乔文生设备点检与故障诊断技术讲座-20150715

乔文生设备点检与故障诊断技术讲座----20150715第一页，共171页。0报告人相关信息北京航天拓扑高科技有限责任公司，北京京航科技有限公司（原北京京航公司）；面向全国各类企业宣传普及监测诊断的理念、方法、技术。长期从事监测诊断产品的研究设计；为全国180余机务段配套设备状态修仪器设备及设备管理系统；为全国诸多石油、钢铁、冶金、电力、化工、水泥、烟草、水行业等企业提供了各种监测诊断仪器系统和管理软件系统。2023/4/172第二页，共171页。0.1部分知识产权：2007年内燃机车涡轮增压器故障检测仪获得了国家实用新型专利，ZL200720175671.72009年HG2600巡检仪获得了国家实用新型专利，ZL200930238088.02009年9月“交流异步电机故障诊断系统V1.0”及“旋转机械故障自诊断系统V1.0”获计算机软件著作权登记证书。2010年HG2500测振仪获得了国家实用新型专利，ZL201020641544.52012年HG2500测振仪获国家外观专利ZL2012206423444.52014年HG2900设备巡检仪获国家实用新型专利，ZL201420589617.72023/4/173第三页，共171页。0.2其他部分荣誉2012年“基于虚拟仪器的大型空压机组故障诊断”项目获河南省教育厅科技进步一等奖；2012年“复杂机电装备运行安全保障及故障预报技术”获教育部科技进步二等奖；2012年“高端装备运行安全保障及故障预报的信息化技术”项目获中国电子学会科技进步二等奖；2012年“现场数据驱动的多类型复杂机械系统故障预报方法及工程实践”项目获中国机械工业联合会科技进步二等奖；2023/4/174第四页，共171页。2012年“多通道数据采集及分析系统的研制“获河南省科技进步三等奖；2013年“多类型复杂仪器的可重构系统集成制造技术研发与应用”项目获北京市科技进步三等奖。2014年10月“机电设备故障预报及安全保障信息化技术的研发与应用”获中国机械工业科学技术二等奖。2023/4/175第五页，共171页。2023/4/176第六页，共171页。一、设备及设备管理的概念三、企业设备点检管理网络的构成及制度建设四、振动分析在监测诊断中的作用及故障诊断方法五、常见设备故障诊断技术二、设备点检和故障诊断在设备管理中的作用2023/4/177第七页，共171页。1前言

国内各类企业设备的管理正在经历从感性到理性、从感观到量化、从粗放到精细的演变。不同企业在设备管理方面的方式、方法存在较大的区别。无法强制要求某企业必须采取某种设备状态管理模式，但可以通过不断改进，使现有模式更加有利于企业设备的状态管理。在管理模式不断演变的背后实际上是以科技进步为前提的设备管理人员管理思想的不断变化。2023/4/178第八页，共171页。严重烧损的滚动轴承2023/4/179第九页，共171页。轴承跑内圈，轴头严重烧损。2023/4/1710第十页，共171页。2023/4/1711第十一页，共171页。2023/4/1712第十二页，共171页。2023/4/1713第十三页，共171页。2023/4/1714第十四页，共171页。2023/4/1715第十五页，共171页。1.1设备维修管理体系的发展第一代：事后维修阶段BM（BreakdownMaintenace,1950年前）

兼修时代：操作工=维修工

专修时代：专业分工，操作工专门操作，维修工专门维修特点：坏了才修，不坏不休。第二代：预防维修阶段PM（PreventiveMaintenance,1950~1960年）包含两大体系：

（1）以前苏联为主的计划预修制（包括中国）

理论根据：摩擦学、磨损理论。

优点：可以减少非计划停机，将潜在故障消灭在萌芽状态。

缺点：对经济考虑不足。不注意设备的基础保养。

（2）以美国为首的预防维修制。

理论依据：摩擦学、同期检查、诊断2023/4/1716第十六页，共171页。优点：减少故障停机，以检查为基础的计划维修可以减少部分维修的盲目性。缺点：受检查手段和人员经验的制约。容易出现维修不足或过剩。第三代：生产维修阶段PM（ProductiveMaintenance,1960~1970年）以美国为首的大部分西方国家多采用此维修管理体制，生产维修由四部分组成：事后维修阶段BM、预防维修阶段PM、改善维修CM(CorrectiveMaintenance);维修预防MP（MaintenancePrevention）。这一维修体制突出了维修策略的灵活性，吸收了后勤工程学的内容，提出了维修预防提高设备可靠性设计水平以及无维修设计思想。第四代：多种设备管理模式并行阶段

（1）综合工程学。该理论于上实际70年代由英国人丹尼斯-巴克思提出，定义为：“为使自产寿命周期费用最经济，把相关的工程技术、管理、财务及业务加以综合的学科”。(2)全员生产维修TPM（TotalProductiveMaintenance）.日本在美国2023/4/1717第十七页，共171页。生产维修基础上，吸收了英国的综合工程学的思想，提出“全员生产维修”的概念。（3）设备综合管理。上世纪80年代由德国提出。对多种管理模式的综合应用。

（4）以可靠性为中心的维修模式RCM(ReliabilityCenteredMaintenance)(5)基于风险的维修模式RBM(Risk-basedMaintenance)2023/4/1718第十八页，共171页。1.2全员生产维修TPM（TotalProductiveMaintenance）

20世纪50年代初日本引进了通用电气公司创建的预防维修体制。如同质量管理与零故障管理的引进一样，日本人改进和发展了预防维修模式，使之更加适应日本企业的实际。日本设备维修协会副主席中岛青一在全日本积极推动TPM，被称为TPM之父，他就TPM题材所写成的著作也被日本和许多国家认为是维护和生产管理领域内的圣经。20世纪70年代初，日本在学习、推广设备综合工程学及预防维修、生产维修、中国的“鞍钢宪法”的基础提出了“全员生产维修”的概念。TPM=设备综合工程学+预防维修、生产维修+鞍钢宪法

