机械故障诊断技术

1、画一条线值多少钱？福特公司在检查设备时，曾发现一台大型电机运转时有异响，但毛病在哪却无法“确诊”，于是请来了斯坦门茨，斯坦门茨仔细地听了听，敲了敲，然后在电机外壳上画了条线，等到技工打开电机，才果然发现毛病在那里。事后，福特公司爽然支付了1万美元。什么？就这么听听敲敲就值1个万？一时间人们议论纷纷，斯坦门茨会意，便在领款单的背面写道：“画一条线值1美元，知道在哪里画值9999美元。”9999机械故障诊断技术机械故障诊断技术课程目标 知识目标：知识目标： 1、掌握机械故障诊断方法及其分类；、掌握机械故障诊断方法及其分类； 2、了解故障诊断的主要工作环节和简易诊断方法。、了解故障诊断的主要工作环节

2、和简易诊断方法。 能力目标：能力目标： 1、能采用合理的诊断方法对普通机械系统故障原、能采用合理的诊断方法对普通机械系统故障原因、故障部位和故障程度作出正确的判断；因、故障部位和故障程度作出正确的判断； 2、能利用温度诊断技术、振动诊断技术、油样分、能利用温度诊断技术、振动诊断技术、油样分析技术、无损检测技术等故障诊断技术手段对机械析技术、无损检测技术等故障诊断技术手段对机械系统故障作出正确的诊断。系统故障作出正确的诊断。 一、机械故障诊断方法及其分类一、机械故障诊断方法及其分类 按机械故障诊断方法的难易程度分类，可分为：（1）简易诊断法和（2）精密诊断法。 按机械故障诊断的测试手段来分类，主

3、要分为：（3）直接观察法、（4）振动噪声测定法、（5）无损检测法、（6）油样分析法、（7）温度检测诊断法。1.简易诊断法 简易诊断法指主要采用便携式的简易诊断仪器，如测振仪、声级计、工业内窥镜、红外点温仪对设备进行人工巡回监测，根据设定的标准或人的经验分析，了解设备是否处于正常状态。若发现异常，通过对监测数据分析进一步了解其发展的趋势。因此，简易诊断法主要解决的是状态监测状态监测和一般的趋势预报趋势预报问题。2.精密诊断法 精密诊断法指对已产生异常状态的原因采用精密诊断仪器和各种分析手段(包括计算机辅助分析方法、诊断专家系统等)进行综合分析，以期了解故障的类型、程度、部位和产生的原因及故障发展

4、的趋势等问题。精密诊断法主要解决的问主要解决的问题题是分析故障部位、程度、原因和较准确地确定发展趋势。3. 直接观察法 传统的直接观察法，如“听、摸、看、闻”是早已存在的古老方法，并一直沿用到现在，在一些情况下仍然十分有效。但因其主要依靠人的感觉和经验，故有较大的局限性。随着技术的发展和进步，目前出现的便携式测振仪、泄漏听诊仪、光纤内窥镜、红外热像仪、激光全息摄影等现代手段，大大延长了人的感观器官，使这种传统方法又恢复了青春活力，成为一种有效的诊断方法。医学诊断与故障诊断医学诊断与故障诊断医学诊断故障诊断原理及特征信息中医：望、闻、问、切西医：望、触、扣、听、嗅听心音、做心电图量体温验血验尿量

5、血压X射线、超声波检测问病史听、摸、看、闻振动与噪声监测温度监测油样分析应力应变测量无损检测查阅技术档案资料通过形貌、声音、温度、颜色、气味的变化来诊断通过振动大小及变化规律观察温度的大小及变化观察化学成分及磨粒形状变化观察压力或应力变化观察内部结构缺陷找规律、查原因、作判断4.振动噪声测定法 机械设备在运动状态下(包括正常和异常状态)都会产生振动和噪声。进一步的研究还表明，振动和噪声的强弱及其包含的主要频率成分和振动和噪声的强弱及其包含的主要频率成分和故障的类型、程度、部位和原因等有着密切的故障的类型、程度、部位和原因等有着密切的联系。联系。大多数机械设备是定速运转设备，各零部件的运动规律决

6、定了它的振动频率。由于是定速运转，其振动频率即为该零件的特征频率，观测特征频率的振动幅值变化，可以了解该零部件的运动状态和劣化程度。（振动法，由于不受背景噪声干扰的影响，使信号处理比较容易，因此应用更加普遍。）5. 无损检测法 无损检测是一种从材料和产品的无损检测技术中发展起来的方法，它是在不破坏材料表面及内部结构的情况下检测机械零部件缺陷的方法。它使用的手段包括超声、红外、x射线、射线、声发射、磁粉探伤、渗透染色等。6.油样分析法 油样分析方法包括理化指标检测和油中微粒分析技术。理化指标检测要对润滑油质进行监测。油中微粒分析技术是对润滑油中微粒进行分析，以此判断设备中各摩擦部件的磨损情况。

