放出的光辐射都具有与该元素相对应的特受激发后放出的光辐射都具有与该元素相对应的特征波长。征波长。根据不同波根据不同波长上的上的谱线就能知道是什么元就能知道是什么元素，根据素，根据谱线的的强强弱判断出元素的含量弱判断出元素的含量 （1 1）油样光谱分析技术油样光谱分析技术（1）油样光谱分析技术 15 原子发射光谱示意图原子发射光谱示意图 原子发射光谱示意图16原子吸收光谱仪工作原理原子吸收光谱仪工作原理原子吸收光谱仪工作原理17（2 2）油品铁谱分析油品铁谱分析 在高梯度强磁场的作用下，将机器磨在高梯度强磁场的作用下，将机器磨擦副产生的磨粒从油样中分离出来，按其擦副产生的磨粒从油样中分离出来，按其粒度大小依次排列沉淀到一块透明玻璃基粒度大小依次排列沉淀到一块透明玻璃基片上或玻璃管中，然后用各种手段观察或片上或玻璃管中，然后用各种手段观察或测量，以获得磨损过程的各种信息测量，以获得磨损过程的各种信息（2）油品铁谱分析 在高梯度强磁场的作用下，将机器磨擦18铁谱仪类型：铁谱仪类型：分析式：分析式：油油样中的磨粒在重力、浮力、油的粘中的磨粒在重力、浮力、油的粘滞力和磁滞力和磁场力的作用下，按尺寸大小力的作用下，按尺寸大小沉沉积在玻璃基片上，并沿磁力在玻璃基片上，并沿磁力线方向方向排列成排列成键状，状，经过除油和固定除油和固定处理，理，制成制成铁谱图片片 直接式：直接式：在线式在线式旋转式旋转式 铁谱仪类型：19分析铁谱仪的工作原理分析铁谱仪的工作原理分析铁谱仪的工作原理20铁谱仪类型：铁谱仪类型：分析式：分析式：直接式：直接式：在分析式在分析式铁谱仪的基的基础上研制上研制，是一是一种从种从润滑油中分离并滑油中分离并检测磨粒的定量磨粒的定量分析分析仪器器 在线式在线式旋转式旋转式 铁谱仪类型：21直读铁谱仪原理图直读铁谱仪原理图 直读铁谱仪原理图 22铁谱仪类型：铁谱仪类型：分析式：分析式：直接式：直接式：在线式：在线式：安装在机器上，定期直接安装在机器上，定期直接显示示润滑油中滑油中的磨粒的磨粒浓度度。由探由探测器和分析器两部器和分析器两部分分组成成。通过。通过表面感表面感应式式电容容传感器感器测量出磨粒量出磨粒浓度，并度，并给出磨粒的尺寸出磨粒的尺寸分布状况分布状况 旋转式旋转式 铁谱仪类型：23铁谱仪类型：铁谱仪类型：分析式：分析式：直接式：直接式：在线式：在线式：旋转式旋转式：油样滴到旋转磁台中心处上，在离心油样滴到旋转磁台中心处上，在离心力作用下油液向四周流散，油样中的力作用下油液向四周流散，油样中的磨粒在环形高梯度强磁场的作用下以磨粒在环形高梯度强磁场的作用下以同心圆环的形式沉积在玻璃基片上，同心圆环的形式沉积在玻璃基片上，制成一铁谱片。制成一铁谱片。铁谱仪类型：24（3 3）磁塞与探测技术）磁塞与探测技术利利用用设设置置在在油油路路系系统统中中的的磁磁性性元元件件（磁磁塞塞）拦拦截和吸附油液中的铁磁性磨粒。截和吸附油液中的铁磁性磨粒。磁塞技术分类：磁塞技术分类：1 1）定定期期将将磁磁塞塞从从油油路路中中取取出出，测测量量所所捕捕获获磨磨粒粒的的量量，用显微镜检查磨粒的粒度和形状；用显微镜检查磨粒的粒度和形状；2 2）在在磁磁塞塞中中装装传传感感器器将将捕捕获获的的磨磨粒粒量量转转换换成成电电信信号号，此电信号与捕获的铁磁性磨粒总量成正比，此电信号与捕获的铁磁性磨粒总量成正比，（3）磁塞与探测技术利用设置在油路系统中的磁性元件（磁塞25（4 4）色谱分析）色谱分析 又叫层析法，是一种物理分离技术又叫层析法，是一种物理分离技术 分离原理：使混合物中各组分在固定相和流动分离原理：使混合物中各组分在固定相和流动相间进行分配。