2023/4/1719第十九页，共171页。毛泽东把“两参一改三结合”的管理制度称之为“鞍钢宪法”，使之与苏联的“马钢宪法”（指以“马格尼托哥尔斯克冶金联合工厂”经验为代表的苏联一长制管理方法）相对立。1960年3月22日毛泽东在中共中央批转《鞍山市委关于工业战线上的技术革新和技术革命运动开展情况的报告》的批示中，以苏联经济为鉴戒，对我国的社会上义企业的管理工作作了科学的总结，强调要实行民主管理，实行干部参加劳动，工人参加管理，改革不合理的规章制度，工人群众、领导干部和技术员三结合，即“两参一改三结合”的制度。核心内容是“干部参加劳动，工人参加管理；改革不合理的规章制度；管理者和工人在生产实践和技术革命中相结合。”对毛泽东这一批示的鞍钢宪法，后来被美国麻省理工学院一个叫罗伯特。托马斯的管理学教授评价说：毛的主义是“全面质量管理”和“团队合作”理论的精髓。而到了七十年代，日本的丰田管理方式，日本的全面的质量管理和团队精神实际上就是毛泽东所倡导充分发挥劳动者个人主观能动性、创造性的的鞍钢宪法精神。2023/4/1720第二十页，共171页。全员生产维修的首要目标是：通过减少计划外停机时间和废品数量以提高设备的有效利用时间，同时通过满足不断变化的需求以延缓生产设备的使用年限。全员生产维修的第二个目标：减少维修费用。

全员生产维修的特点：全效率、全系统、全员。

TPM模式实际上反映的是一种企业文化，而这种企业文化的核心就是团队精神，强调的是协作。小组自主活动、6S活动、设备点检制等具有鲜明的“全员”特色的管理模式。

6S活动：整理、整顿、清洁、清扫、素养、安全

设备点检就是根据相关的标准、周期对设备的薄弱环节进行状态检查，将可能发生的故障隐患消除在萌芽状态。

点检的特点是：定点、定人、定周期、定标准、定工况、定量、定记录、定作业流程。

三个层面的点检：操作人员的岗位点检，专业点检员的定期点检，专业技术人员的精密点检。2023/4/1721第二十一页，共171页。1.2.1

国内6S活动的内涵整理整顿清扫清洁素养6S区分要物与不要物，将不要物处理掉。将要物规范放置，使寻找时间为零。使工作环境变得无灰尘、干净整洁。保持前3个S，制度化，规范化。形成习惯，提高整体素质。安全2023/4/1722第二十二页，共171页。1S

整理（せいり［整理］SEIRI）含义将需要的和不需要的物品明确分开，并处理不需要的物品。目的腾出空间防止误用2023/4/1723第二十三页，共171页。2S-整顿(せいとん［整頓］SEITON)含义将需要的物品，摆放成谁都清楚并便于使用的状态。━即寻找时间为零目的工作场所一目了然消除找寻物品的时间井井有条的工作秩序“每个物品都有一个放置的地方，每件物品都放在它应该放置的地方”。2023/4/1724第二十四页，共171页。3S-清扫(せいそう［清掃］SEISO)含义经常清扫保持清洁，将各个角落的脏物清理掉

目的保持良好的工作情绪稳定品质达到零故障、零损耗2023/4/1725第二十五页，共171页。4S

清洁(せいけつ［清潔］SEIKETSU)含义将整理、整顿、清扫进行到底，并且标准化、制度化。目的成为惯例和制度是标准化的基础企业文化开始形成2023/4/1726第二十六页，共171页。5S

素养(しつけ［仕付け・躾］SHITSUKE)

そよう［素養］SOYAOU×?含义对于规定了的事情，大家都按要求去执行，并养成一种习惯。目的让员工遵守规章制度培养良好素质习惯的人才铸造团队精神ふだんから心がけて身につけた知識・教養。たしなみ。「音楽の－がある」しつけ［仕付け・躾］（「躾」はからだを美しく飾（かざ）る意の国字）子供などに礼儀作法を教えて身につけさせること。また，身についた礼儀作法。《躾》「－の厳しい家庭」「店員の－が悪い」2023/4/1727第二十七页，共171页。6S

安全(SECURITY)含义重视成员安全教育，每时每刻都有安全第一观念，防范于未然。目的建立起安全生产的环境，所有的工作应建立在安全的前提下。2023/4/1728第二十八页，共171页。因前5个内容的日文罗马标注发音和后一项内容（安全）的英文单词都以“S”开头，所以简称6S现场管理。

2023/4/1729第二十九页，共171页。“6S管理”由日本企业的5S扩展而来，是现代工厂行之有效的现场管理理念和方法，其作用是：提高效率，保证质量，使工作环境整洁有序，预防为主，保证安全。6S的本质是一种执行力的企业文化，强调纪律性的文化，不怕困难，想到做到，做到做好，作为基础性的6S工作落实，能为其他管理活动提供优质的管理平台。

2023/4/1730第三十页，共171页。整理整顿清扫清洁素养总结安全2023/4/1731第三十一页，共171页。層が認識するようになったのです。

“現場力”は，さまざまな要素で成り立つものです。たとえば，現場に伝承されてきた技術・技能・ノウハウがあります。他社に真似のできない独自のテクノロジーというものもあります。専門知識・スキルを持った優秀な人材も大切な要素です。

しかし，６Ｓによってもたらされる効率向上，品質向上，在庫削減，コスト低減，安全確保，故障低減，環境美化といった効果こそが，あらゆる現場力の基本要件ではないでしょうか。たとえ「うちには，ずば抜けた技術力とか人材は見当たらない」というのが実情だとしても，当たり前の６Ｓを徹底するだけで，ゆるぎない現場力を確立し，強化することができるのです。

◆多少のことでは動じない筋肉質の職場づくり

先ほど述べたとおり，現場力を形成する要素はさまざまです。しかし，６Ｓが欠けている職場が現場力を維持することはありえないと思います。画期的なテクノロジーでさえ，１年後に通用するかは保証できません。そのくらい変化の早い時代です。

実際，多くの職場では，製品の小ロット化や多品種化，納期短縮などが日常的に求められています。それらに「大丈夫！」「うちならできます」と応じられてこそ“現場力”ではないでしょうか。６Ｓを徹底することで，ムダのない筋肉質の職場をみんなでつくっていく――こうしたビジョンを掲げて，メンバーたちを導いてください。2023/4/1732第三十二页，共171页。1.3设备综合管理

德国的设备综合管理以“一体化”和“综合”的观点研究设备寿命周期中的经济问题。从财务管理及投资分析的目的出发，综合管理强调对设备费用的构成研究，并应用盈亏分析、投资收益分析以及投资经济计算法对相关费用进行分析、计算。

