状态监测与故障诊断ppt课件

设备监测与故障诊断，李红坤申谷研究所大连分院，1。第一章设备维护概述，1。设备2的重要性。设备故障原因3。设备维护的重要性4。常用设备维护系统5。状态监控技术6。状态监测的发展趋势2。1.现代工业的特点：大规模、连续性、高速和自动化2。现代工业对设备的依赖。设备故障和停机造成的巨大损失，以及维护成本的大幅增加；同时可能引发重大事故。3、设备的重要性，据统计，工业现场只有10%的轴承达到了设计寿命(1)40%因润滑不良而失效(2)30%因装配不当而失效(3)20%因过载或制造原因而失效，4)设备失效的原因是设计、制造和安装不当，过载使用维护方法不当，以及设备失效的原因，5、1。提高设备运行的可靠性。降低设备故障造成的维护成本。提高产品质量和设备维护的重要性。通用设备维护系统1。故障后维护故障后维护是指允许设备运行直到故障被损坏，而不采取任何预防措施。它也被称为事后维护。其维护理念是允许：受损。计划维修是指根据企业的维修计划进行的维修。其维护理念是：停机前的维护计划是机器的使用寿命是有限的，其故障概率与其使用时间成正比，如下图所示。预测性维护预测性维护也称为“基于状态的维护”，其维护理念是：如果没有故障，就不会有维护。主动维护主动维护也称为“精确维护”和“基于可靠性的维护”。维护理念是：一旦进行了维护，就要进行精确的维护。状态监测简介(1)简介顾名思义，状态监测是一种监测设备状态的技术。通过它，我们可以了解设备的健康状况，判断设备是否处于稳定状态或正在恶化。状态监测技术，11，(2)你为什么要进行状态监测你可能会问为什么我们如此关心旋转机械的健康？总而言之，经济效益。(3)如何进行状态监测，那么，在进行状态监测时我们能做些什么呢？有许多不同类型的检测技术和方法可以应用于状态监控。关键是要了解设备的故障模式。如果您知道可能故障的类型和位置以及机器的内部条件，您可以找到正确的监控方法。我们将诊断和分析分为四个阶段：检测是否存在故障、分析故障的严重程度、找出故障的根本原因以及维护后的检查。诊断软件的第一个任务是监控设备是否有故障。软件中包含的专家系统可以将测得的振动水平与一系列预设报警值进行比较。用户需要仔细分析您提供的“异常报告”，以确定哪台机器可能有故障。15、状态监测技术，确定报警值和危险值的方法，根据相关国际标准、国家标准、行业标准(如国际标准化组织、国家标准、美国石油学会等)的绝对方法。相对法以机器正常状态的振动值为基础，并与自身进行比较。将类比法与类似机器的振动值进行了比较。，16，传递振动标准示例(轴承振动)ISO2372，ISO3945，振动强度：振动速度测量频率范围的有效值10 1000赫兹，第一类：小型机械示例15kW或以下电机第二类：中型机械示例15 75 kW或以下电机和300kW或以下机械第三类：大型机械，刚性基础600 12000 r/Miniv类：大型机械。柔性基础600 12000 r/min，0 . 280 . 450 . 711 . 121 . 82 . 84 . 57 . 111 . 2182845，A-优，B-良，C-ok，D-非，17，(轴振动)传递振动标准，例如，VDI -德国工程师协会国际电工协会美国石油学会，18，确定振动极限的相对方法，滚动轴承齿轮，旋转机械滑动轴承，19，类比滚动轴承机械报警参考值，21，滑动轴承机械报警参考值，22，最后，在维修完成后，我们还需要采取一些措施来检查故障是否消除，确定维修的效果和设备继续工作的能力。 这是我们前面提到的检查阶段。状态监测的发展趋势是：诊断技术与诊断系统紧密结合；机器状态监控和工业过程监控将被整合。自动诊断和在线系统的应用将日益增加。最新的信息技术和互联网技术将在这一领域得到更广泛的应用。状态监测的发展趋势，24，离线检测，25，在线监测，26，27，28，29，30，第二章振动原理，1，振动原理概述2，时域波形3，相位4，振动测量5，频谱6，特征频率7，典型信号8，总振动值9，振动分析介绍，31，振动概述，如何进行测量，什么测量信号形状，如何解释那些最终数据图表(如何进行分析)，32， 时域波形的基本术语，周期和频率，什么是时域波形，CPM系统频率和Hz系统频率，33，时域波形的基本术语，振幅的峰峰值均方根值，34，相位分布，相位是事件的时间序列：一个事件的发生与另一个事件相关。 