当流动相中的混合相间进行分配。当流动相中的混合物经过固定相时，就会与固定相发物经过固定相时，就会与固定相发生相互作用，在同一推动力作用下生相互作用，在同一推动力作用下不同组分在固定相中的滞留时间有不同组分在固定相中的滞留时间有长有短，从而按先后次序从固定相长有短，从而按先后次序从固定相中流出。中流出。（4）色谱分析 又叫层析法，是一种物理分离技术 26液相色谱：液体为流动相液相色谱：液体为流动相气相色谱：气体为流动相气相色谱：气体为流动相电力系统中常用气相色谱法。电力系统中常用气相色谱法。通通过溶解在油中的溶解在油中的烃类和一氧化碳、二氧化和一氧化碳、二氧化碳等气体（潜伏性碳等气体（潜伏性过热和放和放电性故障性故障产生的生的气体）来分析判断气体）来分析判断设备故障故障 油液监测与故障诊断课件27技术应用技术应用磨损状况分析磨损状况分析：光谱技术光谱技术铁谱技术铁谱技术磁塞检测技术磁塞检测技术油油品品性能分析：性能分析：红外光外光谱分析分析 色色谱分析分析 技术应用磨损状况分析：光谱技术28油液监测分析实例油液监测分析实例 油液监测油液监测 设备隐患设备隐患 固体颗粒物固体颗粒物酸值超标酸值超标（带电液伺液伺服服阀的汽的汽轮机旁路系机旁路系统抗燃油回油抗燃油回油滤网前取油滤网前取油样）样）（1 1）前置级过滤器堵塞，伺服阀不）前置级过滤器堵塞，伺服阀不工作；工作；（2 2）固体污染物堵塞喷咀、固定截）固体污染物堵塞喷咀、固定截流口，造成伺服阀误动；流口，造成伺服阀误动；（3 3）固体污染物卡堵在阀芯与阀套、）固体污染物卡堵在阀芯与阀套、拔叉与阀芯间隙中，伺服阀动拔叉与阀芯间隙中，伺服阀动态特性变化或失效；态特性变化或失效；（4 4）阀体腐蚀失效）阀体腐蚀失效 油液监测分析实例 油液监测 设备隐患 固体颗粒物酸值超标（129红外温度监测与诊断 红外温度监测与诊断 30红外监测技术红外监测技术通过接收物体发出的红外辐射，测出物体表通过接收物体发出的红外辐射，测出物体表面温度及温度场分布，并将其热像（设备表面红面温度及温度场分布，并将其热像（设备表面红外辐射强度分布的可见图像）显示在荧光屏上重外辐射强度分布的可见图像）显示在荧光屏上重现物体表面的温度分布情况，从而判断物体表面现物体表面的温度分布情况，从而判断物体表面的发热情况的发热情况 红外成像诊断红外成像诊断通过对运行设备温度场的空间分布特征分析通过对运行设备温度场的空间分布特征分析和热像图谱的研究，提出设备故障或事故隐患的和热像图谱的研究，提出设备故障或事故隐患的性质、故障点和严重程度性质、故障点和严重程度一、概述一、概述红外监测技术一、概述31红外监测与诊断技术在火电厂的应用：红外监测与诊断技术在火电厂的应用：电气开关电气开关输电线路输电线路变压器套管变压器套管控制线路（弱电系统）控制线路（弱电系统）励磁机碳刷励磁机碳刷设备保温等设备保温等 红外监测与诊断技术在火电厂的应用：32优点：优点：n操作安全操作安全（不接触）（不接触）n灵敏度高灵敏度高（0.10.1）n诊断效率高诊断效率高（响应速度可以高达纳秒响应速度可以高达纳秒）n测温范围广测温范围广（摄氏负几十度直至千度以上摄氏负几十度直至千度以上）n空间分辨率高空间分辨率高（测器的瞬时视场很小测器的瞬时视场很小）缺点：缺点：n标定困难标定困难（辐射系数辐射系数、环境影响环境影响）n设备内部热状态难以确定设备内部热状态难以确定n使用不便使用不便 （有些有些热像像仪的探的探测器需要致冷器需要致冷 ）n价格昂价格昂贵 优点：33二、红外温度检测基本原理二、红外温度检测基本原理 红外辐射（红外线、热辐射）介于可见光红外辐射（红外线、热辐射）介于可见光区和微波之间的电磁辐射，波长区和微波之间的电磁辐射，波长0.750.751000m1000m近红外波段近红外波段波长为波长为0.750.751.5m1.5m中红外波段中红外波段波长为波长为1.51.56.0m6.0m远红外波段远红外波段波长为波长为6.06.040m40m极极远红外波段外波段波波长大于大于40m40m 二、红外温度检测基本原理 红外辐射（红外线、热辐射）介于34图31 电磁波谱图31 电磁波谱351 1、基本物理量和辐射定律、基本物理量和辐射定律（1 1）黑体）黑体入射入射辐射能投射到射能投射到一一物体表面物体表面时，发生，发生吸收、吸收、反射、反射、透透射，三者之和射，三者之和为1 1 黑体黑体一个理想的物体，能全部吸收投射到一个理想的物体，能全部吸收投射到其表面上的入射辐射（即其表面上的入射辐射（即=1=1），且所吸收的），且所吸收的红外线能量与发射的红外线能量相等，并且红红外线能量与发射的红外线能量相等，并且红外线的吸收率、辐射率与表面温度及波长无关外线的吸收率、辐射率与表面温度及波长无关1、基本物理量和辐射定律（1）黑体36（2 2）辐射强度）辐射强度I I点辐射源在给定方向小立体角内的辐射功点辐射源在给定方向小立体角内的辐射功率率(又称辐射通量又称辐射通量)与该小立体角之比的极限值与该小立体角之比的极限值描述点源描述点源发射功率射功率对于空于空间分布特性的物理量分布特性的物理量 测量量辐射射强强度度时，要把探，要把探测器器对准所需的方向准所需的方向（大多数大多数辐射源在各方向上的射源在各方向上的辐射功率不同射功率不同）（2）辐射强度I37（3 3）辐射率射率 物体的物体的实际辐射射强强度和同温度下黑体度和同温度下黑体辐射射强强度之比度之比值描述物体描述物体辐射或吸收射或吸收红外的能力外的能力表示表示实际物体物体辐射的本射的本领与黑体与黑体辐射接近程度射接近程度 实际物体物体辐射率的射率的测定比定比较困困难 （3）辐射率 38（4 4）基基尔尔霍夫（霍夫（KirchhoffKirchhoff）定律）定律 物体物体辐射射红外外线的能力正比于其本身吸收的能力正比于其本身吸收红外外线的能力，任何一个物体的的能力，任何一个物体的红外外辐射能密射能密度可表示度可表示 增加物体增加物体辐射射红外外线能力的常用方法就是使它能力的常用方法就是使它的表面具有最小反射的表面具有最小反射红外外线的能力的能力 （4）基尔霍夫（Kirchhoff）定律 39（5 5）斯蒂芬斯蒂芬玻耳玻耳兹曼定律曼定律 物体物体红外外辐射射总功率与其自身的功率与其自身的热力学温力学温度的四次方成正比度的四次方成正比 物体表面温度愈高，物体表面温度愈高，辐射的射的红外能量愈大外能量愈大 （5）斯蒂芬玻耳兹曼定律 40（6 6）普朗克定律普朗克定律 波波长表示的黑体光表示的黑体光谱辐射出射度随波射出射度随波长和和物体温度的物体温度的变化而化而变化化 