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1、第3章 机械设备的维护及修复,3.1 设备的维护3.2 故障诊断技术3.3 零件的修复技术3.4 机械设备的大修理,3.1设备的维护,设备的维护是操作工人为了保持设备的正常技术状态，延长使用寿命所必须进行的日常工作，也是操作工人的主要责任之一。正确合理地进行设备维护，可减少设备故障发生，提高使用效率，降低设备检修的费用，提高企业经济效益。3.1.1 设备的维护保养1.设备维护保养通过擦拭、清扫、润滑、调整等一般方法对设备进行护理，以保持设备的性能和技术状况，称为设备维护保养设备维护保养的要求主要有四项:,下一页,返回,3.1设备的维护,(1)清洁。设备内外整洁，各滑动面、丝杠、齿条、齿轮箱、油
2、孔等处无油污，各部位不漏油、不漏气，设备周围的切屑、杂物、脏物要清扫干净;(2)整齐。工具、附件、工件要放置整齐，管道、线路要有条理;(3)润滑良好。按时加油或换油，油压正常，油标明亮，油路畅通，油质符合要求，油枪、油杯、油毡清洁;(4)安全。遵守安全操作规程，不超负荷使用设备，设备的安全防护装置齐全可靠，及时消除不安全因素。设备的维护保养内容一般包括日常维护、定期维护、定期检查和精度检查，设备润滑和冷却系统维护也是设备维护保养的一个重要内容。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,设备的日常维护保养是设备维护的基础工作，必须做到制度化和规范化。对设备的定期维护保养工作要制定工作定额和物资消
3、耗定额，并按定额进行考核，设备定期维护保养工作应纳入车间承包责任制的考核内容。设备定期检查是一种有计划的预防性检查，检查的手段除人的感官以外，还需要用一定的检查工具和仪器，按定期检查卡规定的项目进行检查。对机械设备还应进行精度检查，以确定设备实际精度的优劣程度。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,2.设备维护规程设备维护应按维护规程进行。设备维护规程是对设备日常维护方面的要求和规定，其主要内容应包括:(1)设备要达到整齐、清洁、坚固、润滑、防腐、安全等的作业内容、作业方法、使用的工器具及材料、达到的标准及注意事项;(2)日常检查维护及定期检查的部位、方法和标准;(3)检查和评定操作工人维
4、护设备程度的内容和方法等。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,3.1.2 设备的三级保养制三级保养制度是我国20世纪60年代中期开始，在总结前苏联计划预修制在我国实践经验的基础上，逐步完善和发展起来的一种保养修理制度。三级保养制主要内容包括设备的日常维护保养、一级保养和二级保养。三级保养制是以操作者为主对设备进行以保为主、保修并重的强制性维修制度。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,1.设备的日常维护保养设备的日常维护保养，一般有日保养和周保养，又称日例保和周例保。(1)日例保。日例保由设备操作工人当班进行，要认真做到班前四件事、班中五注意和班后四件事。班前四件事。消化图样资料，检
5、查交接班记录;擦拭设备，按规定润滑加油;检查手柄位置和手动运转部位是否正确、灵活，安全装置是否可靠;低速运转检查传动是否正常，润滑、冷却是否畅通。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,班中五注意。注意设备运转的声音、温度、压力、仪表信号、安全保险等是否正常。班后四件事。关闭开关，所有手柄置零位;擦净设备各部分，并加油;清扫工作场地，整理附件、工具;填写交接班记录，办理交接班手续。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,(2)周例保。周例保由设备操作者在周末进行，保养时间一般设备约12h，精、大、稀设备约4h左右，主要完成下述工作内容:外观。擦净设备导轨、各传动部位及外露部分，清扫工作场地
6、。达到内洁外净无死角、无锈蚀，周围环境整洁。操纵传动。检查各部位的技术状况，紧固松动部位，调整配合间隙。检查互锁、保险装置。达到工作声音正常、安全可靠。液压润滑。清洁检查润滑装置，油箱加油或换油。检查液压系统，达到油质清洁，油路畅通，无渗漏。电气系统。擦拭电动机，检查各电器绝缘、接地，达到完整、清洁、可靠。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,2.一级保养一级保养是以操作工人为主，维修工人协助，按计划对设备局部拆卸和检查，清洗规定的部位，疏通油路、管道，更换或清洗油线、毛毡、滤油器，调整设备各部位的配合间隙，紧固设备的各个部位。一级保养所用时间为48h，一保完成后应做记录并注明尚未清除的缺
