设备精细化管理课件1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,企业设备全面精细化管理,报告人,:,（研究员）,中国设备管理协会设备诊断工程技术中心主任,中国机械工程学会设备维修分会,监测诊断学术委员会,副主任委员,2024/9/14,1,相关信息：,中国设备管理协会设备诊断工程技术中心；,长期从事监测诊断产品的研究设计生产及经营；,1996,年,2000,年为全国,180,余机务段配套设备状态修仪器设备；,2001,年,2003,年为铁道部、局、分局、机务段研制四级设备管理系统。,2004,年,2006,年与上海铁路局、济南铁路局合作研发“内燃机车涡轮增压器故障检测系统”。,2007,年,2009,年与上海铁路局、济南铁路局合作研发“内燃机车涡轮增压器在线故障检测系统”。劣,2024/9/14,2,2024/9/14,3,一、前言,国内企业设备的状态管理正在经历从感性到理性、从感观到量化、从粗放到精细的演变。,不同行业、不同企业在设备的状态管理方面的方式、方法存在较大的区别。,无法强制要求某企业必须采取某种设备状态管理模式，但可以通过不断改进，使现有模式更加有利于企业设备的状态管理。,在管理模式不断演变的背后实际上是以科技进步为前提的设备管理人员管理思想的不断变化。,2024/9/14,4,2024/9/14,5,2024/9/14,6,2024/9/14,7,设备状态管理理念及其技术对策,1,，经验型预防管理,在大量设计经验及使用经验的基础上制订并执行一系列设备维保制度。这些制度的执行很大程度上保证了设备的安全运行，但仍然有不符合统计规律的漏网之鱼，给企业设备的安全运行带来风险，甚至是较大的故障及相关损失。,早期的经验型预防管理对经验型人才的依赖比较重，后随着各类点检仪器仪表的不断应用对经验型人才的依赖程度逐渐降低。同时经验型预防管理的实际水平也在随着点检手段的进步而逐步提高。,2024/9/14,8,提高管理水平的对策,：,各类适用的点检仪器将是提高经验型预防管理水平的重要技术手段。,工矿企业中有关温度、振动、无损检测、电气诊断等方面的点检仪器仪表的应用非常普遍。,2024/9/14,9,2,，学术型预知管理,在大量检测诊断仪器仪表发展及应用的基础上，设备状态管理人员逐步向行业专家演变，全国各行业的众多企业都培养出了具有相当专业水平的设备状态检测与诊断的专家。,这些专家具有丰富的设备现场诊断、故障识别的技能，这些行业专家型管理人员的出现使得设备状态管理的学术氛围不断提高,。,在这种管理模式下企业设备管理人员最容易出成果，个人技能和某项专业素质的提高也将最为迅速。,2024/9/14,10,2024/9/14,11,3,，,工业化应用型管理,在经历了经验型管理、学术型数字化管理的长期积累后，我们的企业设备管理人员逐步对设备的安全运行有了更准确的控制能力。,如何逐步探索把人从看护设备的劳动中解脱出来，才能最终达到管理,不断提高劳动生产率的目的。把专家的知识固化到监测诊断仪器系统中，甚至直接将监测诊断系统改装、设计到生产设备中，完全实现生产设备状态的在线智能监控。,2024/9/14,12,2024/9/14,13,4,，企业设备状态及安全管理的重要性,企业中各种风机机组、空压机机组、水泵、吐丝机、轧机等设备是重要的动力或生产设备，这些设备的安全有效运行是企业设备管理的重要内容之一。,根据企业设备管理的目标、人员配置、资金情况、空间及物理情况等因素制订适宜的管理方法可以提高重点设备的安全性、可靠性。,重点设备的,精细化状态管理,是各类生产型企业在设备管理向现代化迈进过程中必须重视的课题之一。,2024/9/14,14,题外，除了设备之外，厂房、桥梁等建筑物的监测也应受到重视。,2024/9/14,15,5,，企业开展监测诊断工作（点检定修）的必要性,是设备全面精细化管理的必然需求,企业,TPM,导入的有效支撑点和重要内容之一,是企业深化资产管理的重要内容之一,许多企业已经将设备的监测诊断列为设备管理的标准内容之一,监测诊断是设备内在质量控制的重要保证,是企业全面精细化管理的必然需求之一,2024/9/14,16,企业设备全面精细化管理,资产管理,TPM,管理,6S,管理,以监测诊断为基础的设备状态精细化管理,三标一体化管理,2024/9/14,17,机床数据采集系统（监测诊断、,PTM,、,MES,、,6S,结合案例）,针对普通机床、普通数控、网卡数控等不同机床，分别通过智能终端、以太网等方式实现机床实时运行数据采集,2024/9/14,18,机床数据采集系统,通过与企业制造资源信息系统、,AD,域、,MES,系统的集成，实现设备数据、人员信息的自动读取，设备加工任务的展示，通过系统后台，可以方便的实现机床,IP,、功率范围、振动、转速等基础数据的录入,2024/9/14,19,机床数据采集系统,通过基于,B/S,结构的系统客户端，可以实现了设备运行数据的实时展示，实现设备运行率、故障率、在用率、关机率等数据按年、季度、月份统计分析，从而为设备使用者、管理者提供高效、方便的数据查看通道,制造执行管理系统,(,MES,)(Manufacturing Execution System, MES,）,2024/9/14,20,机床数据采集系统,通过机床运行数据统计分析报表功能，可以实现机床利用、运行率率等统计报表的自动生成，并可根据需要进行,PDF/EXCEL,输出、打印,2024/9/14,21,二、,设备故障诊断的意义、目的和任务,1,，设备故障诊断的意义,2,，设备故障诊断的目的,3,，设备故障诊断的任务,2024/9/14,22,1,，,设备故障诊断的意义,(1),避免灾难性事故的需求,1989,年美国挑战者号航天飞机失事,2003,年,2,月美国哥伦比亚号航天飞机失事,前苏联切尔诺贝利核电站的爆炸,1985,年大同电厂,1988,年秦岭电厂,20,万,KW,发电机组断轴毁机事故,1999,年新疆石河子东热电厂,2.5,万,KW,机组叶片断裂,28,片，故障停机,2,个月。