温度越低，温度越低，辐射出射度射出射度总量越集中在量越集中在长波范波范围温度越高温度越高，则集中在短波范集中在短波范围 （6）普朗克定律 41（7 7）维恩位移定律恩位移定律黑体黑体红外外辐射的波射的波长与与辐射能量射能量之关系之关系（对应于于辐射射能能量量最最大大的的波波长称称为辐射射的的峰峰值波波长maxmax)温度升高，峰温度升高，峰值波波长变短短 电力力设备一一般缺陷温度低于般缺陷温度低于500K500K，应选择波波长为8 8 14m 14m的工作波的工作波长 （7）维恩位移定律42（8 8）郎伯余弦定律郎伯余弦定律 黑体在任意方向上的黑体在任意方向上的辐射射强强度与度与观测方向方向相相对于于辐射表面法射表面法线夹角的余弦成正比角的余弦成正比 实际做做红外外检测时应尽可能尽可能选择在被在被测表面法表面法线方向方向进行行 （8）郎伯余弦定律 432 2、选择红外检测仪器的基本原则、选择红外检测仪器的基本原则（1 1）接收辐射信号最大原则）接收辐射信号最大原则 n高温目标用高温目标用3 35m5m，低温目标用，低温目标用8 814m 14m n沿法线方向沿法线方向（2 2）辐射对比度最大原则）辐射对比度最大原则 选择合适的选择合适的红外外热像像仪中心响应波长中心响应波长 2、选择红外检测仪器的基本原则（1）接收辐射信号最大原则 443 3、红外检测仪器的影响因素、红外检测仪器的影响因素（1 1）发射率的影响）发射率的影响 发射率修正发射率修正（2 2）背景辐射）背景辐射 目标充满检测仪器的视场目标充满检测仪器的视场、避开阳光、避开阳光、合适的检测距离和仪器视场角合适的检测距离和仪器视场角（3 3）环境介质）环境介质（气体、尘埃、烟雾气体、尘埃、烟雾）选择工作波段、选择工作波段、窥管管、调整整发射率射率 3、红外检测仪器的影响因素（1）发射率的影响 45三、红外热成像及典型故障识别三、红外热成像及典型故障识别 红外热成像红外热成像对物体表面发出的电磁辐射进行非接对物体表面发出的电磁辐射进行非接触式测量，被测的辐射量与物体温度触式测量，被测的辐射量与物体温度成比例。从观察者角度重现设备红外成比例。从观察者角度重现设备红外辐射的物理过程为红外热成像辐射的物理过程为红外热成像红外外热像像仪将将红外外辐射分布射分布转换成可成可观察的物理察的物理量（温度）或可量（温度）或可见光光图像（像（热像）的像）的器件或器件或仪器器三、红外热成像及典型故障识别 红外热成像对物体表面发出的46黑白热像黑白热像在热像上用不同的灰度表示不同的红外在热像上用不同的灰度表示不同的红外辐射能量密度辐射能量密度亮的地区代表红外辐射能量密度大、温度高亮的地区代表红外辐射能量密度大、温度高暗的地区代表红外辐射能量密度小、温度低暗的地区代表红外辐射能量密度小、温度低彩色热像彩色热像在热像上用不同彩色表示不同的红外相在热像上用不同彩色表示不同的红外相射能量密度射能量密度黑白热像在热像上用不同的灰度表示不同的红外辐射能量密度47红外热像强度标准红外热像强度标准 组织组织 测量值与正常值比较测量值与正常值比较 程度程度 EPRIEPRI 10100 0F F1501500 0F F轻度轻度 16 160 0F F50500 0F F 中度中度 51 510 0F F1001000 0F F 重度重度 101 1010 0F F 危险危险美国军方美国军方 18180 0F F44440 