狀態監測和故障診斷的儀器和方法第1頁，課件共52頁，創作于2023年2月本章內容頻譜分析診斷法不同故障的特征頻率

不平衡、不對中、松動、軸承故障、齒輪故障等趨勢分析法通頻值趨勢分析頻譜趨勢分析

報警值和危險值的確定

狀態監測和故障診斷及其作用設備維修制度的發展和不同維修制度的比較故障診斷的各種手段振動監測儀器的分類及其選用原則離線儀器和在線系統

第2頁，課件共52頁，創作于2023年2月在設備運行中或在基本不拆卸的情況下，通過各種手段，掌握設備運行狀態，判定產生故障的部位和原因，并預測、預報設備未來的狀態。什么是狀態監測和故障診斷？是防止事故和計劃外停機的有效手段。是設備維修的發展方向。第3頁，課件共52頁，創作于2023年2月簡易診斷和精密診斷狀態監測（簡易診斷）內容：識別有無故障明確故障嚴重程度作出故障趨勢分析由設備維修人員在現場進行故障診斷（精密診斷）

內容：確定故障部位確定故障原因提出維修建議由設備診斷人員在現場或中心進行第4頁，課件共52頁，創作于2023年2月狀態監測和故障診斷的過程檢測縮小故障范圍狀態判別搜集征兆定期檢測故障定位原因分析維修決策趨勢分析正常參數開始尚可正常不可異常第5頁，課件共52頁，創作于2023年2月狀態監測和故障診斷的作用

監測與保護

監測機器工作狀態。發現故障及時報警，并隔離故障。分析與診斷

判斷故障性質、程度和部位。分析故障原因。處理與預防

給出消除故障的措施。防止發生同類故障。第6頁，課件共52頁，創作于2023年2月設備維修制度的發展事后維修，故障維修

(Breakdown)

設備壞了后才去修理。定期維修，預防維修

(Preventive)

定期地檢查和大修。預測維修，視情維修

(Predictive)

周期的監測，必要時才去維修。第7頁，課件共52頁，創作于2023年2月事后維修體制設備運行到壞了再進行修理。不需要安排計劃。對一些設備，更換比修理更便宜。意外停機引起生產損失。可能引起設備的二次損壞，甚至災難性事故。庫存備件投資多。定義優點缺點第8頁，課件共52頁，創作于2023年2月定期維修體制按預訂的時間間隔或檢修周期，對設備作維修、調整和更換備件。機器壽命較長。減少意外停機。備件庫存較少。意外停機引起生產損失。過剩維修導致維修費用增加。過剩維修引起人為維修故障。定義優點缺點第9頁，課件共52頁，創作于2023年2月預測維修體制有計劃地對設備作檢查和測試，以確定其健康狀態，必要時才進行維修。減少非計劃停機損失。維修時間間隔可以延長。維修費用大為減少。備件庫存最小。需要初始投資。需學習和培訓。定義優點缺點第10頁，課件共52頁，創作于2023年2月不同制度的維修成本的比較大型鋼鐵企業第11頁，課件共52頁，創作于2023年2月維修費用化了多少？美國1980年稅收總額$7500億，維修費為$2460億,估計其中過剩維修費為$750億。我國1987年國營公交企業40萬個，固定資產￥7000億,維修費約為固定資產的3～5％。我國2002年規模以上企業共有固定資產￥8800萬億，維修費有多少？能節省多少？第12頁，課件共52頁，創作于2023年2月停產一天的損失有多大？300MW發電機組損失電720萬kWh，約￥144萬元30萬噸化肥裝置損失化肥1000t，約￥150萬元三峽2號水輪機組700MW停機4小時損失￥400萬元第13頁，課件共52頁，創作于2023年2月先進維修制度的作用保證機器精度，提高產品質量

減少意外停車引起的生產損失防止事故，杜絕災難性故障減少維修時間和維修費用（人力和財力）改善環境，改善企業形象投資獲得最大和最長遠的回報第14頁，課件共52頁，創作于2023年2月國家有關的條例摘錄