在德国的设备综合管理中包括前期和实物管理及资产和信息管理两部分内容。前者涉及设备的筹措、使用、维修、技改、退役及再利用、更新；后者则与设备的投资核算、设备核算、资料及数据管理等内容有关。2023/4/1733第三十三页，共171页。1，事后维修阶段BM—BreakdownMaintenance2，预防维修管理阶段PM—PreventiveMaintenance上世纪60~80年代3，第三代维修模式阶段设备全面精细化管理阶段（系统管理阶段）上世纪60年代出现，80年代至今广泛使用全员生产维修TPM状态维修、视情维修CBM费用有效性维修CEM基于可靠性的维修RCM基于风险的维修RBM从人类生产工具产生到1930~1940年美国的“预防维修制”前苏联的“计划预修制”2023/4/1734第三十四页，共171页。1.5需求驱动的现代设备状态管理方法1）传统预防管理在大量设计经验及使用经验的基础上制订并执行一系列设备维保制度。这些制度的执行很大程度上保证了设备的安全运行，但仍然有不符合统计规律的漏网之鱼，给企业设备的安全运行带来风险，甚至是较大的故障及相关损失。早期的经验型预防管理对经验型人才的依赖比较重，点检仪器仪表的使用不系统、不全面、检测制度建设不完善。后随着各类点检仪器仪表的不断应用对经验型人才的依赖程度逐渐降低。同时经验型预防管理的实际水平也在随着点检手段的进步而逐步提高。2023/4/1735第三十五页，共171页。提高管理水平的对策：

各类适用的点检仪器将是提高传统预防管理水平的重要技术手段。在一些水泥企业中有关温度、振动、无损检测、电气诊断等方面的点检仪器仪表的应用非常普遍。2023/4/1736第三十六页，共171页。2023/4/1737第三十七页，共171页。2023/4/1738第三十八页，共171页。2023/4/1739第三十九页，共171页。2023/4/1740第四十页，共171页。2023/4/1741第四十一页，共171页。2）点检定修管理在大量检测诊断仪器仪表发展及应用的基础上，设备状态管理逐步向规范的点检定修演变，同时全国各行业的众多企业都培养出了具有相当专业水平的设备状态点检、检测与诊断的专家。这些专家具有丰富的设备现场点检、诊断、故障识别的技能，这些行业专家型管理人员的出现使得设备状态管理的学术氛围不断提高。在这种管理模式下企业设备管理人员最容易出成果，个人技能和某项专业素质的提高也将最为迅速。

“两化融合”将为点检定修管理提供最有益的长远平台，同时点检定修管理也将促进“两化融合”的深度发展。

2023/4/1742第四十二页，共171页。设备点检仪器系统的基本要求用电子标识规范管理区域或设备甚至测点；用巡检路径规范管理点检内容甚至步骤；用电子媒介规范存储检测、抄表或观察的数据；用企业标准或其它标准提示设备状态；用相关软件管理数据和流程。2023/4/1743第四十三页，共171页。2023/4/1744第四十四页，共171页。2023/4/1745第四十五页，共171页。2023/4/1746第四十六页，共171页。实现点检定修管理的基本途径日常点检是基础精密诊断很重要现代维修方法是保证现代信息系统做统领2023/4/1747第四十七页，共171页。点检定修管理的

基本四步曲日常点检发现问题精密诊断识别故障现代维修方法解决问题现代信息系统统筹管理2023/4/1748第四十八页，共171页。3）全数字无人值守管理

在经历了传统预防管理、点检定修管理的长期积累后，我们的企业设备管理人员必将逐步对设备的安全运行具有更准确的控制能力。如何逐步探索把人从看护设备的劳动中解脱出来，才能最终达到管理——不断提高劳动生产率的目的。把专家的知识固化到监测诊断仪器系统中，甚至直接将监测诊断系统改装、设计到生产设备中，完全实现生产设备状态的在线智能监控。2023/4/1749第四十九页，共171页。2023/4/1750第五十页，共171页。1.6企业开展监测诊断工作（点检定修）的必要性企业TPM导入的有效支撑点和重要内容之一是企业深化资产管理的重要内容之一许多企业已经将设备的监测诊断列为设备管理的标准内容之一监测诊断是设备内在质量控制的重要保证是企业全面精细化管理的必然需求之一2023/4/1751第五十一页，共171页。企业设备全面精细化管理EAM资产管理TPM管理6S管理以点检诊断为基础的设备状态精细化管理三标一体化管理设备完整性管理2023/4/1752第五十二页，共171页。2设备点检和故障诊断在设备管理中的作用1）监测与保护

监测机器工作状态发现故障及时报警，并隔离故障2）

分析与诊断

判断故障性质、程度和部位分析故障原因；减少设备管理中不同部门间的意见分歧3）处理与预防

给出消除故障的措施，确定维修范围、减少维修过剩或维修不足

防止发生同类故障4）

保证机器精度，提高产品质量5）减少意外停车引起的生产损失6）防止事故，杜绝灾难性故障7）

减少维修时间和维修费用8）避免事故带来环境污染9）检验维修质量10）新设备安装及质量评估11）老、旧设备状态评估2023/4/1753第五十三页，共171页。3

企业设备点检管理网络的构成及制度建设厂设备职能部门（领导）厂设备监测中心（站）各车间设备检测小组点检员、设备维护人员负责全厂的设备完好率对重点设备做到明确了解、有效诊断负责本车间的设备完好率，对重点设备准确掌握负责管辖设备的完好率，对设备总体状态准确掌握简易点检仪器基本诊断仪器高性能分析仪精密诊断精密或简易诊断简易诊断2023/4/1754第五十四页，共171页。3.1部分企业专业化诊断流程2023/4/1755第五十五页，共171页。理念先行领导重视结合实际注重调研建立标准完善制度选购仪器真抓实干逐步细化不断提高点检诊断工作开展过程2023/4/1756第五十六页，共171页。管理运营管理项目管理面向一次性、独特性和不确定性的例外活动面向周而复始不断重复的日常经营活动适合于工业经济或一次现代化的社会适合于知识经济或二次现代化的社会日常运营导向型社会创新项目导向型社会基于团队的例外管理方法基于分工的职能管理方法2023/4/1757第五十七页，共171页。工程建设活动自主创新活动原始创新活动日常运营活动信息缺口原始创新活动原始创新活动决策点决策点起点日常运营信息项目终止2023/4/1758第五十八页，共171页。项目管理就是为了满足甚至超越项目涉及人员对项目的需求和期望而将理论知识、技能、工具和技巧应用到项目的活动中去。要想满足或超过项目涉及人员的需求和期望，我们是需要在下面这些相互间有冲突的要求中寻求平衡：范围、时间、成本和质量

