典型零件系统的故障诊断优秀PPT.ppt
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1、典型零件系统的故障诊断第1页,本讲稿共40页5.1 齿轮的故障诊断齿轮的故障诊断 5.2 滚动轴承的故障诊断滚动轴承的故障诊断5.3 静止设备的故障诊断静止设备的故障诊断5.4 发动机诊断技术发动机诊断技术 第2页,本讲稿共40页5.1 齿轮的故障诊断齿轮的故障诊断n齿轮的故障特征齿轮的故障特征n齿轮的振动特性齿轮的振动特性n齿轮故障的振动诊断齿轮故障的振动诊断第3页,本讲稿共40页齿轮的故障特征齿轮的故障特征n齿轮的损伤形式齿轮的损伤形式(一一)齿面损伤齿面损伤齿轮表面和次表面发生的各种损伤统称为齿面损伤齿轮表面和次表面发生的各种损伤统称为齿面损伤.严重严重的的齿面损伤齿面损伤,将引起故障或
2、造成齿轮失效将引起故障或造成齿轮失效.齿面损伤分为齿面损伤分为 齿面磨损齿面磨损 齿面粘着撕伤齿面粘着撕伤 齿面疲劳齿面疲劳 齿面塑性变形齿面塑性变形 齿面烧伤齿面烧伤 第4页,本讲稿共40页n(二二)轮齿折断轮齿折断n轮齿折断可以是局部齿轮齿折断可以是局部齿,单个齿单个齿,多个齿发生折断的损多个齿发生折断的损伤形式伤形式.根据折断产生的机理根据折断产生的机理,分为疲劳折断和过载折断分为疲劳折断和过载折断,而轮齿上由于各种原因造成的裂纹是折断损伤的前兆而轮齿上由于各种原因造成的裂纹是折断损伤的前兆.n(三三)组合损伤组合损伤n造成轮齿孙沙锅的原因错综复杂造成轮齿孙沙锅的原因错综复杂,一种损伤是
3、另一种损一种损伤是另一种损伤的先兆或继续发展的结果伤的先兆或继续发展的结果.因此因此,使用中轮齿损伤往往不使用中轮齿损伤往往不是单一的基本损伤形式是单一的基本损伤形式,而是两种或多种损伤形式的组合而是两种或多种损伤形式的组合,并且呈现各种复杂的情况并且呈现各种复杂的情况第5页,本讲稿共40页齿轮的振动特性n齿轮的振动机理齿轮的振动机理n齿轮可以看成是以轮齿为弹簧齿轮可以看成是以轮齿为弹簧,以齿轮本体为质量的振动以齿轮本体为质量的振动系统系统,由于齿轮刚度周期性变化由于齿轮刚度周期性变化,齿轮装配误差或扭矩变齿轮装配误差或扭矩变化等外因引起的激振力作用化等外因引起的激振力作用,齿轮将会产生圆周方
4、向的扭齿轮将会产生圆周方向的扭转振动转振动.又由于轴又由于轴,轴承轴承,轴承座的变形或齿向误差等原因轴承座的变形或齿向误差等原因,圆周方向的扭转振动变会导致径向和轴向振动圆周方向的扭转振动变会导致径向和轴向振动,从而形成从而形成轴承座的扭曲振动轴承座的扭曲振动.对于闭式传动对于闭式传动,振动可通过轴承和振动可通过轴承和轴承座传到齿轮箱体轴承座传到齿轮箱体,使箱体侧壁产生振动使箱体侧壁产生振动,并激发周围并激发周围的空气振动而产生噪声的空气振动而产生噪声,对于开式传动对于开式传动,则三个方向的齿轮则三个方向的齿轮振动直接激发空气振动而产生噪声振动直接激发空气振动而产生噪声.第6页,本讲稿共40页
5、n齿轮的异常振动齿轮的异常振动n齿轮磨损引起的振动齿轮磨损引起的振动n齿轮制造缺陷引起的振动齿轮制造缺陷引起的振动n齿轮不同轴引起的振动齿轮不同轴引起的振动n齿轮局部异常引起的振动齿轮局部异常引起的振动第7页,本讲稿共40页齿轮故障诊断齿轮故障诊断检测参数与检测周期检测参数与检测周期检测部位与检测方向检测部位与检测方向诊断程序和检测类型诊断程序和检测类型振动信号特征分析振动信号特征分析齿轮振动故障判断齿轮振动故障判断第8页,本讲稿共40页5.2 滚动轴承的故障诊断滚动轴承的故障诊断 滚动轴承的故障诊断常滚动轴承的故障诊断常采用振动诊断采用振动诊断法法 优点是不仅能检测运转中轴承的异常优点是不仅