,(2),设备管理发展的客观需求,降本增效,降低维修成本,经济式维修,状态维修,状态检测故障诊断,2024/9/14,23,安全,可靠,有效,设备管理的基本追求,2024/9/14,24,故障诊断技术,润滑技术,基础技术,修复技术,2024/9/14,25,监测和诊断的手段,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、设备润滑系统、电力变压器等。,无损检测：,采用物理化学方法，用于关键零部件的故障检测。,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：,适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。,表面：,适用于设备关键零部件表面检查和管道内孔检查等。,工况参数：,适用于流程工业和生产线上的主要设备等。,电气：,适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等,。,2024/9/14,26,监测诊断的经济效益,2024/9/14,27,三、设备故障诊断技术的发展概况,1,、美国,1961,年开始执行阿波罗计划出现一系列设备故障，促使,1967,年在美国宇航局倡导下，由美国海军研究室主持美国机械故障预防小组（,MFPG,）；,1971,年,MFPG,划归美国国家标准局领导，下设故障机理研究、检测、诊断和预测技术、可靠性设计和材料耐久性评估四个小组；,美国机械工程师学会领导下的锅炉压力容器监测中心对锅炉压力容器和管道等设备的诊断作了大量研究，制订了一系列的有关静态设备设计、制造试验和故障诊断及预防的标准规程，目前正在研究推行设备的声发射诊断技术。,JOHNS MITCHEL,公司的超低温水泵和空压机监测技术；,TEDECO,公司的润滑油分析诊断技术；,西屋公司的网络化汽轮发电机组智能化故障诊断专家系统（汽轮机，发电机，水化学）；,Bentley Navada,公司的,DDM,系统和,ADRE,系统为代表的多种机组在线监测诊断系统。,2024/9/14,28,2,、欧洲,英国在,60,年代末,70,年代初，英国机械保健中心开始诊断技术的开发研究；发展了以社会化为特点的诊断服务。,1970,年提出“设备综合工程学”,瑞典的,SPM,轴承监测技术；,挪威的船舶诊断技术；,丹麦的振动和声发射技术；,3,、日本,1971,年开始发展“全员生产维修”,TPM,，并每年向欧美派遣“设备综合工程学调查团”，,1976,年达到实用阶段。并向世界各国推广。,4,、中国,1983,年由原国家经贸委发布了,国营工业交通设备管理试行条例,；,1987,年国务院正式颁布,全民所有制工业交通企业设备管理条例,规定“企业应当积极采用先进的设备管理方法和维修技术，采用以设备状态监测为基础的设备维修方法”,200,？年,中国企业设备管理条例,颁布,2024/9/14,29,在设备运行中或在基本不拆卸的情况下，,通过各种手段，掌握设备运行状态，,判定产生故障的部位和原因，,并预测、预报设备未来的状态。,三、什么是状态监测和故障诊断？,是防止事故和计划外停机的有效手段。,是设备维修的发展方向,。,2024/9/14,30,（一）状态监测和故障诊断在设备管理中的作用,1,监测与保护,监测机器工作状态,发现故障及时报警，并隔离故障,2,分析与诊断,判断故障性质、程度和部位,分析故障原因；,减少设备管理中不同部门间的意见分歧,3,处理与预防,给出消除故障的措施，,确定维修范围、减少维修过剩或维修不足,防止发生同类故障,4,保证机器精度，提高产品质量,5,减少意外停车引起的生产损失,6,防止事故，杜绝灾难性故障,7,减少维修时间和维修费用,8,避免事故带来环境污染,9,检验维修质量,10,新设备安装及质量评估,11,老、旧设备状态评估,2024/9/14,31,四、设备故障诊断技术的内容,1,，信号采集,2,，信号处理,3,，状态识别,4,，诊断决策,2024/9/14,32,被测设备,设备特,征信息,获取检,测信号,设备允许参数,故障确定,趋势分析,诊断决策,信号采集,信号处理,状态识别,对比,2024/9/14,33,五、企业设备监测管理网络的构成及制度建设,厂设备职能部门（领导）厂设备监测中心（站）,各车间设备检测小组,点检员、设备维护人员,负责全厂的设备完好率,对重点设备做到明确了解、有效诊断,负责本车间的设备完好率，对重点设备准确掌握,负责管辖设备的完好率，对设备总体状态准确掌握,简易点检仪器,基本诊断仪器,高性能分析仪,精密诊断,精密或简易诊断,简易诊断,2024/9/14,34,5.2,部分企业专业化诊断流程,2024/9/14,35,理念先行领导重视,结合实际注重调研,建立标准完善制度,选购仪器真抓实干,逐步细化不断提高,监测诊断工作开展过程,2024/9/14,36,l),设备点检管理制度；,2),设备定修管理制度；,3),设备使用维护管理制度；,4),设备检修工程管理制度；,5),设备维修备件管理制度；,6),设备维修技术管理制度；,7),设备技术状态管理制度；,8),设备事故故障管理制度；,9),设备维修费用管理制度。