第1章-机械故障诊断技术绪论PPT课件.ppt

机械设备故障诊断技术 李国宾大连海事大学轮机工程学院办公室 轮机楼413电话箱 guobinli88 1 第一章绪论第二章信号分析方法及应用第三章故障诊断的标准第四章旋转机械的振动监测与诊断第五章滚动轴承的振动监测和诊断第六章齿轮箱的振动监测与诊断第七章油样分析方法第八章红外检测方法 目录 2 1 1基本概念故障的概念设备故障是指 设备功能失常 也就是设备不能达到预期的工作状态 无法满足应有的性能 功能 功能失效 机械设备基本功能不能保证 设备偏离正常功能 第一章绪论 3 故障的分类按故障性质分类人为故障自然故障 磨合期 正常使用期 耗损期 4 按故障产生的原因分类先天性故障使用性故障 按故障发展速度分类突发性故障渐进性故障 按故障造成的后果分类轻微故障一般故障严重故障恶性故障 5 状态检测与故障诊断 6 设备故障诊断的内容包括状态监测 分析诊断和故障预测三个方面 其具体实施过程可以归纳为以下四个方面 1 信号采集 2 信号处理 特征提取 3 状态识别 4 诊断决策 7 状态检测通过监视和测量设备或部件运行状态信息和特征参数 例如振动 温度 压力等 并以此来判断其状态是否正常 故障诊断不仅要检查出设备是否正常 还要对设备发生故障的部位 产生故障的原因 故障的性质和程度给出深入的分析和判断 状态检测与故障诊断关系没有检测就没有诊断 诊断是目的 检测是手段 检测是诊断的基础和前提 诊断是检测的最终结果 8 机械故障诊断主要是研究某一机械设备在运行过程中动态性能的变化规律及其运行状态的识别方法 中国工程院院士屈梁生 诊断是以机械学和信息论为依托 多学科融合的技术 本质是模式识别 9 转子事故 预防事故 保证人身和设备安全 1 2故障诊断的意义和目的 故障诊断的意义 10 现实生活和工业过程中恶性事故时有发生 透平机械事故 11 现实生活和工业过程中恶性事故时有发生 水轮机事故 12 调查委员会在经过 个月的调查后 提出长达 页的调查报告 报告认为 挑战者 号爆炸的原因是右侧助推火箭存在问题 由于航天飞机发射时气温过低 寒冷的天气对火箭垫圈产生影响 最终导致爆炸 1 年 月 日 挑战者 号爆炸价值 亿美元的航天飞机被炸成碎片 名机组人员全部遇难 13 现实生活和工业过程中恶性事故时有发生 断裂部位 三峡塔带机断裂事故2002年9月3日 14 保证设备精度 提高产品质量 15 事后维修 故障维修 Breakdown 设备坏了后才去修理 预防维修 定期维修 Preventive 定期地检查和大修 预知维修 视情维修 Predictive 周期或实时的监测 必要时才去维修 推动设备维修制度的改革 16 事后维修优点 不需要安排计划 对一些设备 更换比修理更便宜 缺点 意外停机引起生产损失 可能引起设备的二次损坏 甚至灾难性事故 17 预防维修优点 减少意外停机缺点 意外停机引起生产损失过剩维修导致维修费用增加 18 预知维修优点 减少非计划停机损失维修时间间隔可以延长维修费用大为减少缺点 需要初始投资需学习和培训 19 不同制度的维修成本的比较 大型钢铁企业 20 提高企业的经济效益 日本应用故障诊断技术后 事故发生率减少75 维修费用降低25 50 英国对2000个国营工厂的调查表明 采用状态监测和故障诊断技术后 每年可节省维修费用3亿英镑 而故障诊断系统的成本为0 5亿英镑 美国1980年税收总额 7500亿 维修费为 2460亿 估计其中过剩维修费为 750亿 我国1987年国营公交企业40万个 固定资产 7000亿 维修费约为固定资产的3 5 21 300MW发电机组停产一天损失电720万kWh 约 144万元30万吨化肥装置停产一天损失化肥1000t 约 150万元三峡2号水轮机组700MW停机4小时损失 400万元 22 我国因机械设备事故造成的损失十分严重1985年10月29日山西大同第二电厂20万千瓦2号机组因超速诱发轴系强烈振动 轴系断裂为五段 机组严重损坏 直接经济损失达1400万元 1988年2月12日陕西秦岭电厂20万千瓦5号机组轴系发生突发性强烈振动 轴系断裂为十三段 机组严重损毁 直接经济损失达3000万元 对石化引进30万吨合成氨和40万吨尿素化肥厂中的五大透平压缩机组的初步调查结果表明 