6、能检测运转中轴承的异常,而且具有检测轴而且具有检测轴承早期异常的能力承早期异常的能力.诊断过程通常分为诊断过程通常分为:一一 振动监测频带振动监测频带 二二 振动信号采集振动信号采集 三三 振动原因识别振动原因识别第9页,本讲稿共40页振动监测频带振动监测频带n滚动轴承的振动诊断是利用各种异常状滚动轴承的振动诊断是利用各种异常状态下所特有的振动频率来查明异常原因态下所特有的振动频率来查明异常原因.由于轴承异常所引起的振动包括由于轴承异常所引起的振动包括1KHZ以以下的低频振动下的低频振动,和数十和数十KHZ的高频振动的高频振动,或或者是同时包含这两类频率成分的振动因者是同时包含这两类频率成分的
7、振动因而轴承的振动诊断可分为而轴承的振动诊断可分为低频振动低频振动和和高高频振动频振动两种诊断程序两种诊断程序.第10页,本讲稿共40页 低频振动诊断的一般程序是低频振动诊断的一般程序是:由加速度振动传感器测由加速度振动传感器测取振动加速度的电信号取振动加速度的电信号,经电荷放大器后经电荷放大器后,在再通过积分在再通过积分器获得振动速度信号器获得振动速度信号,然后在经过然后在经过1KHZ的低通滤波器的低通滤波器,对对除去高频成分的信号进行频率分析除去高频成分的信号进行频率分析.对轴承构造异常和加对轴承构造异常和加工面形状误差所引起的振动工面形状误差所引起的振动,可利用低频振动诊断可利用低频振动
8、诊断.高频振动诊断的一般程序是高频振动诊断的一般程序是:由振动加速度传感器测取由振动加速度传感器测取电信号电信号,经电荷放大器后经电荷放大器后,再通过再通过1KHZ的低通滤波器获取的低通滤波器获取其高频成分其高频成分,然后再将这种滤波后的加速度信号进行频然后再将这种滤波后的加速度信号进行频率分析率分析.对轴承损伤引起的异常振动可利用高频振动进行诊对轴承损伤引起的异常振动可利用高频振动进行诊断断.第11页,本讲稿共40页振动信号采集n在一般的滚动轴承振动诊断系统中在一般的滚动轴承振动诊断系统中,常采用瞬态信号采集常采用瞬态信号采集,定时信定时信号采集以及峰值信号采集三种方法号采集以及峰值信号采集
9、三种方法.n(一一)瞬态信号采集法瞬态信号采集法n瞬态信号采集是利用信号本身的特性进行采样的一种方法瞬态信号采集是利用信号本身的特性进行采样的一种方法,当滚动轴承当滚动轴承在运转中发生故障时在运转中发生故障时,会是原来平稳的随机信号或周期信号发生突变会是原来平稳的随机信号或周期信号发生突变,出现瞬态冲击出现瞬态冲击.瞬态信号的采集正是利用其振动信号波形突变瞬态信号的采集正是利用其振动信号波形突变的特性来完成的的特性来完成的.在瞬态信号采样前需先输入几个参数在瞬态信号采样前需先输入几个参数,触发前预存触发前预存点数点数,采样频率和点数采样频率和点数,触发电平及触发频率触发电平及触发频率,然后计算