,5.3,制订企业设备维修管理相关制度,2024/9/14,37,通常，设备可能发生劣化的部位包括以下七个部分：,1),回转部分（如各类轴承、轴套等）；,2),滑动部分（如导轨面、滑块等）；,3),传动部分（如压下丝母、齿轮、齿条等）；,4),荷重支撑部分（如轧机牌坊、剪床刃台等）；,5),与原材料相接触部分（如传送皮带、辊道等）；,6),受介质腐蚀部分（如水、风、气各类管道、阀门等）；,7),电气部分（如绝缘不良、烧损、短路、断线、整流不良等）。,所谓点检，简而言之就是预防性检查，它是定义是：为了维持生产设备原有的性能，过用人的五感（视、听、嗅、味、触）或简单的工具仪器，按照预先设定的周期和方法对设备上的某一规定部位进行有无异常的预防性检查的过程，以使设备的隐患和缺陷能够得到早期发现；早期预防；早期处理，这样的设备检查称为点检。,5.4,设备点检及其内容,2024/9/14,38,点检的,主要环节,（,1,）确定检查点并做好标识,（,2,）确定点检项目,（,3,）制定点检的判定标准,（,4,）确定点检周期,（,5,）确定点检的方法和条件,（,6,）确定点检人员,（,7,）编制点检表,（,8,）做好点检记录,2024/9/14,39,5.5,振动检测（点检）点的选择原则与方法,2024/9/14,40,2024/9/14,41,功率,标准,K,(1575Kw),G,(75Kw),T,(,弹性支撑,),注意值,1.8,2.8,4.5,7.1,危险值,4.5,7.1,11.2,18,ISO10816,（,ISO2372,）国际振动烈度标准,转速：,60012000r/min;,101000Hz,的通频带速度有效值,Vrms,5.6,振动检测（点检）的标准的选择与制定,2024/9/14,42,2024/9/14,43,电机的振动强度极限（,ISO2373,）,质量等级,速度,r/min,轴高在,80,400mm,允许最大,Vrms,值,80, H132 132 H225 225,18003600,0.71,1.12,0.028,0.044,1.12,1.8,0.044,0.071,1.8,2.8,0.071,0.110,S,级,6001800,18003600,0.45,0.71,0.018,0.028,0.71,1.12,0.028,0.044,1.12,1.8,0.044,0.071,2024/9/14,44,部分日本引进设备的,D,p-p,(,全振幅,),标准。,表,3-3,振幅标准,2024/9/14,45,5.7,点检的分类和分工,1,点检分类,常规点检包括日常点检、定期点检和精密点检。,1),日常点检,日常点检是最基本的检查，通常在设备运转中或运转前后，点检人员靠五感对设备进行短时间的外观点检，及时发现各种异常现象，如振动、异音、发热、松动、损伤、腐蚀、异味、泄漏等，以防止或避免设备在不正常状态下工作，点检周期一般不超过一周。,2),定期点检,定期点检是在设备沿未发生故障之前进行的点检，以达到及早发现异常，将损失减少到最低限度的一种手段。除依靠人体器官感觉外，还使用简易的测量仪器，有时还要进行停机解体检查。,定期点检按照周期长短的不同，又可分为短周期点检和长周期点检两大类。,2024/9/14,46,3),精密点检（故障诊断）,用精密仪器、仪表对设备进行综合性测试调查，或在不解体的情况下运用诊断技术，即用特殊仪器、工具或特殊方法测定振动、应力、温升、电流、电压等物理量，通过对测得的数据进行分析比较，定量地确定设备的技术状况和劣化倾向程度，以判断其修理和调整的必要性，点检周期根据有关规定和要求而定。,2024/9/14,47,5.8,某厂状态监测,PDCA,循环管理模式的运行案例,（一）实施：,某化工二厂,根据公司机动处转动设备管理体系的要求，首先制定了“,状态监测管理制度,”，参照国际振动标准制定了化工二厂,“转动设备机械振动标准”,，建立了化工二厂,“设备状态监测基本信息库”,、,“,A,、,B,类设备振动数据库”,、,“设备状态监测故障状态库”,三个数据库，根据“,五定,”的要求，对现场设备（压缩机、泵、电机）,定点标识,6720,多点。,2024/9/14,48,为了进一步细化状态监测管理工作，绘编制了,转动设备状态监测平面位置图,，并整理装订成册，在这本图册里，每页的正面是图，背面是,转动设备运行标准,，图上详细标了：,1,，每套装置、每个泵房、每台设备的具体位置，,2,，用专用图形对不同种类的设备进行标识区分，,该图册方便了我们的状态监测工作，使监测人员对我厂转动设备的分布情况有了一个充分了解。