有不同需求和期望的项目涉及人员

明确表示出来的要求（需求）和未明确表达的要求（期望）2023/4/1759第五十九页，共171页。l)设备点检管理制度；2)设备定修管理制度；3)设备使用维护管理制度；4)设备检修工程管理制度；5)设备维修备件管理制度；6)设备维修技术管理制度；7)设备技术状态管理制度；8)设备事故故障管理制度；9)设备维修费用管理制度。3.3制订企业设备维修管理相关制度

2023/4/1760第六十页，共171页。通常，设备可能发生劣化的部位包括以下七个部分：1)回转部分（如各类轴承、轴套等）；2)滑动部分（如导轨面、滑块等）；3)传动部分（如压下丝母、齿轮、齿条等）；4)荷重支撑部分（如轧机牌坊、剪床刃台等）；5)与原材料相接触部分（如传送皮带、辊道等）；6)受介质腐蚀部分（如水、风、气各类管道、阀门等）；7)电气部分（如绝缘不良、烧损、短路、断线、整流不良等）。

所谓点检，简而言之就是预防性检查，它是定义是：为了维持生产设备原有的性能，过用人的五感（视、听、嗅、味、触）或简单的工具仪器，按照预先设定的周期和方法对设备上的某一规定部位进行有无异常的预防性检查的过程，以使设备的隐患和缺陷能够得到早期发现；早期预防；早期处理，这样的设备检查称为点检。3.4设备点检及其内容2023/4/1761第六十一页，共171页。点检的主要环节（1）确定检查点并做好标识（2）确定点检项目（3）制定点检的判定标准（4）确定点检周期（5）确定点检的方法和条件（6）确定点检人员（7）编制点检表（8）做好点检记录2023/4/1762第六十二页，共171页。3.5振动点检点的选择原则与方法2023/4/1763第六十三页，共171页。2023/4/1764第六十四页，共171页。ISO10816-1-1995机械振动在非旋转部件上测量和评定机器振动第1部分:总则ISO10816-1ISO10816-2TechnicalCorrigendum1-2004机械振动.通过在非旋转部件上的测量评价机械振动.第2部分:超过50MW功率的标准操作速度为1500r/min、1800r/min、3000r/min和3600r/min的固定式蒸汽轮机和发电机.技术勘误1ISO10816-2ISO10816-2-2001在非旋转部件上的测量和评定机器的机械振动第2部分：功率超过50MW、额定转速在1500r/min、1800r/min、3000r/min和3600r/min的陆地安装的汽轮机发和发电机ISO10816-2ISO10816-3-1998机械振动在非旋转部件上测量和评定机器振动第3部分:在额定功率大于15kW、额定转速在120r/min和15000r/min之间现场测量的工业机器ISO10816-3ISO10816-4-1998机械振动在非旋转部件上测量和评定机器振动第4部分:不包括航空器类的燃气轮驱动装置ISO10816-4ISO10816-5-2000机械振动在非旋转部件上测量和评定机器振动第5部分:水力发电厂和泵站机组ISO10816-5ISO10816-6-1995机械振动在非旋转部件上测量和评定机械振动第6部分:额定功率在100KW以上的往复式机器ISO10816-63.6振动检测（点检）的标准的选择与制定2023/4/1765第六十五页，共171页。ISO10816-6国际标准建立的基本方法

1，在大量统计数据的基础上建立振动门限值，具有相对的合理性。

2，以振动速度有效值作为基本参考量；每一级之间存在1.6的等比。

3，振动速度有效值与振动位移有效值门限值之间以10Hz振动频率为对照标准计算基准。

4，振动速度有效值与振动加速度有效值门限值之间以250Hz振动频率为对照标准计算基准。

可见，只要知道该标准中速度、或位移或加速度有效值的门限值，就可以推出另外另外两种参数的门限值，最基本的是速度有效值门限值标准。2023/4/1766第六十六页，共171页。

功率标准K(<15Kw)M(>15~75Kw)G(>75Kw)T(弹性支撑)注意值1.82.84.57.1危险值4.57.111.218ISO2372国际振动烈度标准转速：600~12000r/min;10~1000Hz的通频带速度有效值Vrms2023/4/1767第六十七页，共171页。2023/4/1768第六十八页，共171页。2023/4/1769第六十九页，共171页。电机的振动强度极限（ISO2373）质量等级速度r/min轴高在80～400mm允许最大Vrms值80≤H≤132132<H≤225225<H≤400mm/sin/smm/sin/smm/sin/sN级600~36001.80.0712.80.1104.50.177R级600~1800>1800~36000.711.120.0280.0441.121.80.0440.0711.82.80.0710.110S级600~1800>1800~36000.450.710.0180.0280.711.120.0280.0441.121.80.0440.0712023/4/1770第七十页，共171页。部分日本引进设备的Dp-p(全振幅)标准。表3-3振幅标准序号设备类别转速r/min允许全振幅（mm）标准代号1*单列式往复压缩机0.15JISB341-19762*多列式往复压缩机0.03JISB8341-19763*对称平衡式往复压缩机0.02JISB8341-19764离心泵150030000.040.03轻柴油裂解年产30万吨乙烯技术资料第一册5离心式压缩机4000600080001000012000140000.0720.0180.01550.0140.01250.012轻柴油裂解年产30万吨乙烯技术资料第一册2023/4/1771第七十一页，共171页。表3-1电厂汽轮机振动标准（IEC1968）单位：um转速r/min轴流式汽轮机振动标准(轴承处全振幅)优等良好合格1500<30<50<703000<20<30<502023/4/1772第七十二页，共171页。转速r/min（允许全振幅（μm））〈20002000~40004000~60006000~10000〉10000轴承座振动17.512.5107.56.2轴振3523201512.5JEAC3717-1974振动标准日本电气协会10MW汽轮发电机组振动允许值2023/4/1773第七十三页，共171页。2023/4/1774第七十四页，共171页。3.7点检的分类和分工1）点检分类常规点检包括日常点检、定期点检和精密点检。（1）日常点检日常点检是最基本的检查，通常在设备运转中或运转前后，点检人员靠五感对设备进行短时间的外观点检，及时发现各种异常现象，如振动、异音、发热、松动、损伤、腐蚀、异味、泄漏等，以防止或避免设备在不正常状态下工作，点检周期一般不超过一周。（2）定期点检定期点检是在设备沿未发生故障之前进行的点检，以达到及早发现异常，将损失减少到最低限度的一种手段。除依靠人体器官感觉外，还使用简易的测量仪器，有时还要进行停机解体检查。定期点检按照周期长短的不同，又可分为短周期点检和长周期点检两大类。2023/4/1775第七十五页，共171页。（3）精密点检（故障诊断）用精密仪器、仪表对设备进行综合性测试调查，或在不解体的情况下运用诊断技术，即用特殊仪器、工具或特殊方法测定振动、应力、温升、电流、电压等物理量，通过对测得的数据进行分析比较，定量地确定设备的技术状况和劣化倾向程度，以判断其修理和调整的必要性，点检周期根据有关规定和要求而定。2023/4/1776第七十六页，共171页。2）点检工作的激励设计