10、机边进入信然后计算机边进入信号采集状态号采集状态.当触发条件满足时就保存现行地址当触发条件满足时就保存现行地址,并将指针指向数并将指针指向数据区某一位置据区某一位置,开始瞬态信号采集的全过程开始瞬态信号采集的全过程,并实现自动报警并实现自动报警.该采该采样方法适用与监测滚动轴承的偶然性故障样方法适用与监测滚动轴承的偶然性故障.第12页,本讲稿共40页n(二二)定时信号采集法定时信号采集法n定时信号采集可按照预先设定的时间间隔进行采样定时信号采集可按照预先设定的时间间隔进行采样,当定时信号采集当定时信号采集系统进入该采样模式时系统进入该采样模式时,便按预先设置的参数采集信号便按预先设置的参数采集
11、信号,采样后可采样后可自动对所采集的信号按预定芳案进行计算机诊断结论自动对所采集的信号按预定芳案进行计算机诊断结论.若诊断参若诊断参数值超过预置指标时系统将自动报警并转下一次采集数值超过预置指标时系统将自动报警并转下一次采集.定时信号采定时信号采集法适用对连续运行机械的滚动轴承的定时检测集法适用对连续运行机械的滚动轴承的定时检测.n(三三)峰值信号采集法峰值信号采集法n当滚动轴承零件损伤部位进入承载区时当滚动轴承零件损伤部位进入承载区时,竟因该零件突然卸栽竟因该零件突然卸栽而引起一次冲击而引起一次冲击,紧接着发生一个衰减震荡过程紧接着发生一个衰减震荡过程,起震荡频率有起震荡频率有结构的共振频率
12、所决定结构的共振频率所决定,可达数可达数KHzKHz或数十或数十KHZ.KHZ.第13页,本讲稿共40页振动原因识别n滚动轴承震动原因的识别滚动轴承震动原因的识别,通常是立足与寻找通常是立足与寻找“状态模式状态模式”的变化的变化.起一般方法是很根据测取的振动信号起一般方法是很根据测取的振动信号,除去其中的剩除去其中的剩余信息余信息,提取信号特征向量提取信号特征向量,竟待识别模式与已定的样板模式竟待识别模式与已定的样板模式做对比做对比,由此判别轴承所处的状态由此判别轴承所处的状态.通常较为有效的方法有通常较为有效的方法有:n(一一)冲击脉冲和冲击能量分析法冲击脉冲和冲击能量分析法n(二二)频率分
13、析和频率调制分析法频率分析和频率调制分析法n(三三)包络线和包络能量分析法包络线和包络能量分析法n(四四)峰态值偏度系数分析法峰态值偏度系数分析法n(五五)倒频谱和平均响应分析法倒频谱和平均响应分析法第14页,本讲稿共40页静止设备的故障诊断 工业管道工业管道,塔塔,槽罐以及压力容器等设备都是在静止状态下槽罐以及压力容器等设备都是在静止状态下工作的工作的.称他们为静止设备。称他们为静止设备。工业管道的故障诊断工业管道的故障诊断 长输管线的泄漏诊断长输管线的泄漏诊断 压力容器的故障诊断压力容器的故障诊断 弹性结构件故障的振动诊断弹性结构件故障的振动诊断 静止电气设备的故障诊断静止电气设备的故障诊
14、断第15页,本讲稿共40页工业管道的故障诊断工业管道的故障诊断一一 管道泄漏故障的原因管道泄漏故障的原因1 管材不能适应使用条件的要求管材不能适应使用条件的要求2 管子本身质量问题管子本身质量问题3 管子弯头的曲率半径或收缩口设计不当管子弯头的曲率半径或收缩口设计不当4 管子适应热胀冷缩的性能差管子适应热胀冷缩的性能差5 操作不当操作不当6 管道系统的振动管道系统的振动第16页,本讲稿共40页二二 给水管道的泄漏检测给水管道的泄漏检测1 分区装表检漏法分区装表检漏法2 听漏法听漏法3 观察法观察法三三 地下输油管道的泄漏诊断地下输油管道的泄漏诊断1 放射性示踪法放射性示踪法2 声发射相关分析法