,2024/9/14,49,状态监测,发现问题,分析原因,确定主要原因,制定对策,按对策实施,检查效果,目标达到,目标未达到,评价报告,状态监测站按照,转动设备状态监测管理方案,的要求进行监测,在日、周检查的过程中，如果发现运转的设备，有超标的问题,我们要对超标的设备进行频谱分析,通过分析确定出问题产生的主要原因,根据主要原因我们要制定出相应的对策,按照对策的要求实施设备检修工作,对检修过的设备还要进行频谱分析，是否达到满意或良好状态,目标达到了，设备达到满意或良好的状态,状态监测站出评价报告书并存档,返回下一循环，继续分析原因,直至目标达到,（二）某企业状态监测,PDCA,循环流程图及注释,2024/9/14,50,（三）某企业采用状态监测,PDCA,循环管理模式前后效果对比表,年,项目,2002,(,采用前,),2003,(,采用后,),2004,(,采用后,),比率,%,设备检修台数,214,139,137,2002-2003,故障降低率,35%,2002-2004,故障降低率,36%,备件费用（万元）,350,190,188,2002-2003,同比下降,45.7%,2002-2004,同比下降,46.3%,大修台数,67,43,42,2002-2003,同比下降,35.8,2002-2004,同比下降,37.3,加班时间,310,124,120,2002-2003,同比下降,60,2002-2004,同比下降,61.3,设备振动优秀率,93,96,98,2002-2003,同比上升,3,2002-2004,同比上升,5,2024/9/14,51,图一：,2003,年和,2004,年状态监测发现转动设备故障台数对比图,2024/9/14,52,图二：,2002,年、,2003,年、,2004,年设备大修台数对比图,2024/9/14,53,六,、,振动分析在监测诊断中的作用,2024/9/14,54,振幅,(Amplitude),偏离平衡位置的最大值，记作,A,。描述振动的规模。,圆频率,(Angular frequency),描述振动的快慢，记作,单位为弧度,/,秒,。,频率,f,=,/2,为每秒钟的振动次数，单位为次,/,秒,(Hz),。,周期,T,= 1/,f,= 2,/,为每振动一次所需的时间，单位为秒。,初相角,(Initial phase),描述振动在起始瞬间的状态，记作,。,简谐振动的三要素,2024/9/14,55,简谐振动为例,x=A,sin,(,t+,/,2,),峰值,x,p,=A,;,峰峰值,x,p,-,p,=,2,A,平均绝对值,x,av,=0.637,A,有效值,x,r,ms,=0.707,A,平均值,对非简谐振动，上述关系不成立。,振动的时域参数,正峰值,负峰值,平均绝对值,有效值,平均值,峰峰值,2024/9/14,56,振动的时域参数,瞬时值,(Instant value),振动的任一瞬时的数值。,峰值,(Peak value),振动离平衡位置的最大偏离。,平均绝对值,(Aver. absolute value),均值,(Mean value),又称平均值或直流分量。,有效值,(Root mean square value),x,p,x,=,x,(,t,),2024/9/14,57,x,rms,有效值,x,p,峰值,x,av,平均绝对值,平均值,无量纲时域参数,波形指标,(Shape factor),波形与正弦波比较的偏移和歪斜。,峰值指标,(Peak factor),波形是否有冲击。,脉冲指标,(Crest factor),波形高度的指标。,歪度指标,(Skewness),以平均值为中心，波形的对称性。,峭度指标,(Kurtosis),波形的尖峭程度、有无冲击。,2024/9/14,58,常用的振动时域参数,位移,信号,峰峰值。,单位为,微米,（,m,，,mm,）,速度,信号,有效值。,单位为,毫米,/,秒,（,mm/s,cm/s,）,加速度,信号,峰值。,单位为,米,/,秒平方,（,m/s,2,）,2024/9/14,59,几种传感器结构及其特点,涡流式位移传感器,惯性式速度传感器,压电加速度传感器,中心压缩式,剪切式,电荷型,电压型,按结构分：,按输出分：,平行剪切,三角形剪切,环形剪切,顶置压缩式,底置压缩式,2024/9/14,60,快速傅立叶变换（,FFT,）,称 为 的幅值谱函数，称 为 的相位谱函数,2024/9/14,61,图,2-5,周期信号的幅值谱和相位谱,2024/9/14,62,2024/9/14,63,部分不同频率简谐波的合成运动,2024/9/14,64,图,2-11,调幅信号的波形及其频谱,调幅振动的波形,调幅振动的频谱,图,2-12,调频信号的波形及频谱,经过调频的振动波形,经过调频的振动频谱,2024/9/14,65,频谱分析中的几个常用概念,工频、基频、转频、,1X,（,1,倍频）,谐波、次谐波、倍频,谐波倍频是指某一频率的整倍数频率分量，,如,2X,，,3X,，,4X,，,5X,nX,。,次谐波是指某一频率的分数倍频率分量，,如,1/2X,，,1/3X,，,1/4X,，,3/2X,最高分析频率 、采样频率 、采样点数,N,、频率分辨率 、,谱线数,M,2024/9/14,66,注，以上计算关系是,信号处理中常见的方法之一,，既满足采样定理的要求又便于,FFT,计算。但并不是所有信号处理方法中都采用这种计算关系。,2024/9/14,67,1,，,2,，,3,，,2024/9/14,68,由几个公式引出的思考,以上,3,个公式就是进行振动检测仪标定的基本公式。,对于单一频率的振动，当振动的加速度幅值一定时，振动的频率越高，则振动速度和位移将越小。,设备的振动位移测量值小，并不代表设备的振动加速度小，很可能存在频率很高而加速度幅值也很大的振动。,大家希望在振动监测时振动的加速度、速度、位移之间存在幅度之间的简单运算关系仅在单一频率下成立。