0F F可接受可接受 45 450 0F F71710 0F F重要重要 72 720 0F F1251250 0F F 强制强制 126 1260 0F F立即立即欧洲标准化组欧洲标准化组织 18180 0F F轻度轻度19190 0F F63630 0F F中度中度63630 0F F1351350 0F F 重度重度 136 1360 0F F 危险危险红外热像强度标准 组织 测量值与正常值比较 程度 100F481 1、红外热像仪诊断设备故障类型、红外热像仪诊断设备故障类型（1 1）导体接触不良故障）导体接触不良故障（主要（主要过热缺陷缺陷形式）形式）原因：原因：接触接触电阻增大将部分阻增大将部分电能能转化成化成热能能以以热量的形式量的形式释放出来，放出来，导致致设备及及连接件温度升高接件温度升高故故障障点点：焊焊接接接接头头、引引线线连连接接、动动静静触触头头、闸闸刀口与触片等处刀口与触片等处1、红外热像仪诊断设备故障类型（1）导体接触不良故障（主要49（2 2）漏磁和漏磁和涡流故障流故障 原因：原因：具有磁回路的高具有磁回路的高压电气气设备，由于漏磁，由于漏磁、绝缘破破损，引起短路，引起短路环流和流和铁损增大，增大，导致致铁制箱体制箱体涡流流发热或或铁芯局部芯局部过热 特点特点：以以环流或流或涡流中心流中心为最高温度的最高温度的过热区区 故障：故障：发电机和电动机定子铁芯过热；发电机和电动机定子铁芯过热；变变压压器器、电电抗抗器器、电电压压互互感感器器和和电电流流互互感器铁芯片间短路；感器铁芯片间短路；变压器和电抗器箱体涡流发热等变压器和电抗器箱体涡流发热等 （2）漏磁和涡流故障 50（3 3）设备内部内部绝缘故障故障 原因：原因：高高压电气气设备的内部的内部绝缘由于密封不良，由于密封不良，进水水受潮，受潮，绝缘介介质老化，介老化，介质损耗增大，耗增大，导致致电气气绝缘性能下降，甚至局部放性能下降，甚至局部放电或或击穿穿 特征：特征：设备整体性整体性发热，上高下低，上高下低的的热场分布；分布；改改变负荷的情况下外部荷的情况下外部红外外热像无明像无明显变化化 故障：故障：发电机定子主绝缘劣化、脱壳与击穿；发电机定子主绝缘劣化、脱壳与击穿；变压器套管或避雷器受潮；变压器套管或避雷器受潮；高高压油断路器受潮或油油断路器受潮或油质劣化劣化等等 （3）设备内部绝缘故障 51（4 4）电压分布异常和泄漏分布异常和泄漏电流增大故障流增大故障 一些一些高高压电气气设备内部故障本身并不会内部故障本身并不会产生生过热，但但可改可改变其正常运行其正常运行时的的电压分布或泄漏分布或泄漏电流，在流，在设备外表面外表面产生异常的特征性生异常的特征性热场分布分布 避雷器避雷器（4）电压分布异常和泄漏电流增大故障 52（5 5）油浸油浸电气气设备缺油故障缺油故障油浸高油浸高压电气气设备，因漏油而造成缺油或假油位。，因漏油而造成缺油或假油位。由于油面上下介由于油面上下介质热物性参数差异物性参数差异较大、在大、在设备外表外表可可产生与油位生与油位对应的明的明显温度梯度。温度梯度。