仅1977年和1978年的两年的不完全统计 机械事故就高达一百多次 遭受经济损失约有几个亿 23 宏观上实施故障诊断能带来经济效益1980年度美国用于设备维修的费用为2460亿美元 其中有将近1 3 约750亿美元 属于维修方法采用不当 包括缺乏正确的状态监测和故障诊断技术 而浪费掉的我国1987年国营工业和交通企业有40万个以上 总固定资产约为7000亿元 每年用于设备大修 小修及处理故障的费用一般占固定资产原值的3 5 因此 采用状态监测和故障诊断技术改善设备维修方式和方法后 一年就有可能取得数百亿元的经济效益 24 对生产单位有很高的收益 投资比日本资料报道 实施故障诊断后 事故率减少75 维修费用降低25 50 英国2000家大型工厂采用诊断技术后每年节省维修费用达3亿英镑 而每年用于投资故障诊断系统和技术手段的费用为0 5亿英镑 从而净获益达2 5亿英镑 年美国pekrul发电厂实施故障诊断技术后的经济效益达到其本身投入的36倍 25 保证可靠地 高效地发挥设备应有的功能 1 保证设备发挥最大的设计能力 制定合理的检测维修制度 以便在允许的条件下充分挖掘设备潜能 延长服役期限和使用寿命 降低设备全寿命周期费用 2 能及时地 正确地对各种异常状态或故障状态作出诊断 预防或消除故障 对设备的运行进行必要的指导 提高设备运行的可靠性 安全性和有效性 以期把故障损失降低到最低水平 3 通过检测监视故障分析性能评估等 为设备结构修改优化设计合理制造及生产过程提供数据和信息 故障诊断的目的 26 1 3故障诊断的基本方法 按照诊断模式分 离线分析诊断 在线分析诊断 远程检测诊断 27 离线分析诊断 定期或不定期的巡检的方式采集现场数据 然后回放到计算机 由计算机软件进行监测与诊断分析 特点 离线分析 对突发故障无能为力 但可精细分析 28 计算机 监控箱 记录 文件 在线分析诊断 由传感器及高速实时数采硬件 控制计算机及监测分析软件组成 特点 在线监测 可以给出设备的当前状态 捕捉突发故障并进行及时分析 29 信号调理 信号调理 信号调理 机组 机组 现场工控机 信号调理 信号调理 信号调理 机组 机组 现场工控机 信号调理 信号调理 信号调理 机组 机组 现场工控机 远程计算机 局域网 实时远程监测 充分挖掘和发挥网络信息交换 资源共享的优点 充分利用科研院所的专家资源 实现 移动的是数据而不是人 在网络层面上实现故障信息的挖掘和故障类型的确诊 30 按检测参数分 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 31 医学诊断与故障诊断 32 仪器分类 便携式测振表数据采集器计算机化监测系统 1 4监测和诊断仪器的分类和选用 仪器选用原则 被监测对象在生产中的地位生产的规模和产量预计的投资设备管理人员的水平和素质 33 测振表的外形和原理框图 34 传感器 数据采集器 计算机及外部设备 数据采集器外形和工作框图 35 双通道振动表 推力瓦位和瓦温表 振动传感器在瓦盖上 水泵的监测系统 36 典型的表盘式监测系统 离心压缩机监测系统 37 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 38 监测和诊断仪器的分类和选用 39 1 5故障诊断技术的发展概况 美国最早 1967年美国宇航局倡导成立了机械故障预防小组 MFPG 70年代英国机械保健中心成立 并用于核发电 钢铁 电力等诊断 71年日本开始发展自己的TPM 全员生产维修 钢铁 石油 化工 铁路 进而欧美许多国家都在重视发展 如瑞典SPM轴承监测 挪威船舶诊断 丹麦B K的振动与声发射诊断 40 1979年机械工业部在长春举办设备科长学习班 1983年在南京举办首届设备诊断技术专题座谈会天津大学 1982年起研究齿轮传动 轴承 齿轮箱 切削过程等方面的诊断与监控技术华中理工大学 汽轮发电机组诊断专家系统 钢丝绳诊断系统西安交通大学 旋转机械故障诊断RB 20国防科技大学 望远号远洋考察船的在线监控与故障诊断系统哈尔滨工业大学 20万KW汽轮发电机组诊断 41 分布式 网络化监测代替集中监测 实时的在线监测替代定期监测和巡回