,2024/9/14,69,测振表的原理框图,阻抗变换,前置放大,指示,选频,微积分,检波,主放大,电池,灵敏度,调节,传感器,输入,交流输出,直流输出,2024/9/14,70,该类型仪器的共同特点,：,加速度（,Lo,）：,10Hz1000Hz,（,Hi,）：,1000Hz 10000Hz,速度：,10Hz1000Hz,位移：,10Hz1000Hz,2024/9/14,71,红外温度测量 、转速测量、振动加速度、速度、位移,测量精度：,温度测量：,10,米以内 测量范围,-33220,摄氏度,转速测量：,3,米内激光测量 测量范围,1020000,转,振动测量：,5% +/-,一个字,测量范围：加速度,0-400.0m/s,2,、速度,0-400.0mm/s,、位移,0-40.00mm(,依频率不同决定,),滤波器选择：低频,5HZ-1KHZ,高频,1KHZ10KHZ,全频,5HZ-10KHZ,显示特性：,加速度、速度、位移 三种参量同时显示,存储空间：,50,个巡检任务,500,点巡检任务测量,1000,点临时测点,HG2600,巡检仪上位机软件：,系统分成如下,8,个子功能：,1,、,电子纽扣管理,：读取电子纽扣,2,、基础数据管理：单位、车间、设备、测点、临时测点管理,3,、任务单管理：下任务、编辑任务、打印,4,、数据接收：接收下位机所有数据,5,、数据回放：巡检数据回放：查询、删除、打印,6,、临时测点数据回放：查询、删除、打印,7,、趋势分析：查询、分析、打印,8,、系统维护；同步下位机系统时间,HG-2600,巡检仪,2024/9/14,72,2024/9/14,73,2024/9/14,74,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,计算机及外设,数据采集器的工作框图,2024/9/14,75,局域网设备监测故障诊断系统,服务器,HG 3528D,HG 2600,HG - 3600,HG - 8900,现场采集信息,数据传输,设备状态分析与故障诊断,离线,在线,HG9200,系统,或,PCH1028,数据传输,服务器,2024/9/14,76,优势与特点,实现设备状态的精细化管理,实现点检定修与,TPM,的相关目标,2024/9/14,77,计算机化的监测系统框图,最简单的计算机化监测系统。,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,装置,A/D,变换器,来自传感器,监测仪表,计算机,2024/9/14,78,一种在线监测的方案,水泵,电机,精密诊断,数据记录,监控室,数据处理,工控机,（采集器）,通过以计算机为基础的监控系统，对机泵群进行连续在线监测，并以机泵诊断专家系统的形式预测诊断机泵的状态及故障,。,2024/9/14,79,另一种在线监测的方案（专家黑匣子形式的监测）,2024/9/14,80,七、交流异步电机的故障诊断方法,1,，专业静态测试,2,，,I / F,法（倍频测试法）,电机绕组模型,2024/9/14,81,原理：,当 翻倍时，,I,将减半，把这种方法叫做,I / F,法,2024/9/14,82,恒定电压条件下，频率翻倍电流减半（近似），,以此可以判断电机绕组品质或相间的状态：,1,，是否有匝间短路,2,，三相是否平衡,3,，电角度测试,4,，电机电容（部分电机有）状态测试,5,，对地绝缘测试,2024/9/14,83,电动机的振动限值分为,N,级,(,普通级,),、,R,级,(,一级,),和,S,级,(,优等级,),等三个等级，如无其他规定，电动机的振动应符合,N,级的要求。,异步电动机的振动限值：在空载时的振动限值应符合表,10,规定中的某一等级的要求，并在各类型电动机标准中规定。,其他各类型电动机的振动限值各类型电动机标准中规定。,异步电动机的振动测定按,GB 2807-81,电机振动测定方法,。,2024/9/14,84,交流感应电动机的启动电流较大（通常为满载电流的,5,7,倍），在很短的启动时间内，笼形绕组将承受很大的热应力和机械应力，导致笼条和端环在很高的应力作用下疲劳断裂。根据故障统计结果，交流感应电动机转子断条、端环开裂、高阻接头、机械不平衡、转子轴弯曲等是常见故障，其中有些故障即使停车拆下检修仍难以发现问题。,交流感应电动机定子绕组通以三相交流电后，产生旋转磁场，在转子中产生感应电流。感应电流与通过转子和定子之间的气隙磁通相互作用，在转子与定子表面间产生电磁作用，其强度与磁通密度的平方成正比。如果电动机发生故障，就会改变正常的气隙磁通波形。作为气隙磁通波形函数的定子电流频率信号及杂散磁通信号会对故障有明显的反映。,2024/9/14,85,3,，通过电流频谱法诊断,2,），转子条频：,F,T,=,转频,转子条数,=F,r,R,t,3,），定子槽频：,F,C,=,转频,定子槽数,= F,r,R,c,4,），静态偏心故障：,F,T,n,F,电，,n=1,3,5 -,5,），动态偏心故障：,F,T,nF,电,F,r,，,n=1,3,5 -,1,），转频：,F,r,6,），定子绕组故障：,F,c,n,F,r,2024/9/14,86,八、滚动轴承故障的时域与频域特征,假设：,1,，轴承的各部件都为刚性体,2,，轴承内圈、外圈、滚动体之间没有间隙,3,，滚动体在滚道内只转动不滑动,2024/9/14,87,轴承故障特征频率（理论值）,一个滚动体,(,或保持架,),通过内环上一损伤点的频率：,Z,个滚动体,(,或保持架,),通过内环上一损伤点的频率：,一个滚动体,(,或保持架,),通过外环上一损伤点的频率：,Z,个滚动体,(,或保持架,),通过外环上一损伤点的频率：,滚动体上的一损点通过内环或外环的频率：,保持架的旋转频率（即滚动体的公转频率）：,D-,轴承节径,d-,滚动体直径,-,接触角,Z-,转子个数,2024/9/14,88,九、基于振动分析的故障诊断的一般方法,1,，观察时域波形的形状，读取有效值、峰值、平均值、,脉冲指标、峭度指标等参数。