逐步采用現代故障診斷和狀態監測技術，發展以狀態監測為基礎的預知維修體制。

1983年國家經委《國營公交設備管理試行條例》

企業應當積極采用先進的設備管理方法和維修技術，采用以設備狀態監測為基礎的設備維修方法，不斷提高設備管理和維修技術的現代化水平。

1987年國務院《全民所用制公交設備管理條例》第15頁，課件共52頁，創作于2023年2月監測和診斷的各種手段★

振動：適用于旋轉機械、往復機械、軸承、齒輪等。★溫度（紅外）：適用于工業爐窯、熱力機械、電機、電器等。★

聲發射：適用于壓力容器、往復機械、軸承、齒輪等。★油液（鐵譜）：適用于齒輪箱、設備潤滑系統、電力變壓器等。★無損檢測：采用物理化學方法，用于關鍵零部件的故障檢測。★壓力：適用于液壓系統、流體機械、內燃機和液力耦合器等。★強度：適用于工程結構、起重機械、鍛壓機械等。★表面：適用于設備關鍵零部件表面檢查和管道內孔檢查等。★工況參數：適用于流程工業和生產線上的主要設備等。★電氣：適用于電機、電器、輸變電設備、電工儀表等。第16頁，課件共52頁，創作于2023年2月儀器分類：便攜式測振表數據采集器表盤式的監測系統計算機化監測系統監測和診斷儀器的分類和選用儀器選用原則：

被監測對象在生產中的地位生產的規模和產量預計的投資設備管理人員的水平和素質第17頁，課件共52頁，創作于2023年2月監測和診斷儀器的分類和選用第18頁，課件共52頁，創作于2023年2月測振表的外形和原理框圖阻抗變換前置放大指示選頻網絡微積分檢波主放大電池靈敏度調節傳感器輸入交流輸出

直流輸出第19頁，課件共52頁，創作于2023年2月計算機存貯器打印機屏幕軟件放大接口存貯顯示時鐘電池管理環節傳感器數據采集器計算機及外部設備數據采集器的外形和工作框圖第20頁，課件共52頁，創作于2023年2月數據采集器的工作流程主菜單趨勢分析顯示和打印調用存儲數據趨勢分析和譜趨勢分析巡檢準備輸入組態信息清除內存出發巡檢校對時鐘數據處理下載數據數據比較巡檢報表頻譜分析頻譜圖軌跡圖顯示和打印軌跡分析定巡檢路線新開巡檢組定設備和測點定測量參數更改測量參數增減設備和測點增減巡檢組組態打印組態表第21頁，課件共52頁，創作于2023年2月典型的表盤式監測系統雙通道振動表推力瓦位和瓦溫表振動傳感器在瓦蓋上水泵的監測系統第22頁，課件共52頁，創作于2023年2月典型的表盤式監測系統前置器雙通道軸位表推力瓦溫表鍵相信號雙通道軸振表徑向瓦溫表鍵相傳感器90度布置的兩渦流傳感器推力瓦溫傳感器徑向瓦溫傳感器軸向位置傳感器報警信號輸出離心壓縮機監測系統第23頁，課件共52頁，創作于2023年2月計算機化的監測系統框圖最簡單的計算機化監測系統。單一計算機完成數據采集、管理、數據分析、人機對話等功能。存貯器打印機屏幕軟件適調放大切換裝置A/D變換器來自傳感器監測儀表計算機第24頁，課件共52頁，創作于2023年2月汽輪發電機組的監測系統框圖下位機分析處理聯網顯示存貯人機對話通訊適調放大適調放大限幅整形光電隔離光電隔離光電隔離同步采樣采樣上位機振動信號（快變）溫度、壓力信號（慢變）鍵相信號第25頁，課件共52頁，創作于2023年2月故障診斷的專家系統框圖專家系統是一個故障診斷的專用程序。用戶可以把其中積累的診斷專家的知識用于診斷工作。結果及解釋征兆事實庫知識獲取征兆獲取推理機診斷知識庫設備參數庫工作存貯器人機對話故障對策傳感器信號領域專家用戶第26頁，課件共52頁，創作于2023年2月精密診斷的方法頻譜分析法趨勢分析法通頻值趨勢分析、頻譜趨勢分析時域分析法

波形分析、相關函數分析倒頻譜分析法模態分析法隨機減量法其他數學方法模式識別法模糊診斷法故障樹診斷法神經網絡法小波分析法灰色系統法分形幾何法第27頁，課件共52頁，創作于2023年2月精密診斷最常用的方法頻譜分析法

每種故障有其對應的特征頻率。據此確定機器的故障性質和嚴重程度。趨勢分析法、頻譜趨勢分析法

根據劣化曲線，振動的通頻幅值(特征頻率幅值)隨故障的發展而增大。據此監視機器的健康狀態，并推測其壽命。第28頁，課件共52頁，創作于2023年2月轉動機械常見故障的頻率特征強迫振動類故障自激振動類故障R:

轉動頻率第29頁，課件共52頁，創作于2023年2月轉子不平衡故障的頻譜波形為簡諧波，少毛刺。軸心軌跡為圓或橢圓。1X頻率為主。軸向振動不大。振幅隨轉速升高而增大。過臨界轉速有共振峰。透平風機TOTI齒輪箱1X頻率(水平)1X頻率(水平)1X頻率(鉛垂)1X頻率(鉛垂)軸向很小軸向很小第30頁，課件共52頁，創作于2023年2月轉子不平衡的類型第31頁，課件共52頁，創作于2023年2月轉子不對中故障的頻譜出現2X頻率成分。軸心軌跡成香蕉形或8字形。軸向振動一般較大。本例中，出現葉片通過頻率。電機水泵POPIMOMI1X頻率2X頻率葉片通過頻率第32頁，課件共52頁，創作于2023年2月轉子不對中的類型正確對中

e=0,

=0平行不對中

e0,=0角度不對中

e=0,0綜合不對中

e0,0第33頁，課件共52頁，創作于2023年2月不同聯軸節的情況聯軸節類型不對中形式振動特征剛性聯軸節平行不對中有2X成分角度不對中軸向振動1X成分大軸向振動大，有2X及高次諧波齒式聯軸節徑向振動可能有2X、3X、4X…

聯軸節兩側振動的相位常相反膜片聯軸節有nX成分（n為螺釘數）第34頁，課件共52頁，創作于2023年2月轉子系統松動故障的頻譜波形出現許多毛刺。譜圖中噪聲水平高。出現精確的倍頻2X，3X…等成分。松動結合面兩邊，振幅有明顯差別。電機水泵POPI轉速的精確倍頻成分本例中最高出現16X成分噪聲水平高第35頁，課件共52頁，創作于2023年2月松動故障引起的間入諧量未松動時的頻譜松動時的頻譜

出現0.5X，1.5X，2.5X，3.5X...等頻率成分第36頁，課件共52頁，創作于2023年2月D

—

節圓直徑d—

滾珠直徑—

接觸角z—

滾珠數R

—

軸的轉速頻率滾動軸承故障的特征頻率dD外環故障頻率內環故障頻率滾珠故障頻率保持架碰外環保持架碰內環第37頁，課件共52頁，創作于2023年2月滾動軸承故障的頻譜軸承每一種零件有其特殊的故障頻率。隨著故障發展，它的幅值增加，并有諧波；諧波兩邊產生邊頻。還可用非頻率域的診斷方法，如共振解調。電機離心泵PIPO1X2X頻率故障基本頻率6.71X基本頻率的四個諧波第38頁，課件共52頁，創作于2023年2月帶滾動軸承的機械的頻譜特點不平衡不對中松動滾動軸承故障頻率05101520253035404550×RFrequencyinorder3.53.02.52.01.51.00.50Velocityinmm/spk第39頁，課件共52頁，創作于2023年2月帶滑動軸承的機械的頻譜特點不對中松動引起的諧波不平衡油膜渦動、碰摩0246810121416FrequencyinorderDisplacementinmpktopk12.510.07.55.02.50第40頁，課件共52頁，創作于2023年2月齒輪故障的頻譜齒輪嚙合頻率GMF等于齒數乘以齒輪轉速頻率。齒輪嚙合頻率兩邊有邊頻，間距為1X。隨著齒輪故障發展，邊頻越來越豐富，幅值增加。可用倒頻譜作進一步分析。OUBSISOL齒輪箱上輥下輥輸入軸嚙合頻率GMF上邊頻下邊頻2X第41頁，課件共52頁，創作于2023年2月趨勢分析法的理論根據監視機器的劣化過程預測機器的失效時間正常使用期耗損期磨合期故障率時間“浴盆曲線”停機日期報警日期故障征兆時間劣化曲線報警值危險值第42頁，課件共52頁，創作于2023年2月趨勢分析法通頻值趨勢分析

簡單易行不易發現早期故障頻譜趨勢分析

能早期發現齒輪、軸承等早期故障能較快判定故障的部位第43頁，課件共52頁，創作于2023年2月通頻值趨勢分析報警值危險值停機日期報警日期第44頁，課件共52頁，創作于2023年2月確定報警值和危險值的方法絕對法根據相應的國際標準、國家標準、行業標準等，如：ISO，GB，API等。相對法以機器正常狀態的振動值作為基數，自己和自己比。類比法與同類機器的振動值作比較。第45頁，課件共52頁，創作于2023年2月

轉機振動標準舉例(軸承振動)

ISO2372，ISO3945

振動烈度：振動速度的有效值測量頻率范圍10～1000HzI級：小型機械例15kW以下電機II級：中型機械例15～75kW以下電機和300kW以下機械III級：大型機械，剛性基礎600～12000r/minIV級：大型機械，柔性基礎600～12000r/min0.280.450.711.121.82.84.57.111.2182845A－優，B－良，C－可，D－不可第46頁，課件共52頁，創作于2023年2月(軸振動)轉機振動標準舉例VDI－德國工程師協會IEC－國際電工協會API－

美國石油協會NEMA－

MITI/JEAC－

第47頁，課件共52頁，創作于2023年2月相對法確定振動限值