油断路器、耦合油断路器、耦合电容器、容器、电流互感器、流互感器、电压互感器、互感器、变压器套管与油枕器套管与油枕等等（5）油浸电气设备缺油故障53（6 6）锅炉炉 n火焰监测（锅炉炉膛灭火或燃烧不正常）；火焰监测（锅炉炉膛灭火或燃烧不正常）；n耐火材料及保温层破损；耐火材料及保温层破损；n烟温监测，可及时发现锅炉堵灰；烟温监测，可及时发现锅炉堵灰；n炉管堵塞、结垢（例如水冷壁管子堵塞）；炉管堵塞、结垢（例如水冷壁管子堵塞）；n热气泄漏；热气泄漏；n安全安全阀泄漏等泄漏等 （6）锅炉 54（7 7）热力系力系统破破损及漏及漏热故障故障 n阀门或接或接头泄漏泄漏 ；n冷凝器回流管堵塞、冷凝器回流管堵塞、变窄窄 ；n地下管道泄漏地下管道泄漏 ；n凝汽器泄漏等凝汽器泄漏等 ；（7）热力系统破损及漏热故障 55四、典型红外装置四、典型红外装置 1.1.1 1、红外辐射测温仪、红外辐射测温仪 2.2.红外探测器接收目标辐射并转变成电信号红外探测器接收目标辐射并转变成电信号 目目标标显显示示器器光学系统光学系统红外探测器红外探测器微电机微电机调制盘调制盘放放大大器器四、典型红外装置 1、红外辐射测温仪 目光学系统红外探测器微56光机扫描热像仪原理图光机扫描热像仪原理图1被测物体被测物体2光学聚焦系统光学聚焦系统3行扫描镜行扫描镜4帧扫描镜帧扫描镜5红外探测器红外探测器6信号处理器信号处理器7视频显示器视频显示器光机扫描热像仪原理图57红外热像仪一般分为：红外热像仪一般分为：光机扫描热像仪光机扫描热像仪焦平面阵列热像仪焦平面阵列热像仪红外热电视红外热电视 红外热像仪一般分为：58（1 1）光机扫描热像仪）光机扫描热像仪组成：组成：光学聚焦系统、行扫描镜、帧扫描镜、光学聚焦系统、行扫描镜、帧扫描镜、红红外探测器、电子信号处理器和视频显示器外探测器、电子信号处理器和视频显示器红外辐射红外辐射聚焦系统聚焦系统行扫描镜和帧扫描镜行扫描镜和帧扫描镜红外探测器（液氮冷却）红外探测器（液氮冷却）红外探测器红外探测器转变成电信号转变成电信号可见图像可见图像（1）光机扫描热像仪组成：光学聚焦系统、行扫描镜、帧扫描镜59（2 2）焦平面阵列热像仪）焦平面阵列热像仪n没有没有光机光机扫描系描系统n非制冷非制冷 （2）焦平面阵列热像仪没有光机扫描系统60（3）红外热电视（热释电摄像管成像装置）红外热电视（热释电摄像管成像装置）组成：组成：成像镜头，热释电摄像管、摄象机电路、成像镜头，热释电摄像管、摄象机电路、显示器和温度标定电路。显示器和温度标定电路。红外辐射红外辐射热释电摄像管（热释电摄像管（PEVPEV）热图像热图像转变成视频信号转变成视频信号（3）红外热电视（热释电摄像管成像装置）组成：成像镜头，热61典型的设备红外热成像典型的设备红外热成像 典型的设备红外热成像 62油液监测与故障诊断课件63油液监测与故障诊断课件64油液监测与故障诊断课件65油液监测与故障诊断课件66油液监测与故障诊断课件67泄漏监测与诊断泄漏监测与诊断泄漏监测与诊断68一、泄漏分类一、泄漏分类 1 1、按泄漏物质分：气态、液态、固态、按泄漏物质分：气态、液态、固态2 2、按介质泄漏量分：渗漏、滴漏、喷漏、按介质泄漏量分：渗漏、滴漏、喷漏 3、按泄漏部位分：本体泄漏、密封泄漏按泄漏部位分：本体泄漏、密封泄漏 4、按按泄泄漏漏介介质质流流向向分分：向向外外泄泄漏漏、向向内内泄泄漏漏、内部泄漏内部泄漏5 5、按泄漏发生频率分：突发性、渐进的、按泄漏发生频率分：突发性、渐进的 一、泄漏分类 1、按泄漏物质分：气态、液态、固态691 1、材料失效材料失效n腐腐蚀（晶晶间腐腐蚀、应力腐力腐蚀 ）、n磨磨损（流流动受阻及方向改受阻及方向改变处）处）n裂裂纹 2 