同相振动波形，35，相位差180，36，振动的测量，位移速度和位移之间的关系，加速度、速度和位移之间的关系，三个重要参数及其相互关系，37，频谱轮廓，风扇在旋转过程中产生的简单正弦信号，模拟器上的卡选项打开后，其波形将会改变，风扇叶片冲击卡振动波形叠加波形，38，频谱轮廓，频谱绘制过程波形分解，快速傅立叶(FFT)，39，40，频谱引入(频率顺序)，频率由频率的相对值来描述，38，频谱提取过程波形分解，39，40，频谱引入(频率顺序)计算顺序只需要将实际频率除以转速！41、特征频率，特征频率引入计算特征频率，特征频率等于参考速度和阶数的乘积，42、特征频率，典型设备特征频率：滚动轴承齿轮箱多级齿轮箱皮带传动，43、滚动轴承特征频率，44、齿轮箱特征频率，啮合频率，计算齿轮啮合频率，齿轮啮合频率等于齿数和轴速的乘积。在本例中，输入齿轮有12个齿，输出齿轮有24个齿。齿轮啮合频率是输入速度的12倍或输出速度的24倍。输出速度的计算需要考虑每个档位的功能。齿轮的啮合频率等于齿数和齿轮转速的乘积。对于多级变速箱，我们还必须考虑中间轴的功能。首先，确定每个轴的相对转速。分析每个轴上的部件，并计算它们的干扰频率(例如轴承频率、叶片通过频率、齿轮啮合频率等)。)。同时，不要忘记考虑轴的转速。47，典型信号，正弦波方波和谐波限制波的瞬态调制，以及边带砰击混合信号和相位，48，总振动值(RMS)，“总振动值”是指49、振动分析导论，通过研究摆在我们面前的过时领域的波形和频谱相关知识，结合机械振动的知识，我们可以分析机械设备的简单故障。当然，这只是一个非常初步的故障诊断，这将为后续的设备故障诊断打下良好的基础。信号处理基础，50，第3章振动测量实践，1，振动测量的基本知识2，传感器类型3，传感器和单元选择4，传感器放置5，传感器安装6，测量数据采集7，相位测量51，振动测量的基本知识，该图显示了振动测量的基本参数：加速度、速度和位移。三者的相位关系是：位移和加速度相差180度，速度相差90度。振动测量的基本参数包括加速度、速度和位移、传感器类型。根据测量参数的不同，测量中使用的传感器有以下几种：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、稳定时间传感器校准。考虑到一些加速度传感器的工作环境，建议每年校准一次，53。传感器和单元的选择以及频率响应的表达：使用输入信号和测量信号之间的关系曲线。理想情况下，传感器输出信号的曲线应该是直的(如左上图)。事实上，通常有一个低频率限制。在某一频率范围内，响应曲线是平滑曲线(或直线)，而在高频范围内，响应曲线也会滑动(如左下图)。传感器的选择应考虑：传感器的频率响应和传感器的使用范围，54。放置传感器时，应确保传感器未安装在会被机器振动激发的部件上。风扇罩、联轴器保护罩、电机散热器等部件。不适于放置传感器的区域(如左侧所示)。传感器的安装原理如下：1 .使用数据采集仪时，选择的安装位置必须能够保证工作安全；2.振动源(轴承)和传感器之间必须有良好的机械传输路径。机器上的许多部件都会产生振动。安装传感器时，应选择振动源和传感器之间的最短路径。55，测量数据的采集，无效数据的识别热瞬态表面污染将导致高频信号的丢失和传感器接触不良引起的谐波问题，56，相位测量，相位反映了两个正弦波之间的相对时间差。就我们正在讨论的问题而言，正弦波通常代表速度频率。虽然时差实际上是可以测量的，但它通常用角度(或弧度)来表示。360度是一个圆(轴旋转一次)。57，相位测量，左上图显示如果两个信号同相，它们将同时达到峰值。左下图显示，如果两个信号之间的相位差为180度，当一个信号达到峰值时，另一个信号刚好达到最小值。第四章振动分析本章重点分析振动数据，判断是否有故障。我们将这一部分分为以下四个阶段：检测、分析/诊断、根本原因分析和确认。