（2）点检激励的设计

（1）激励机制的内涵与要素（3）过程控制与激励2023/4/1777第七十七页，共171页。

3.9某厂状态监测PDCA循环管理模式的运行案例

1）实施：某化工厂根据公司机动处转动设备管理体系的要求，首先制定了“状态监测管理制度”，参照国际振动标准制定了“转动设备机械振动标准”，建立了“设备状态监测基本信息库”、“A、B类设备振动数据库”、“设备状态监测故障状态库”三个数据库，根据“八定”的要求，对现场设备（风机、泵、电机）定点标识6720多点。2023/4/1778第七十八页，共171页。

为了进一步细化状态监测管理工作，绘编制了《转动设备状态监测平面位置图》，并整理装订成册，在这本图册里，每页的正面是图，背面是《转动设备运行标准》，图上详细标了：1，每套装置、每个泵房、每台设备的具体位置，2，用专用图形对不同种类的设备进行标识区分，该图册方便了我们的状态监测工作，使监测人员对我厂转动设备的分布情况有了一个充分了解。2023/4/1779第七十九页，共171页。状态监测发现问题分析原因确定主要原因制定对策按对策实施检查效果目标达到目标未达到评价报告状态监测站按照《转动设备状态监测管理方案》的要求进行监测在日、周检查的过程中，如果发现运转的设备，有超标的问题我们要对超标的设备进行频谱分析通过分析确定出问题产生的主要原因根据主要原因我们要制定出相应的对策按照对策的要求实施设备检修工作对检修过的设备还要进行频谱分析，是否达到满意或良好状态目标达到了，设备达到满意或良好的状态状态监测站出评价报告书并存档返回下一循环，继续分析原因……直至目标达到2）某企业状态监测PDCA循环流程图及注释

2023/4/1780第八十页，共171页。3）某企业采用状态监测PDCA循环管理模式前后效果对比表

年项目2002(采用前)2003(采用后)2004(采用后)比率%设备检修台数2141391372002--2003故障降低率35%2002--2004故障降低率36%备件费用（万元）3501901882002--2003同比下降45.7%2002--2004同比下降46.3%大修台数6743422002--2003同比下降35.8％2002--2004同比下降37.3％加班时间3101241202002--2003同比下降60％2002--2004同比下降61.3％设备振动优秀率93％96％98％2002--2003同比上升3％2002--2004同比上升5％2023/4/1781第八十一页，共171页。图一：2003年和2004年状态监测发现转动设备故障台数对比图2023/4/1782第八十二页，共171页。图二：2002年、2003年、2004年设备大修台数对比图2023/4/1783第八十三页，共171页。4振动分析在监测诊断中的作用2023/4/1784第八十四页，共171页。数据获取

仪器使用动态范围最早是信号系统的概念，一个信号系统的动态范围被定义成最大不失真电平和噪声电平的差。而在实际用途中，多用对数和比值来表示一个信号系统的动态范围，比如在音频工程中，一个放大器的动态范围可以表示为：D=10log（Power_max/Power_min）4.1振动点检相关的概念2023/4/1785第八十五页，共171页。在ADC应用中，动态范围是指满量程均方根值与均方根噪声之比，通常将模拟输入短接在一起测得。动态范围通常以分贝表示(dBV=20×log10

电压比)表示ADC能够辨识的信号幅度范围；如动态范围为60dB的ADC可辨识的信号幅度范围为1000:1。N位ADC的动态范围(DR)计算公式如下：

DR

=6.021N

+1.763dB如14位AD的动态范围：DR

=6.021x14

+1.763dB=86dB2023/4/1786第八十六页，共171页。信噪比是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例。这里面的信号指的是来自设备外部需要通过这台设备进行处理的电子信号，噪声是指经过该设备后产生的原信号中并不存在的无规则的额外信号（或信息），并且该种信号并不随原信号的变化而变化。20Lg(VS/VN)，Vs和Vn分别代表信号和噪声电压的“有效值”。2023/4/1787第八十七页，共171页。振动信号通过AD进行模拟数字信号转换，所以信噪比由AD芯片的位数来决定，关于AD的信噪比计算公式是SNR（信噪比）

=

N

*

6.021

+

1.763。其中N

即为AD的有效位（bit）。例如AD的信噪比要达到80db，理论上来说，其AD位数即为（80-1.76）/6.02

=

12.99

。看见从理论上来说，只有高性能的AD芯片，才能最大限度发挥采集电路的性能，这也是为何不少国内和国外采集系统都采用12位及以上AD的重要原因。2023/4/1788第八十八页，共171页。转换器传感器安装

压电式加速度传感器的高频特性取决于传感器机械结构的一阶谐振频率，实际使用中传感器的一阶谐振频率往往是其安装谐振频率。安装谐振频率则由传感器内部敏感芯体的固有频率以及传感器的总体质量和安装偶合刚度综合决定。安装谐振频率的高低将直接影响传感器的高频测量范围，所以在具有稳定的敏感芯体谐振频率的前提下，提高安装耦合刚度是保证高频测量的重要条件。2023/4/1789第八十九页，共171页。安装的自然频率自然频率就是固有频率，就是在没有外力驱动时物体自己本身振动的频率，这个频率值是固定的，所以叫固有频率。采集时间2023/4/1790第九十页，共171页。接近式传感器的规定触发测试计划测试程序数据格式计算机数据库上载/下载不良数据的识别2023/4/1791第九十一页，共171页。振动的时域参数瞬时值(Instantvalue)