,根据时域波形的有量刚参数如有效值等判断设备总体状态。,2,，观察频谱图中各频率分量的大小和分布。既要关心各,频率分量幅值具体量的大小又要关心各频率分量幅值,的相对大小。,从频率分布及其结构判断故障类型，并结合设备总体,状态判断其严重程度,2024/9/14,89,转动机械常见故障的频率,特征,强迫振动类故障,自激振动类故障,R,:,转动频率,2024/9/14,90,案例,1:,转子不平衡故障的诊断,波形为简谐波，少毛刺。,轴心轨迹为圆或椭圆。,1X,频率为主。,轴向振动不大。,振幅随转速升高而增大。,过临界转速有共振峰,。,1X,频率,(,水平,),1X,频率,(,水平,),1X,频率,(,铅垂,),1X,频率,(,铅垂,),轴向很小,轴向很小,2024/9/14,91,动不平衡的波形特征：,类似正弦波,动不平衡的频谱特征：,转频能量占主要成分,动不平衡的特征,1X,2024/9/14,92,不平衡故障的危害,1,，加大了设备振动水平；,2,，加大了设备轴承的负载；,3,，加速了设备轴承的磨损、失效；,2024/9/14,93,F,= K,m,r,2,总质量,M=1000Kg,，,转 速,n,=3000r/min,，,在半径,r=1000mm,处，,存在不平衡质量,m=1kg,，则：,不平衡带来的额外动负载为：,F = 1,1,(3000,2,/60),= 98696N,正常负载：,F = 1000Kgf=98000N,F/ F 1,2,0,0,2024/9/14,94,2024/9/14,95,mS,r (n/3000),2,W=0.15,试重的确定方法,：,30(m/r),或,L=,R/180,弧长测量,:,2024/9/14,96,G=,U,1000,M,U,=1000,G,M,平衡等级,G(mm/s),许用剩余不平衡量,U(g.mm),许用剩余不平衡度,e(g.mm/kg),=,e,1000,评价指标,M=U/r,=(23),10000,G,M,n,r,2024/9/14,97,举例：,已知：工作转速下，测得轴承,A,处响应为（,5mm/s,，,29,），在,170,位置上加实验重块，第二次测得轴承,A,处响应为（,2.9mm/s,315,），求校正量的大小和方位。,作图法,选好坐标,按比例、方位作矢量 、。,作响应变化量矢量，从图上量得,（ 格， ）。,求校正量,（,7.33,）,=,由,:,校正量,不平衡量产生的响应,试验重量产生的响应,试验重量,2024/9/14,98,图,7.18,求不平衡校正量方法,即,2024/9/14,99,校正量的方位：,校正量方位的求解思路：,两次试验离心力矢量的角度差（），等于其,对应响应矢量的角度差（）线性系统，校正,量方位（）与不平衡量之角度（）差。固有上,述计算结果。,2024/9/14,100,解析法,由余弦定理可得：,（,7.34,）,式中，是 、的夹角。代入数字得：,格,再利用余弦定理求校正量的方位角,（,7.35,）,代入数据，得,2024/9/14,101,校正量的方位角就等于从试验重块所在方位（），,沿转子转动的方向转过角即可。,校正量的大小,图解法概念清楚，解析法便于计算、精度高。一般选择,配重大小为：其离心力为转子重量的左右。,2024/9/14,102,设：初始振动：,10mm/s,120,加,115g,试重,加试重后振动变为,:,15mm/s,80,求配重的质量和角度？,矢量计算：,P=115(10cos(120)+10sin(120)i)/(15cos(80)+15sin(80)i)-(10cos(120)+10sin(120)i),P=a+bi,方法三：,2024/9/14,103,双面平衡,设转子在两校正面（,、,）上的不平衡量分别 、,。在试验转速下测得、两轴承处的振动响应 ，,，则由式（,7.26,）可写成：,（,7.36,）,（,7.37,）,在校正面,上的已知角位置上加试重 ，在试验转速,下测得 ， ，则有：,（,7.38,）,（,7.39,）,2024/9/14,104,取下 ，在校正面,上加已知试重 ，在试验转速下,测得，则有：,（,7.40,）,（,7.41,）,解以上方程组，得：,（,7.42,）,（,7.43,）,2024/9/14,105,应配置在,、,校正面上的校正量 、 分别与 、,大小相等，方向相反，即,（,7.44,）,2024/9/14,106,2024/9/14,107,1,在轴上贴反光条，测初始振动，得通频振幅,V,rms0,=10.58mm/s,，工频振幅,V,0,=13.50mm/s,，相角,0,67,。,2,测加试重后振动，加试重,322g,，测得通频振幅,V,rms1,=9.52mm/s,，工频振幅,V,1,=11.85mm/s,，相角,1,87,。自动求得动平衡解算结果：在,60,加,927g,3,测剩余振动，以加试重部位的角度为,0,，顺着旋转方向转过,60,并加配重，测得通频振幅,V,rms2,=1.08mm/s,，工频振幅,V,2,=0.83mm/s,，相角,2,117,。