7、油样分析的信息来源 运行中的润滑油或液压油中微粒的主要来源是磨损和污染，通过对油中微粒分析可以得到如下信息： (1) 磨屑总数：可以判断磨损处于什么阶段； (2) 磨屑尺寸：可以判断磨损的严重程度； (3) 磨屑化学成分：可以判断磨损部件、故障的位置； (4) 磨屑形态：可以判断磨损类型、是疲劳磨损或粘着磨损等。 7.温度检测诊断法 温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。 接触式测温利用热平衡原理来测量温度，测量精度较高；但存在测温的延迟现象，也不能应用于很高的温度测量。接触式测温的方法有：热膨胀式温度计、热电偶测温、热电阻测温热膨胀式温度计利用物体热胀冷缩的性质来进行测量；热电

8、偶利用热电效应测量。当形成闭合回路的热电极材料A、B确定后，若使冷端温度不变，则热电势就只是热端温度t的单值函数。因此通过测量热电势，就可以测出温度t。热电阻温度计是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而改变的特性来进行测量的。热电阻温度计包括金属丝电阻温度计和热敏电阻温度计两种。 非接触式仪表测温 通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快：但受外界因素的影响，其测量误差较大。非接触式测温的方法有：1) 单色温度计：通过测量物体的辐射亮度来检测其温度。2) 辐射温度计：通过检测被测物体入射到探测元件上的辐射能来实现温度测量的。单色温

9、度计可分为光学高温计和光电高温计。辐射温度计的检测元件可分为光电型和热电型两类。光电型检测元件是利用光电效应来检测辐射能的，其响应速度快，但对波长有选择性。热电型元件是利用其电特性随温度变化而改变的原理来进行测量的。其特点是对波长无选择性，适合全辐射测温和低温辐射测温。热电型检测元件可分为热敏电阻、热电堆和热释电元件三类。红外测温是辐射测温的特例。用于测量低温(15200)。铁路上用红外轴温探测系统，其探测站包括红外线轴承扫描仪，车辆传感器和探测站主机。红外线轴承扫描仪包括探测器、挡板和挡板驱动电机等，用于测量轴承温度，可分为“上探式”(从上往下探测)和“下探式”两种。车辆传感器又称磁头，与钢

10、轨固联，用于感受车轮信息，以测量车速、测量轴距、给出轴温扫描器挡板的开启信号。探测站主机采用工业控制计算机，用于采集红外线扫描仪测得的数据，利用软件进行计轴计辆、滚滑判别、温度计算、热轴判别、通讯、打印等。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 振动：振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。 温度（红外）：温度（红外）：适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。 声发射：声发

11、射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。 油液（铁谱）：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：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：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：强度：适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。 表面：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：工况参数：适用于流程工业和生产线上的主要设备等。 电气：电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。二、故障诊断的基本过程二、故障诊断的基本过程 1状态监测：通过传感器采集机器运行中的各种信息，在信号处理系统中进行处理，得到能反

12、映机器运行状态的参数，实现对机器运行状态的监测。 2状态识别：根据状态监测提供的特征参数，识别机器是否运转正常。 3决策预防：对故障原因、部位和危害程度进行评价，决定修正和预防的方法。 l状态检测与故障诊断检测缩小故障范围状态检测提取征兆定期检测故障诊断原因分析维修决策趋势分析正常参数开始尚可尚可正常不可异常 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。 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

13、 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。三、案例分析 离心泵故障判断及处理离心泵故障判断及处理 离心泵机构（单级单吸泵为例）离心泵轴承发热现象：泵轴承发热危害：造成润滑油失效，轴承损坏原因：润滑油过多润滑油过少润滑油失效机组不同心振动处理措施：减少润滑油增加润滑油清洗油池，更换新油检查并调整泵和电机的对中检查转子的平衡度或较小流量处运行离心泵异常振动和异响泵异常振动和异响现象：泵的振动大，有异响危害：造成设备损坏原因：泵轴和电机轴不同心轴承磨损转动部分脱落管路或泵内有异物弹性块损坏处理措施：检查并校正对中更换轴承检查转动部分是否松动清楚异物更换弹性块离心泵故障案例 故障现象：2010年7月某厂一台泵在运行中自停。盘泵时，泵卡滞；经拆解泵体检查发现蜗壳内有一较大金属异物；泵轴承失效，轴承外圈、内圈、保持架碎裂，滚动体点蚀、烧焦、破损。 故障危害：1、泵轴损坏 2、电机烧毁 原因分析：滚动轴承是运转机械不可缺少的基础部件之一。滚动轴承的可靠性与轴承的失效形式有着密切的关系，根据轴承破坏形式，内外圈断裂失效一般较少见，往往是突发性