2、密封失效、密封失效制造质量差、安装不正确、密封件老化、被腐蚀、磨损制造质量差、安装不正确、密封件老化、被腐蚀、磨损3 3、人为因素、人为因素麻痹疏忽、管理不善、麻痹疏忽、管理不善、违章操作章操作二、泄漏原因二、泄漏原因（存在（存在压差差）二、泄漏原因（存在压差）701 1、液压法：容器内充一定压力的油或水、液压法：容器内充一定压力的油或水2 2、皂泡法：容器内充气体，外壁或焊缝上涂抹肥皂液、皂泡法：容器内充气体，外壁或焊缝上涂抹肥皂液3 3、气泡法：容器内充入一定压强的气体后浸入水中、气泡法：容器内充入一定压强的气体后浸入水中4 4、氨、氨显色法色法：容器内充二氧化碳，外部用氨气指示容器内充二氧化碳，外部用氨气指示5 5、超声波超声波检漏法漏法 6 6、氦氦质质谱谱检检漏漏：氦氦通通过漏漏孔孔被被吸吸入入质谱室室，根根据据氦氦离离子流子流强强度判断被度判断被检容器漏孔大小容器漏孔大小 7 7、红外外线检漏法漏法 二、泄漏原因二、泄漏原因二、泄漏原因71三、超声波基本性质三、超声波基本性质 声波声波（弹性波性波 ）机械振机械振动在在弹性体中的性体中的传播播声波振声波振动传播播时，只有能量的，只有能量的传输而无而无质量的量的传递波波动中中前前进的的只只是是波波，振振动质点点并并不不随随波波而而移移动，只是在自己的平衡位置附近振只是在自己的平衡位置附近振动超声波（超声波（f 20kHzf 20kHz）超声波超声波检测中，常用的中，常用的频率范率范围为0.40.45MHz 5MHz 三、超声波基本性质 声波（弹性波）机械振动在弹性体中的72 超声波的基本波形超声波的基本波形 超声波的基本波形73（1 1）声速）声速 超超声声波波在在介介质质中中传传输输的的速速度度即即介介质质的的声声速速，表表示示一一秒秒钟钟超超声声波波等等相相位位面面所所通通过过的的距距离，与介质的密度和弹性性质有关。离，与介质的密度和弹性性质有关。超超声声波波传传播播速速度度与与介介质质本本身身的的温温度度、弹弹性性模模量、密度、泊松比、硬度等特性相关。量、密度、泊松比、硬度等特性相关。常温下：空气中的声速约为常温下：空气中的声速约为334m/s334m/s 水中的声速约为水中的声速约为1440m/s1440m/s（1）声速 超声波在介质中传输的速度即介质的声速，表示一74 超超声声波波在在传播播过程程中中，其其波波束束以以某某一一扩散散角角从从声声源源辐射射出出去去（与与声声源源的直径的直径D D、波、波长有关有关 ）n 波波束束的的半半扩散散角角越越小，其指向特性越好小，其指向特性越好n 声声源源直直径径一一定定时，频率率越越高高（波波长越越短短），指指向特性越好向特性越好 超声波束的指向性超声波束的指向性（2 2）指向特性）指向特性 超声波束的指向性（2）指向特性 75（3 3）超声波用于检漏的原因）超声波用于检漏的原因n超声波具有指向性，可追寻出产生源位置；超声波具有指向性，可追寻出产生源位置；n超声波很容易作阻隔或遮蔽，容易确认出产生源；超声波很容易作阻隔或遮蔽，容易确认出产生源；n噪音与超声波频率范围不同，可使用于噪音环境；噪音与超声波频率范围不同，可使用于噪音环境；n超声波的变化可预知潜在的故障；超声波的变化可预知潜在的故障；n超声波仪器操作简单超声波仪器操作简单（3）超声波用于检漏的原因超声波具有指向性，可追寻出产生源位761 1）压力压力/真空系统：真空系统：漏孔产生空载超声波；漏孔产生空载超声波；2 