,2024/9/14,108,步骤,试重、配重,转速（,r/min,）,基频振动（,1X,）,解算配重,质量,(g),角度,幅值,(mm/s),相位,质量,(g),角度,初始振动,-,-,997,13.50,67,-,-,加试重,322,0,997,11.85,87,927,60,剩余振动,930,60,996,0.85,117,2024/9/14,109,案例,2:,转子不对中故障的诊断,出现,2X,频率成分。,轴心轨迹成香蕉形或,8,字形。,振动有方向性。,轴向振动一般较大。,本例中，出现叶片通过频率。,1X,频率,2X,频率,叶片通,过频率,2024/9/14,110,不对中故障的特征,2,，频谱特征：存在较大的,2X,转频的频率分量,1,，波形特征：总体模样类似正弦波,2X,1X,2024/9/14,111,轴承失效,密封失效,连轴节磨损,过热,效率降低,能量损失,振动值变大,轴不对中引起的故障:,几乎 50% 的旋转机械的停机故障是由不对中引起的.,2024/9/14,112,良好的对中将会带来:,减少生产损失,延长设备的生产时间,减少轴承和密封失效,减少设备的振动,减少联轴节的磨损,降低维修成本,2024/9/14,113,不对中的代价,2024/9/14,114,解决对中不良故障将使您节约运行成本,一个联轴节对中偏差 0,5,mm,的电机的电流是 12,2,A,.,使用激光对中仪对中后，联轴节对中偏差 降为 0,05,mm，,此时电机电流降为11,8,A，,节约了3,28% 的能量.,我们只按节约 1% 的能量来进行下面的计算.,2024/9/14,115,解决对中不良故障将使您节约运行成本,一年节约的费用:,这只是这个厂节约电费的最小值.,电能的节约可能是最小值的三倍 (3,28 %代替 1%),修理费用也将减少，平均无故障时间可达20个月 (以前是7个月),这只是最直接的节约.,2024/9/14,116,2024/9/14,117,任意三点法水平机械对中,水平方向,水平偏移值,角度偏移值,地脚水平方向调整值,角度,偏移值,前，后地脚的垫平值,垂直偏移值,2024/9/14,118,转子系统松动故障的诊断,波形出现许多毛刺。,谱图中噪声水平高。,出现精确,2X,，,3X,等成分，最高可达,16X,。,松动结合面两边，振幅有明显差别。,电机,水泵,PO,PI,转速的精确,倍频成分,最高可出现,16X,成分,噪声水平高,2024/9/14,119,松动故障引起的间入谐量,未松动时的频谱,松动时的频谱,出现,0.5X,，,1.5X,，,2.5X,，,3.5X.,等频率成分,2024/9/14,120,2024/9/14,121,滚动轴承故障的诊断,轴承每一种零件有其特殊的故障频率。,随着故障发展，它的幅值增加，并有谐波；谐波两边产生边频。,还可用非频率域的诊断方法，如共振解调。,电机,离心泵,PI,PO,1X,2X,频率,故障基本,频率,6.71X,基本频率的,四个谐波,2024/9/14,122,带滚动轴承的机械的频谱特点,不平衡,不对中,松动,滚动轴承故障频率,2024/9/14,123,齿轮故障的诊断,齿轮啮合频率GMF等于齿数乘以齿轮转速频率。,齿轮啮合频率两边有边频，间距为1X。,随着齿轮故障发展，边频越来越丰富，幅值增加。,可用倒频谱作进一步分析。,OU,BS,IS,OL,齿轮箱,上辊,下辊,输入轴,啮合频率,GMF,上边频,下边频,2X,2024/9/14,124,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,FREQUENCY IN ORDER,2024/9/14,125,某卷烟厂风机基础倒塌案例,2024/9/14,126,2004,年,11,月,诊断中心应邀派诊断工程师对西南某水泥厂的一台风机进行现场诊断。,风机基本情况：额定转速为,2920r/min,，安装在一个小土坡上。,利用诊断系统采集机组振动数据，通过对振动数据分析，我们诊断为该风机机组基础松动，并出具诊断报告。厂方则有不同意见，认为是皮带轮不对中。,2005,年,5,月,7,日，厂方来电，表示上次我方的诊断结论准确，诊断的那台风机已经发生倾覆，在该厂影响较大。,2005,年,5,月,31,日购买诊断系统一套。,2006,年以来该厂诊断人员已为周边兄弟企业作现场诊断服务多次。,2024/9/14,127,附件：通风机的使用与维护,1,通风机的起动,通风机在起动过程中所需功率，一般是正常运转功率的数倍。,(1),离心通风机应将风门关闭起动，升到工作转速后，再逐渐打开风门。,(2),引风机和高温风机，是按高温（如,200,）计算风机所需功率及选择电机。温度高时，气体密度小，风机所需功率小。所以更要注意风机的起动问题，因为风机起动之前，气体温度低、密度大，耗功大，使得起动功率与正常工作功率相差很大，因此应特别考虑电机起动时的过载。,(3),轴流通风机则与离心通风机相反，不宜关闭风门起动，而应采用全开起动方式。,(4),在风机起动过程中，应严格检查机组的运转情况，如发现风机严重振动或有撞击声，轴承温度剧烈上升，应立即停机，检查其原因，并进行消除。,128,2,通风机的操作,（,1,）关闭进风调节门，出风调节门稍开（如有出风调节门）。,（,2,）检查风机机组各部分间隙尺寸，转动部分与固定部分不允许有碰撞及摩擦现象，所有固定零件的螺栓应拧紧。,（,3,）检查轴承箱的油位是否在最高与最低油位之间。