59、一、四阶段、检测阶段、故障根本原因分析、分析阶段、确认阶段、60、二、频谱分析，得到频谱图，首先需要检查，然后找到相关模式：谐波、边带、峰谷等。然后开始查找一些特殊故障：不平衡、错位、轴承故障等。收集的数据中可能有一些错误的数据。主要原因可能是传感器固定不良、测试过程中机器波动或工作条件不正确等。所以在作出结论之前要仔细检查清单。验证数据62最常见的错误与传感器有关，与传感器有关的大多数问题来自不正确的安装方法。首先要做的是检查频谱中是否有峰值，不仅是电峰值(在线路频率及其倍数处)，还要确保有与机器状态相关的信息。2.检查传感器故障。63.测试设备应运行稳定。分析和测试点应该正确。3.测试环境的修正。64.识别移动速度频率处的峰值。速度峰值及其倍数可以用谐波标记来标记。最好的方法是归一化频谱。4.识别运动速度频率的峰值，65。快速找到与重要模式和特征相关的数据。请寻找高振幅峰值、一系列均匀分布的峰值(谐波和边带)、非整数倍旋转频率峰值和高背景噪声峰值。快速扫描数据66次谐波是从基频开始的一系列峰值。谐波是非常明显的，如果你用对数的方法来显示它们，它们会更明显。有时谐波的振幅高于基频的振幅，而谐波与运行速度无关。它们也可能与轴承频率、皮带速度或其他频率有关。谐波的振幅将高于基频的振幅。谐波将以对数模式显示。6.分析谐波。67.齿轮箱时域波形图。齿轮箱边带频谱图。7.分析边带。边带是由两个信号的幅度调制产生的。当研究滚动轴承、齿轮箱、电气和其他故障时，边带是常见的，68，频带范围，69，背景噪声代表背景振动或测量系统的测量下限，背景噪声现象也导致频谱中的峰值。山峰图，5X和6X频率下的噪声时域图，9，背景噪声和山峰图，70，10，振幅的重要性，图中的两个频谱都显示了强1X峰(第二个1X峰由齿轮驱动的风扇产生)。然而，它们各自的振幅单位不同。瀑布图用于分析大量的频谱，可用于显示振动的峰值和模式如何随时间变化。瀑布图介绍73对数坐标通常用于突出数据中相应的谐波、边带和其他振动模式。这是因为当使用对数显示时，即使振幅很大，也可以清楚地观察到非常小的振幅。瀑布图、对数模式频谱图、12、对数坐标显示、74、3、时域波形分析、1、传感器类型选择的重要性，一般选择非接触式涡流“位移”传感器、速度传感器或加速度传感器来测量振动。它们具有不同的特性，尤其是频率响应特性。这些差异将显示在时域波形中。75，频率范围与时域波形的范围成反比。以下是它们的实际关系：时间间隔=样本数/(带宽*2.56)带宽=样本数/(时间间隔*2.56)，2。测量参数设置，76，3。分析。分析时域波形有三个主要原因：首先，你可以在时域波形图的频谱中看到一些看不到的现象。其次，许多故障情况需要根据时域波形图来识别。第三，我们可以使用时域波形进行一些有用的计算。通过一个简单的例子，介绍了分析方法，信号周期图，信号频谱图，78，特征频率，79，故障根本原因分析，1，根本原因分析，根本原因分析，即找到问题的根本原因。振动分析的优点之一是它能检测故障，诊断故障原因并判断问题的严重性。最后给出了维护措施。80、2、检查历史数据，检查状态监测数据，可以最早发现轴承不平衡或失准信号，也可以看到共振显示。这是经过两天测试后出现故障的电机轴承的早期测试数据图表，显示了1X轴向数据偏差或滑轮偏差。82，故障类型，不平衡失调，松动，其他故障类型，83，静态不平衡，静态不平衡频谱图，特征：径向1X峰值(垂直或水平方向)。84，均匀不平衡，均匀不平衡谱图，特征：径向1X峰(垂直或水平)。85、动不平衡、动不平衡：转子上既有静不平衡，也有不平衡，称为动不平衡。静态不平衡和均匀不平衡的区别：对于静态不平衡，机器两端同相。即使不平衡，机器两端的相位差也是180度。然而，在大多数情况下，它是动态不平衡(静态不平衡甚至不平衡的组合)。86，垂直安装的机器，垂直安装的机器的不平衡频谱图，特征：径向1X波峰(水平方向)。87，悬挂机器、悬挂或悬臂设备的不平衡频谱图，特征：轴向和径向高强度1X峰值(垂直或水平)。88，平行失准，轴向平行失准谱图，特征：径向2X峰值，径向1X低振幅峰值(垂直或水平)。径向平行失准谱图，89，轴向失准谱图，径向失准谱图，特征：轴向1X