2）转动机械润滑不当、过载造成磨损时伴有空载超声波）转动机械润滑不当、过载造成磨损时伴有空载超声波3 3）电弧、爬电和电晕放电伴有空载超声波）电弧、爬电和电晕放电伴有空载超声波压力压力/真空系统示意图真空系统示意图（a）（b）压力/真空系统示意图（a）（b）77超声波检漏仪原理图超声波检漏仪原理图功率放大功率放大外差调频外差调频滤波器滤波器耳机耳机放大放大A/D存存储储显示显示放大器放大器传感器传感器真真空空泄泄漏漏部部位位超声波检漏仪探头，将接收到的空载超声波信号超声波检漏仪探头，将接收到的空载超声波信号换换为人耳可听见的声波信号为人耳可听见的声波信号由专用的耳机和仪器显示由专用的耳机和仪器显示 超声波检漏仪原理图功率放大外差调频滤波器耳机放大A/D存储显78四、氦质谱检漏原理四、氦质谱检漏原理 基本原理：基本原理：质谱分析室（真空）：电离盒中气体分子受到由炽质谱分析室（真空）：电离盒中气体分子受到由炽热灯丝发射出来的电子流的轰击热灯丝发射出来的电子流的轰击带正电荷的离带正电荷的离子子负电场吸引飞向引出板（负电场吸引飞向引出板（磁磁场作用下将按作用下将按圆形形轨道运道运动 ）根据根据质荷比分离成很多束离子流荷比分离成很多束离子流（质谱 ）产生离子流的生离子流的讯号号输出出 四、氦质谱检漏原理 基本原理：79正离子飞向引出板正离子飞向引出板 正离子飞向引出板80离子束运动轨迹离子束运动轨迹离子流讯号输出离子流讯号输出 离子束运动轨迹 离子流讯号输出81（1 1）喷吹法：喷吹法：将被检容器抽空并和仪器连接，用氦气流将被检容器抽空并和仪器连接，用氦气流在待检焊缝上喷吹在待检焊缝上喷吹（2 2）氦罩法：氦罩法：把待把待检容器容器焊缝用氦气罩分段罩起来，然用氦气罩分段罩起来，然后把罩内抽成真空，再充入氦气后把罩内抽成真空，再充入氦气（3 3）吸氦法：吸氦法：将被将被检容器抽空后充入一定气容器抽空后充入一定气压的氦气，的氦气，用与用与仪器相器相连的特制吸嘴在的特制吸嘴在焊缝上探索，当吸嘴上探索，当吸嘴对着漏着漏孔孔时，从漏孔漏出的氦气被吸嘴吸，从漏孔漏出的氦气被吸嘴吸进仪器器（4 4）探漏盒法探漏盒法 ：将探漏盒扣将探漏盒扣紧在在焊缝上，将盒内抽空，上，将盒内抽空，在与盒相在与盒相对的另一表面的另一表面喷吹氦气流吹氦气流 氦氦质谱检漏方法漏方法 氦质谱检漏方法 82五、典型泄漏故障五、典型泄漏故障 1、真空系统泄漏真空系统泄漏（密封、磨损）（密封、磨损）法兰、汽封、管道、阀门、门杆、焊缝等处法兰、汽封、管道、阀门、门杆、焊缝等处 2、锅炉泄漏锅炉泄漏（磨损、热应力）（磨损、热应力）“四管爆漏四管爆漏”、热气泄漏气泄漏3、变压器泄漏变压器泄漏 变压器套管器套管头部、部、储油柜的隔膜、安全气道的玻油柜的隔膜、安全气道的玻璃、璃、焊缝砂眼以及密封面等砂眼以及密封面等 五、典型泄漏故障 1、真空系统泄漏（密封、磨损）834、发电机漏氢发电机漏氢 密封、操作密封、操作不当不当 （油油压调节不当不当 、密封油密封油源切至源切至压力力润滑油不及滑油不及时等）等）5、加热器泄漏加热器泄漏 加加热器器铜管加工的管加工的应力腐力腐蚀；铜管在蒸汽冲管在蒸汽冲击下振下振动的的疲疲劳腐腐蚀；高高压加加热器疏水管磨器疏水管磨损6、避雷器泄漏避雷器泄漏7 7、断路器泄漏、断路器泄漏 8 8、冷却器泄漏、冷却器泄漏 等等4、发电机漏氢 84