,（,4,）对联轴器或用皮带传动的风机，要检查联轴器或带轮、皮带安装得是否可靠，风机轴与电机轴的同轴度是否符合技术规定。,（,5,）引风机备有冷水装置，因此必须加装输水管，耗水量随气温不同而异，一般按,0.5-1m,3,/h,考虑。检查电气线路及仪表安装是否正确完好。,（,6,）在风机起动过程中，应严格检查机组的运转情况，如发现风机严重振动或有撞击声，轴承温度剧烈上升，应立即停机，检查其原因，并进行消除。当风机启动达到正常转速后，逐渐开大调节门，直至规定负荷为止。在运转过程中，轴承温升不得高于周围环境温度的,40 ,。轴承盖表面温度不高于,70,，轴承的均方根振动速度有效值不大于,6.3mm/s,。,129,3,通风机的日常维护与保养,（,1,）风机安装使用后，每台风机应建立保养帐目，以此为基础进行定期检查、维修。无论哪种风机至少每年进行一次定期检修。,（,2,）风机连续运转,3,个月，进行一次滚动轴承的检查，检查滚柱和滚道表面的接触情况及内圈配合的松紧度，更换一次润滑脂（或油），其润滑脂以装满轴承空间的三分之二为宜；润滑油按油位指示器显示。,（,3,）风机定期维护保养，消除风机内部的灰尘、污垢等。,（,4,）检查各种仪表的准确度与灵敏度。,（,5,）对未使用的备用风机，或停机时间过长的风机，应定期将转子旋转,120- 180,以免主轴弯曲。,130,4,通风机的喘振,（,1,）喘振现象：通风机在管网中运行时，当通风机流量减小到某一数值时，会使气流在流道中出现严重的旋转脱离，流动严重恶化，在整个系统中产生了周期性的气流振荡现象。,（,2,）喘振危害：喘振发生时由于气流强烈的脉动和周期性振荡，噪声加剧，叶轮的叶片应力大大增加，对叶轮焊缝、连接铆钉带来很大的冲击，主轴与轴承，轴承与轴承座的轴向力大大增加，有酿成整机报废，破坏地基的危险，同时危及工作人员的人身安全。,（,3,）喘振原因：通风机流量很小时，气流的冲角明显增加，效率迅速下降；其次是管网的阻力系数很大，管网的性能曲线很容易与通风机性能曲线在左下部相交，进入喘振区发生喘振。,（,4,）防喘振措施：,风机的选型要在高效区内。,风机在系统运行中一旦发生喘振，可以通过改变风机转速的方法，将通风机的性能曲线向小流量区域移动，这时喘振临界线也相应向小流量区域移动，可以扩大通风机的稳定工况范围。,加设放气阀 ，消除喘振。,131,5,通风机的常见故障及维修,故障,产生原因,消除方法,压力增高及流量减少,1,、气体温度过低或所含固体杂质增加导致气体密度增大,测定气体密度，采取措施降低气体密度,2,、进、出气管道或风门被尘土及杂物所堵塞,清扫进、出气管道及风门,3,、出气管破裂或其管道法兰不严,焊补裂纹或更换法兰垫片,4,、叶轮进口间隙过大或叶轮叶片磨损严重,修理或更换叶轮进口密封，修补或更换叶轮叶片,5,、转速波动引起压力增高及流量减少,采取措施稳定通风机转速,压力减小及流量增大,1,气体温度过高导致气体密度减小,测定气体密度，采取措施提高气体密度,2,进风管破裂或其管道法兰不严,焊补裂纹或更换法兰垫片,3,转速波动引起压力减小及流量增加,采取措施稳定通风机转速,132,故障,产生原因,消除方法,通风机及电动机振动,1,通风机轴和电动机轴不同心或歪斜,进行调整，重新对心找正,2,叶轮叶片腐蚀或磨损严重，或叶片有诸如铁锈、积灰等附着物导致叶轮不平衡；或在更换叶轮叶片后，叶轮不平衡,仔细检查及更换叶轮叶片，并重新进行动平衡校正,3,联轴器安装错位或安装时有间隙,重新调整联轴器,4,基础刚度不够或不牢固,加强基础,5,地脚螺栓、机壳与支架或轴承底座螺栓松动,拧紧所有的螺栓,6,通风机在不稳定工况下工作,调节通风机运行工况，使之在稳定区域工作,7,叶轮轮毂与轴盘或流线罩与基盘的紧固螺栓松动,仔细检查并拧紧螺栓,8,轴承安装不良或损坏引起机械振动,检修及更换轴承,9,通风机进、出气管道安装不良而产生振动,检修进、出气管道,133,故障,产生原因,消除方法,轴承温升过高,1,轴与轴承安装不同心或歪斜,重新找正,2,润滑油不足,补充润滑油,3,润滑油质量不良或变质,清洗轴承并更换润滑油,4,轴承疲劳磨损或轴承保持架损坏,更换轴承,5,轴承座剧烈振动导致轴承温升过高,重新调整轴承座以消除振动,6,轴承或轴套安装过紧,检查并重新安装轴承,漏油,1,轴承套与轴承盖的紧固螺栓松动,检查并拧紧螺栓,2,轴承套与轴承盖的垫片损坏,更换垫片,3,轴密封不紧密,刮研端盖结合面，紧固密封,4,轴承套上有裂纹、沙眼等缺陷,更换轴承套,134,故障,产生原因,消除方法,电动机电流过大及温升过高,1,启动时进、出气管道闸阀未关闭,开车启动时关闭闸阀,2,轴承座剧烈振动引起,重新调整轴承座以消除振动,3,联轴器连接不同心或歪斜,联轴器重新调整并找正,4,通风系统故障或通风机联合运行工况恶化,检修通风管网或调整通风机联合运行工况,5,电动机自身故障,检修电动机,6,电源网路故障,检查电源是否正常,7,对于高温通风机，输送气体密度增大而导致电动机功率过载,查明原因，采取措施降低气体密度,135,故障,产生原因,消除方法,风机内有金属碰撞声,1,、径向推力轴承壳体上没有止推垫圈或轴头锥形轴套的螺母未拧紧，因此出现转子轴向移位，并伴随叶轮迷宫密封环与定子圆锥壳套碰撞,检查径向推力轴承，安装与轴承套轴孔相应的止推垫圈。当螺母松动和轴承沿轴套位移时，应重新安装轴承。,2,、径向止推双轴承安装不正确,重新安装轴承，并检查端面的接触情况,3,、叶轮与定子圆