振动的任一瞬时的数值。峰值

(Peakvalue)

振动离平衡位置的最大偏离。平均绝对值(Aver.absolutevalue)均值(Meanvalue)

又称平均值或直流分量。有效值

(Rootmeansquarevalue)xpx=x(t)2023/4/1792第九十二页，共171页。xrms—有效值xp—峰值xav—平均绝对值

—平均值无量纲时域参数波形指标(Shapefactor)

波形与正弦波比较的偏移和歪斜。峰值指标

(Peakfactor)

波形是否有冲击。脉冲指标(Crestfactor)

波形高度的指标。歪度指标

(Skewness)

以平均值为中心，波形的对称性。峭度指标

(Kurtosis)

波形的尖峭程度、有无冲击。2023/4/1793第九十三页，共171页。常用的振动时域参数位移信号峰峰值。单位为微米（m，mm）

速度信号有效值。单位为毫米/秒（mm/s,cm/s）加速度信号峰值。单位为米/秒平方（m/s2）2023/4/1794第九十四页，共171页。几种传感器结构及其特点涡流式位移传感器惯性式速度传感器压电加速度传感器中心压缩式剪切式电荷型电压型按结构分：按输出分：平行剪切三角形剪切环形剪切顶置压缩式底置压缩式2023/4/1795第九十五页，共171页。快速傅立叶变换（FFT）称为的幅值谱函数，称为的相位谱函数2023/4/1796第九十六页，共171页。图2-5周期信号的幅值谱和相位谱2023/4/1797第九十七页，共171页。2023/4/1798第九十八页，共171页。部分不同频率简谐波的合成运动

2023/4/1799第九十九页，共171页。

调幅信号的波形及其频谱调幅振动的波形调幅振动的频谱

调频信号的波形及频谱经过调频的振动波形经过调频的振动频谱2023/4/17100第一百页，共171页。频谱分析中的几个常用概念工频、基频、转频、1X（1倍频）谐波、次谐波、倍频谐波倍频是指某一频率的整倍数频率分量，如2X，3X，4X，5X……nX。次谐波是指某一频率的分数倍频率分量，如1/2X，1/3X，1/4X，3/2X……

最高分析频率、采样频率、采样点数N、频率分辨率、谱线数M2023/4/17101第一百零一页，共171页。

注，以上计算关系是信号处理中常见的方法之一，既满足采样定理的要求又便于FFT计算。但并不是所有信号处理方法中都采用这种计算关系。2023/4/17102第一百零二页，共171页。1，2，3，

x=DMcos(t)2023/4/17103第一百零三页，共171页。由几个公式引出的思考以上3个公式就是进行振动检测仪标定的基本公式。对于单一频率的振动，当振动的加速度幅值一定时，振动的频率越高，则振动速度和位移将越小。设备的振动位移测量值小，并不代表设备的振动加速度小，很可能存在频率很高而加速度幅值也很大的振动。大家希望在振动监测时振动的加速度、速度、位移之间存在幅度之间的简单运算关系仅在单一频率下成立。2023/4/17104第一百零四页，共171页。4.2部分振动点检仪器的原理框图阻抗变换前置放大指示选频微积分检波放大电池灵敏度调节传感器输入交流输出

直流输出2023/4/17105第一百零五页，共171页。该类型仪器的共同特点：

加速度（Lo）：10Hz~1000Hz

（Hi）：1000Hz~10000Hz速度：10Hz~1000Hz位移：10Hz~1000Hz2023/4/17106第一百零六页，共171页。红外温度测量、转速测量、振动加速度、速度、位移测量精度：温度测量：10米以内测量范围-33~220摄氏度转速测量：3米内激光测量测量范围10~20000转振动测量：5%+/-一个字

测量范围：加速度0-400.0m/s2、速度0-400.0mm/s、位移0-40.00mm(依频率不同决定)滤波器选择：低频5HZ----1KHZ

高频1KHZ—10KHZ

全频5HZ----10KHZ显示特性：加速度、速度、位移三种参量同时显示存储空间：50个巡检任务500点巡检任务测量1000点临时测点

HG2600巡检仪上位机软件：系统分成如下8个子功能：1、电子纽扣管理：读取电子纽扣2、基础数据管理：单位、车间、设备、测点、临时测点管理3、任务单管理：下任务、编辑任务、打印4、数据接收：接收下位机所有数据5、数据回放：巡检数据回放：查询、删除、打印6、临时测点数据回放：查询、删除、打印7、趋势分析：查询、分析、打印8、系统维护；同步下位机系统时间

HG-2600巡检仪2023/4/17107第一百零七页，共171页。

HG-2900巡检仪2023/4/17108第一百零八页，共171页。2023/4/17109第一百零九页，共171页。2023/4/17110第一百一十页，共171页。2023/4/17111第一百一十一页，共171页。2023/4/17112第一百一十二页，共171页。2023/4/17113第一百一十三页，共171页。2023/4/17114第一百一十四页，共171页。2023/4/17115第一百一十五页，共171页。计算机存贮器打印机屏幕软件放大接口存贮显示时钟电池管理环节传感器数据采集器数据采集器的工作框图2023/4/17116第一百一十六页，共171页。局域网设备监测故障诊断系统服务器HG–3528DHG–2600HG-3600HG-8900现场采集信息数据传输设备状态分析与故障诊断离线在线HG9200系统或PCH1028数据传输服务器2023/4/17117第一百一十七页，共171页。优势与特点实现设备状态的精细化管理实现点检定修与TPM的相关目标2023/4/17118第一百一十八页，共171页。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。存贮器打印机屏幕软件适调放大切换装置A/D变换器来自传感器监测仪表计算机2023/4/17119第一百一十九页，共171页。一种在线监测的方案水泵电机精密诊断数据记录监控室数据处理工控机（采集器）通过以计算机为基础的监控系统，对机泵群进行连续在线监测，并以机泵诊断专家系统的形式预测诊断机泵的状态及故障。2023/4/17120第一百二十页，共171页。另一种在线监测的方案（专家黑匣子形式的监测）2023/4/17121第一百二十一页，共171页。4.2交流异步电机的点检及故障诊断方法1）专业静态测试2）I/F法（倍频测试法）电机绕组模型2023/4/17122第一百二十二页，共171页。原理：当翻倍时，I将减半，把这种方法叫做I/F法2023/4/17123第一百二十三页，共171页。恒定电压条件下，频率翻倍电流减半（近似），以此可以判断电机绕组品质或相间的状态：1，是否有匝间短路2，三相是否平衡3，电角度测试4，电机电容（部分电机有）状态测试5，对地绝缘测试2023/4/17124第一百二十四页，共171页。电动机的振动限值分为N级(普通级)、R级(一级)和S级(优等级)等三个等级，如无其他规定，电动机的振动应符合N级的要求。异步电动机的振动限值：在空载时的振动限值应符合表10规定中的某一等级的要求，并在各类型电动机标准中规定。其他各类型电动机的振动限值各类型电动机标准中规定。异步电动机的振动测定按GB2807-81《电机振动测定方法》。2023/4/17125第一百二十五页，共171页。