15、声发射相关分析法四四 可燃性气体管道的泄漏监测可燃性气体管道的泄漏监测第17页,本讲稿共40页长输管线的泄漏诊断 对长输管线在工作状态尽兴泄漏等故障的对长输管线在工作状态尽兴泄漏等故障的诊断,常采用诊断,常采用流量平衡法,声学方法流量平衡法,声学方法等。等。这些方法的主要缺点是诊断这些方法的主要缺点是诊断精度比较差精度比较差。近来研究成功的意中基于随机变量之间的近来研究成功的意中基于随机变量之间的差异程度的信息测度诊断方法,它只需测差异程度的信息测度诊断方法,它只需测量量压力信号压力信号,而其诊断精度较上述方法大,而其诊断精度较上述方法大为提高。该诊断方法为提高。该诊断方法实用性强实用性强,而
16、且其泄,而且其泄漏故障诊断的基本思想,也可用于其他方漏故障诊断的基本思想,也可用于其他方面的故障诊断。面的故障诊断。第18页,本讲稿共40页压力同期的故障诊断一一 压力容器的声发射检测压力容器的声发射检测1 声发射检测系统声发射检测系统2 故障的声发射定位故障的声发射定位二二 压力容器声发射检测实用性判别压力容器声发射检测实用性判别三三 压力容器声发射检测的可靠性压力容器声发射检测的可靠性四四 压力容器缺陷有害度评价压力容器缺陷有害度评价五五 压力容器的故障预测压力容器的故障预测六六 压力容器的寿命估算压力容器的寿命估算第19页,本讲稿共40页弹性结构件故障的振动诊断弹性结构件故障的振动诊断
17、在室外工作的塔架,桥梁,烟囱以及近海平台等大型在室外工作的塔架,桥梁,烟囱以及近海平台等大型弹性结构件,虽然是在静止状态下工作的静止设备,但弹性结构件,虽然是在静止状态下工作的静止设备,但是它们在地面脉动,风载,雪载,海浪冲击以及动力设是它们在地面脉动,风载,雪载,海浪冲击以及动力设备施加的各种自然随机干扰力的作用下,必然会产生振备施加的各种自然随机干扰力的作用下,必然会产生振动,是一种动,是一种多输入的振动系统多输入的振动系统。一一 结构故障振动诊断的敏感度结构故障振动诊断的敏感度二二 结构件故障振动检测方法结构件故障振动检测方法三三 结构故障的模态参数识别结构故障的模态参数识别第20页,本
18、讲稿共40页静止电气设备的故障诊断静止电气设备的故障诊断 变压器,气体绝缘封闭式开关等静止变压器,气体绝缘封闭式开关等静止电气设备的主要故障是绝缘击穿电气设备的主要故障是绝缘击穿 目前,检测变压器绝缘的方法除了通目前,检测变压器绝缘的方法除了通用的用的绝缘电阻绝缘电阻,介质损耗角正切介质损耗角正切,吸收电吸收电流特性流特性以及各种以及各种绝缘特性绝缘特性等方法外,近来等方法外,近来局部放电检测和分析油中含气局部放电检测和分析油中含气这两种方法这两种方法已成为检测变压器绝缘的较理想的方法。已成为检测变压器绝缘的较理想的方法。第21页,本讲稿共40页5.4 发动机诊断技术发动机诊断技术n5.4.1
19、 发动机功率和油耗检测发动机功率和油耗检测n5.4.2 压缩系检测压缩系检测n5.4.3柴油发动机的综合诊断柴油发动机的综合诊断n5.4.4 汽油发动机诊断汽油发动机诊断n5.4.5 废气分析废气分析n5.4.6烟度测量烟度测量第22页,本讲稿共40页5.4.1 发动机功率和油耗检测发动机功率和油耗检测n发动机工作不稳定发动机工作不稳定n1现象现象n发动机运转不稳,发动机工作时机体严重振抖。发动机运转不稳,发动机工作时机体严重振抖。n2原因原因n1)迨速调得太低;)迨速调得太低;n2)燃油中进入空气,油路有空气或水;)燃油中进入空气,油路有空气或水;n3)高压油路漏油;)高压油路漏油;n4)各
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