设备诊断技术的主要手段

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,*,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。,常用手段,机械检测 电器检测 油质检测 温度检测,温,度,介,损,振,动,噪,声,铁,谱,声,发,射,绝,缘,粘,度,点,温,热,影,像,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,10,100,1000,10000,振动测试测点位置的选择,1.,选择合适的测量位置,尽量靠近轴承,三个方向设测点且必须设在刚性良好处,对低速重负荷轴承，在负载区域设测点,2.,不要为了测量牺牲安全性，必要时安装固定传感器,3.,水平方向尽量接近水平轴线,4.,垂直方向尽量接近垂直轴线,5.,轴向与轴平行，每次在相同位置，如,3:00,9:00,6.,对泵，不要将密封位置误认为轴承,7.,不要在基座或基础上测取轴承数据,8.,不要将测量位置放在薄钢板上，如电机端罩,座式轴承测点布置,端盖式测点布置,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,1,2,3,4,MO,MI,PI,PO,MOV,MIV,FIV,FOV,B.,使用一致的方向字符：,A,H,V,C.,立式机器：,A,N,E,振动测试仪表的选择,速度型传感器适用于测量低频振动。用它测量振动位移，可以得到稳定的数据。,加速度传感器适合于测量中、高频振动信号，用它测量振动位移，往往不太稳定。因此用带加速度传感器的测振仪，往往不测振动位移，只测振动速度和振动加速度，它的优点是能测量到高频振动信号。,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,GB 6075-1985,制订机器振动标准的基础,等采用了,ISO2372-1974,（,E,）。德国标准,VDI 2056,和英国标准,BS 4675,也都与,ISO2372-1974,标准保持一致。,本标准适用于转速范围为,60060000r/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,）,0.28,0.45,0.71,1.12,1.80,2.80,4.50,7.10,11.2,18.0,28.0,45.0,71.0,0.28,0.45,0.71,1.12,28.0,1.80,2.80,4.50,7.10,11.2,18.0,45.0,范围,类,类,类,类,ISO2372-1974,（,E,）振动烈度评定标准,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。,类：无专用基础的中型机器（功率为,1575KW,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,）,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。,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）。,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。,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。,ISO 3945-1985,旋转机械振动烈度评定标准,振动烈度,支承类别,Vrms,/,（,mm/s),刚性支承,挠性支承,0.45,0.71,1.12,1.80,2.80,4.50,7.10,11.2,18.0,28.0,45.0,71.0,良好,满意,不满意,不合格,良好,满意,不满意,不合格,ISO 3945-1985,旋转机械振动烈度评定标准,适用范围：本标准适用于,60012000r/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,力不平衡：力不平衡是同相位和稳定的。不平衡产生的振动幅值在转子第一阶临界转速以下随转速的平方增大。总是存在,1,倍转速频率，并且通常在频谱中占优势。在转子中心平面内只用一个平衡修正重量便可修正之。在内侧轴承与外测轴承水平方向及内侧轴承与外测轴承垂直方向相位差应接近,0,度。不平衡转子的每个轴承上水平方向与垂直方向的相位差应接近,90,度。,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）,频谱分析,悬臂转子不平衡：悬臂转子不平衡在轴向和径向方向引起大的,1,倍转速频率振动。轴向方向振动趋向于同相位，而径向方向振动可能不稳定。然而，不平衡转子上水平方向的相位差通常与垂直方向的相位差相匹配（,30,度）。悬臂转子有力不平衡和力偶不平衡两者，似乎每一种都需要修正。因此，必须总要在两个修正面内加以修正重量，以抵消力不平衡和力偶不平衡。,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