交流感应电动机的启动电流较大（通常为满载电流的5～7倍），在很短的启动时间内，笼形绕组将承受很大的热应力和机械应力，导致笼条和端环在很高的应力作用下疲劳断裂。根据故障统计结果，交流感应电动机转子断条、端环开裂、高阻接头、机械不平衡、转子轴弯曲等是常见故障，其中有些故障即使停车拆下检修仍难以发现问题。

交流感应电动机定子绕组通以三相交流电后，产生旋转磁场，在转子中产生感应电流。感应电流与通过转子和定子之间的气隙磁通相互作用，在转子与定子表面间产生电磁作用，其强度与磁通密度的平方成正比。如果电动机发生故障，就会改变正常的气隙磁通波形。作为气隙磁通波形函数的定子电流频率信号及杂散磁通信号会对故障有明显的反映。

2023/4/17126第一百二十六页，共171页。3）通过电流频谱法诊断2），转子条频：FT=转频×转子条数=Fr×Rt3），定子槽频：FC=转频×定子槽数=Fr×Rc4），静态偏心故障：FT±nF电，n=1,3,5---5），动态偏心故障：FT±nF电±Fr，n=1,3,5---1），转频：Fr6），定子绕组故障：Fc±nFr2023/4/17127第一百二十七页，共171页。4.3滚动轴承故障的时域与频域特征假设：

1，轴承的各部件都为刚性体

2，轴承内圈、外圈、滚动体之间没有间隙

3，滚动体在滚道内只转动不滑动2023/4/17128第一百二十八页，共171页。轴承故障特征频率（理论值）一个滚动体(或保持架)通过内环上一损伤点的频率：

Z个滚动体(或保持架)通过内环上一损伤点的频率：一个滚动体(或保持架)通过外环上一损伤点的频率：Z个滚动体(或保持架)通过外环上一损伤点的频率：滚动体上的一损点通过内环或外环的频率：保持架的旋转频率（即滚动体的公转频率）：D-轴承节径d-滚动体直径-接触角Z-转子个数2023/4/17129第一百二十九页，共171页。5基于振动分析的故障诊断的一般方法1，观察时域波形的形状，读取有效值、峰值、平均值、脉冲指标、峭度指标等参数。根据时域波形的有量刚参数如有效值等判断设备总体状态。2，观察频谱图中各频率分量的大小和分布。既要关心各频率分量幅值具体量的大小又要关心各频率分量幅值的相对大小。从频率分布及其结构判断故障类型，并结合设备总体状态判断其严重程度2023/4/17130第一百三十页，共171页。转动机械常见故障的频率特征强迫振动类故障自激振动类故障R:转动频率2023/4/17131第一百三十一页，共171页。案例1:转子不平衡故障的诊断波形为简谐波，少毛刺。轴心轨迹为圆或椭圆。1X频率为主。轴向振动不大。振幅随转速升高而增大。过临界转速有共振峰。1X频率(水平)1X频率(水平)1X频率(铅垂)1X频率(铅垂)轴向很小轴向很小2023/4/17132第一百三十二页，共171页。动不平衡的波形特征：类似正弦波动不平衡的频谱特征：转频能量占主要成分动不平衡的特征1X2023/4/17133第一百三十三页，共171页。不平衡故障的危害1，加大了设备振动水平；2，加大了设备轴承的负载；3，加速了设备轴承的磨损、失效；2023/4/17134第一百三十四页，共171页。不平衡故障机理转子力学模型2023/4/17135第一百三十五页，共171页。令，则其复数形式的运动方程为

设其特解为:因

故有

解出和

代入后可得：2023/4/17136第一百三十六页，共171页。再令，

则有

2023/4/17137第一百三十七页，共171页。F=m·

r·

ω

2

总质量M=1000Kg，转速n=3000r/min，在半径r=1000mm处，存在不平衡质量m=0.1kg，则：不平衡带来的额外动负载为：

F=0.1×1×(3000×2π/60)

=9870N正常负载：F=1000Kgf=9800NF/F>12002023/4/17138第一百三十八页，共171页。2023/4/17139第一百三十九页，共171页。试重的确定方法：Ｗ＝30×(m/r)或L=π

