机械工况监测与故障诊断.ppt

机械工况监测与故障诊断 机械工况监测与故障诊断 教学目的：了解机械工况监测与故障诊断的有关理论与应用技术 掌握工程实际问题研究、分析和处理方法与技巧参考书目1.机械故障诊断学屈梁生，何正嘉 上海科技出版社2.机械故障的诊断与情况监测R.A.Collacott 机械工业出版社3.Mechanical fault diagnosis and condition monitoring R.A.Collacott,Chapman and Hall 4.机械故障诊断学钟秉林，黄仁 机械工业出版社5.机械故障诊断的时序方法，杨叔子，吴雅 西安交通大学出版社6.工程机械故障剖析与处理焦福全，刘红兵 人民交通出版社第一章 概述1 机械工况监测与故障诊断的任务和目的1机械故障诊断学 识别机器或机组运行状态的科学，它研究机器或机组运行状态的变化在诊断信息中的反映。2任务：通过掌握设备过去和现代在运行中或基本不拆卸情况下的状态量，判明其质量优劣、利用程度、是否安全、有关异常或故障的原因及预测对将来的影响，从而找出必要对策的技术。3目的：保证设计、制造出符合用户要求的设备，并保证可靠有效地发挥设备的功能。通过性能评价为优化设计，正确制造提供数据信息。保证设备无故障，安全可靠运行。保证设备发挥其最大设计能力，物尽其用。能及时正确地对各种异常或故障作出诊断，指导必要的干预（包括控制、调整、维修、治理及继续监视）。关键：机械状态识别理论困难：运行中零部件直接测试的困难间接测量（噪声、振动、润滑油中磨损碎片的测定、温升的测定、声发射的测定）例如：机器主轴状态油温升高：运行异常；室温升高，散热慢；油粘度，运行时t可能出现的决策错误：（1）实际异常正常（2）实际正常异常机 器工况监测信息处理状态识别诊断决策巡回监视停机处理重点监视监测标准比 较图1 机械故障诊断过程2 诊断信息的来源1直接观察和记录2噪声、振动测量3磨损残物测定4整机性能测定5零部件性能测定：主要用于对机器可靠性起决定性影响的关键零件。例如：l电阻应变片l声发射测表面磨损l非接触式电子探头测量轴心位置l热偶测轴承中摩擦发热l安装专用传感器测量汽缸/缸套磨损3 机械故障诊断的类型1功能诊断和运行分析功能诊断新安装机器，或刚大修后 的机器 运行诊断正常工作中的机器2定期诊断与连续诊断取决因素：设备的关键程度设备事故影响的严重程度运行中性能下降快慢设备故障发生和发展的可预测性3直接诊断与间接诊断间接诊断即通过二次诊断信息间接判断机组中关键零部件的状态变化。4常规工况诊断和特殊工况诊断4 故障及其类型1故障：一台装置在它应达到的功能上丧失能引起系统立即丧失其功能降低设备性能即使设备正常运转，当操作者蓄意或无意使其脱离正常运转，使系统或部件丧失其功能。2故障类型（1）早期故障（2）偶发性故障（3）随时性故障强度（应力）概率强度（应力）概率强度（应力）强度（应力）次标准件的强度标准件的强度操作中的最大强度工作应力部件强度（1）早期故障（1）早期故障 总体上部件质量正常时应分布在设计点以上，但有时会出现局部“薄弱部件”，即个别部件强度在工作应力值以下。（2）偶发性故障 这是基本工程问题。即工作应力和部件强度间的界线相近。部件在可以接受的质量低极限时，却可能处在应力高极限下工作，因而导致部件失效。改进方法：增大两值之间间距，即强度，应力降低两条曲线的标准偏差，即严格控制质量极限，限制设备应力操作范围。（2）偶发性故障摘要幻灯片（3）随时性故障A曲线：故障平均时间（正态分布）标准偏差使用寿命：能够控制的允许出现的故障次数，利用3方法能控制98%的故障。B曲线：实际随时性故障分布曲线（3）随时性故障强度（应力）概率运行时间-33hrBA3故障的各种分类（1）工程分类间断性故障：很短期间内故障发生，造成部件丧失某些功能，但可以立即恢复。永久性故障：直到修理或换部件，功能未能恢复。（2）等级完全性故障部分性故障（3）发展快慢突发性故障：不能早期预测或监测渐发性故障：可预测（4）性质破坏性故障：突发、完全性故障渐衰失效性故障：部分、渐发性故障4故障发生原因（1）磨损性故障：正常磨损（2）错用性故障：工作应力超过部件承受强度（3）固有薄弱性故障：应力在设计范围内丧失功能5 故障分析实例柴油机故障分析 故障分类 故障出现率（%）喷油设备及供油系统27.0漏水 17.3阀门及阀座 11.9轴承 7.0活塞组件 6.66 故障树分析法1基本概率故障树：表示系统（或设备）特定事件（或不希望事件）与它的各个子系统或各个部件故障事件之间的逻辑结构图。故障树分析法系统故障元件1故障事件B故障事件A故障或与或元件2故障元件3故障元件4故障故障树分析法系统故障：顶事件，或终端事件形成系统故障的基本事件：底事件，或初始事件故障树分析法：（FTA，Fault Tree Analysis）它是一种将系统故障形成原因作由总体至部分按树技形状逐级细化的分析方法。它是对复杂动态系统的设计、工厂试验或现场出现失效形式进行可靠性分析的工具，其目的是判明基本故障，确定故障的原因、影响和发生频率。故障树分析法故障树分析法的缺点：有可能漏掉重大的部件故障或元件故障。2故障树分析顺序定义系统，选定顶事件（即不希望事件）对系统故障进行定义、分析其原因（如设计、建造、运行、人为因素等等），对外部环境条件，人为因素作充分考虑。作故障树逻辑图对故障树结构作定性分析，分析各事件结构重要度、应用布尔代数对故障树作简化，寻找故障树的最小割集，以判断薄弱环节。对故障树结构作定量分析，如掌握各元件、部件的故障率数据，即可根据故障树逻辑，对系统的故障作定量分析。提出预防故障措施。电动机过热线路短路电机电流电动机先期损坏或与或电源波动回路电流熔断器未烧断熔断器失效3.实例一:电动机过热摘要幻灯片摘要幻灯片