×φ×

R/180弧长测量:M’=U/r=(2~3)×10000G×Mn×r2023/4/17140第一百四十页，共171页。G=U×ω1000×MU=1000G×Mω平衡等级G(mm/s),许用剩余不平衡量U(g.mm),许用剩余不平衡度e(g.mm/kg)=e×ω1000动平衡的评价指标2023/4/17141第一百四十一页，共171页。2023/4/17142第一百四十二页，共171页。精度等级G(mm/s)转子类型举例G630刚性安装的船用柴油机的曲轴驱动件；刚性安装的大型四冲程发动机曲轴驱动件。G250刚性安装的高速四缸柴油机的曲轴驱动件。G100六缸和多缸柴油机的曲轴驱动件。汽车、货车和机车用的（汽油、柴油）发动机整机。G40汽车车轮、箍轮、车轮整体；汽车、货车和机车用的发动机的曲轴驱动件。G16粉碎机、农业机械的零件；汽车、货车和机车用的（汽油、柴油）发动机个别零件。G6.3燃气和蒸气涡轮,包括海轮(商船)主涡轮刚性涡轮发电机转子;透平增压器；机床驱动件;特殊要求的中型和大型电机转子;小电机转子;涡轮泵。G2.5海轮(商船)主涡轮机的齿轮;离心分离机、泵的叶轮；风扇；航空燃气涡轮机的转子部件；飞轮；机床的一般零件；普通电机转子；特殊要求的发动机的个别零件。G1磁带录音机及电唱机驱动件;磨床驱动件;特殊要求的小型电枢。G0.4精密磨床的主、磨轮及电枢、回转仪。2023/4/17143第一百四十三页，共171页。案例2:转子不对中故障的诊断出现2X频率成分。轴心轨迹成香蕉形或8字形。振动有方向性。轴向振动一般较大。本例中，出现叶片通过频率。1X频率2X频率叶片通过频率2023/4/17144第一百四十四页，共171页。不对中故障的特征2，频谱特征：存在较大的2X转频的频率分量1，波形特征：总体模样类似正弦波2X1X2023/4/17145第一百四十五页，共171页。轴承失效密封失效连轴节磨损过热效率降低能量损失振动值变大轴不对中引起的故障:几乎50%的旋转机械的停机故障是由不对中引起的.2023/4/17146第一百四十六页，共171页。良好的对中将会带来:减少生产损失延长设备的生产时间减少轴承和密封失效减少设备的振动减少联轴节的磨损降低维修成本2023/4/17147第一百四十七页，共171页。不对中的代价

2023/4/17148第一百四十八页，共171页。解决对中不良故障将使您节约运行成本

一个联轴节对中偏差0,5mm的电机的电流是12,2A.使用激光对中仪对中后，联轴节对中偏差降为0,05mm，此时电机电流降为11,8A，节约了3,28%的能量.我们只按节约1%的能量来进行下面的计算.2023/4/17149第一百四十九页，共171页。解决对中不良故障将使您节约运行成本一年节约的费用:这只是这个厂节约电费的最小值.电能的节约可能是最小值的三倍(3,28%代替1%)修理费用也将减少，平均无故障时间可达20个月(以前是7个月)这只是最直接的节约.2023/4/17150第一百五十页，共171页。任意三点法水平机械对中水平方向水平偏移值角度偏移值地脚水平方向调整值角度偏移值前，后地脚的垫平值垂直偏移值2023/4/17151第一百五十一页，共171页。转子系统松动故障的诊断波形出现许多毛刺。谱图中噪声水平高。出现精确2X，3X…等成分，最高可达16X。松动结合面两边，振幅有明显差别。电机水泵POPI转速的精确倍频成分最高可出现16X成分噪声水平高2023/4/17152第一百五十二页，共171页。松动故障引起的间入谐量未松动时的频谱松动时的频谱

出现0.5X，1.5X，2.5X，3.5X...等频率成分2023/4/17153第一百五十三页，共171页。2023/4/17154第一百五十四页，共171页。滚动轴承故障的诊断轴承每一种零件有其特殊的故障频率。随着故障发展，它的幅值增加，并有谐波；谐波两边产生边频。还可用非频率域的诊断方法，如共振解调。电机离心泵PIPO1X2X频率故障基本频率6.71X基本频率的四个谐波2023/4/17155第一百五十五页，共171页。带滚动轴承的机械的频谱特点

不平衡不对中松动滚动轴承故障频率2023/4/17156第一百五十六页，共171页。齿轮故障的诊断齿轮啮合频率GMF等于齿数乘以齿轮转速频率。齿轮啮合频率两边有边频，间距为1X。随着齿轮故障发展，边频越来越丰富，幅值增加。可用倒频谱作进一步分析。OUBSISOL齿轮箱上辊下辊输入轴啮合频率GMF上边频下边频2X2023/4/17157第一百五十七页，共171页。带滑动轴承的机械的频谱特点不对中松动引起的谐波不平衡油膜涡动、碰摩02468101214FREQUENCYINORDER2023/4/17158第一百五十八页，共171页。某卷烟厂风机基础倒塌案例2023/4/17159第一百五十九页，共171页。6基于振动的设备故障自动诊断技术自动诊断所需要的设备背景资料1，结构参数、运行参数2，数据的有效性、全面性自动诊断所需要考虑的数学模型1，常见故障的数学模型2，特殊故障的总结与提炼

案例分析2023/4/17160第一百六十页，共171页。附件1：通风机的使用与维护

1通风机的起动

通风机在起动过程中所需功率，一般是正常运转功率的数倍。

(1)离心通风机应将风门关闭起动，升到工作转速后，再逐渐打开风门。

(2)引风机和高温风机，是按高温（如200℃）计算风机所需功率及选择电机。温度高时，气体密度小，风机所需功率小。所以更要注意风机的起动问题，因为风机起动之前，气体温度低、密度大，耗功大，使得起动功率与正常工作功率相差很大，因此应特别考虑电机起动时的过载。

(3)轴流通风机则与离心通风机相反，不宜关闭风门起动，而应采用全开起动方式。

(4)在风机起动过程中，应严格检查机组的运转情况，如发现风机严重振动或有撞击声，轴承温度剧烈上升，应立即停机，检查其原因，并进行消除。161第一百六十一页，共171页。2通风机的操作

（1）关闭进风调节门，出风调节门稍开（如有出风调节门）。（2）检查风机机组各部分间隙尺寸，转动部分与固定部分不允许有碰撞及摩擦现象，所有固定零件的螺栓应拧紧。（3）检查轴承箱的油位是否在最高与最低油位之间。（4）对联轴器或用皮带传动的风机，要检查联轴器或带轮、皮带安装得是否可靠，风机轴与电机轴的同轴度是否符合技术规定。（5）引风机备有冷水装置，因此必须加装输水管，耗水量随气温不同而异，一般按0.5-1m3/h考虑。检查电气线路及仪表安装是否正确完好。（6）在风机起动过程中，应严格检查机组的运转情况，如发现风机严重振动或有撞击声，轴承温度剧烈上升，应立即停机，检查其原因，并进行消除。当风机启动达到正常转速后，逐渐开大调节门，直至规定负荷为止。在运转过程中，轴承温升不得高于周围环境温度的40℃。轴承盖表面温度不高于70℃，轴承的均方根振动速度有效值不大于6.3mm/s。

162第一百六十二页，共171页。3通风机的日常维护与保养

（1）风机安装使用后，每台风机应建立保养帐目，以此为基础进行定期检查、维修。无论哪种风机至少每年进行一次定期检修。（2）