7、陷，车间机械员组织验收。一保的范围应是企业全部在用设备，对重点设备应严格执行。一保的主要目的是减少设备磨损，消除隐患、延长设备使用寿命，为完成到下次一保期间的生产任务在设备方面提供保障。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,3.二级保养二级保养是以维修工人为主，操作工人协助完成。二级保养列入设备的检修计划，对设备进行部分解体检查和修理，更换或修复磨损件，清洗、换油、检查修理电气部分，使设备的技术状况全面达到设备完好标准的要求。二级保养所用时间为7大左右。二保完成后，维修工人应详细填写检修记录，由车间机械员和操作者验收，验收单交设备管理部门存档。二保的主要目的是使设备达到完好标准，提高和巩固
8、设备完好率，延长大修周期。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,3.1.3 精、大、稀设备的使用维护要求1.四定工作(1)定使用人员。按定人定机制度，精、大、稀设备操作工人应选择本工种中责任心强、技术水平高和实践经验丰富者，并尽可能保持较长时间的相对稳定。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,(2)定检修人员。精、大、稀设备较多的企业，根据本企业条件，可组织精、大、稀设备专业维修组，专门负责对精、大、稀设备的检查、精度调整、维护、修理。(3)定操作规程。精、大、稀设备应分机型逐台编制操作规程，并严格执行。(4)定备品配件。根据各种精、大、稀设备在企业生产中的作用及备件来源情况，确定储备
9、定额，并优先解决。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,2.精密设备使用维护要求(1)必须严格按说明书规定安装设备。(2)对环境有特殊要求的设备(恒温、恒湿、防震、防尘)，企业应采取相应措施，确保设备精度性能。(3)设备在日常维护保养中，不许拆卸零部件，发现异常立即停车，不允许带“病”运车令。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,(4)严格执行设备说明书规定的切削规范，只允许按直接用途进行零件精加工。加工余量应尽可能小。加工铸件时，毛坯面应预先喷砂或涂漆。(5)非工作时间应加护罩，长时间停歇，应定期进行擦拭，润滑、空运转。(6)附件和专用工具应有专用框架搁置，保持清洁，防止研伤，不得外
10、借。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,3.1.4 设备的区域维护设备的区域维护又称维修工包机制。维修工人承担一定生产区域内的设备维修工作，与生产操作工人共同做好日常维护、巡回检查、定期维护、计划修理及故障排除等工作，并负责完成管区内的设备完好率、故障停机率等考核指标。设备专业维护主要组织形式是区域维护组。区域维护组全面负责生产区域的设备维护保养和应急修理工作，它的工作任务是:,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,负责本区域内设备的维护修理工作，确保完成设备完好率、故障停机率等指标。认真执行设备定期点检和区域巡回检查制，指导和督促操作工人做好日常维护和定期维护工作。在车间机械员指导下
11、参加设备状况普查、精度检查、调整、治漏，开展故障分析和状态监测等工作。设备区域维护组织形式的优点是在完成应急修理时有高度机动性，从而可使设备修理停歇时间最短，而且值班钳工在无人召请时，可以完成各项预防作业和参与计划修理。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,设备维护区域划分应考虑生产设备分布、设备状况、技术复杂程度、生产需要和修理钳工的技术水平等因素。可以根据上述因素将车间设备划分成若干区域，也可以按设备类型划分区域维护组。流水生产线的设备应按线划分维护区域。区域维护组要编制定期检查和精度检查计划，并规定出每班对设备进行常规检查时间。为了使这些工作不影响生产，设备的计划检查要安排在工厂的非
12、工作日进行，而每班的常规检查要安排在生产工人的午休时间进行。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,3.1.5 提高设备维护水平的措施为提高设备维护水平应使维护工作基本做到三化，即规范化、工艺化、制度化。规范化就是使维护内容统一，哪些部位该清洗、哪些零件该调整、哪些装置该检查，要根据各企业情况按客观规律加以统一考虑和规定。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,工艺化是指根据不同设备制订相应的维护工艺规程，按规程进行维护。制度化是根据不同设备、不同工作条件，规定不同维护周期和维护时间并严格执行。设备维护工作应结合企业生产经营目标进行考核。同时，企业还应发动群众开展专群结合的设备维护工作，进
13、行自检、互检，开展设备大检查。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,3.1.6 液压设备的维护1.液压设备日常维护(1)交接班必须检查以下各项:供电情况是否正常;灭火工具是否安全好用;配电盘操作箱各电气元件是否灵敏可靠;油位、油温是否符合规定值，如不符合应及时补油或冷却;,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,液压站电机、液压泵是否正常、有无噪声和异常振动;液压站控制系统的液压元件(换向阀、溢流阀、电磁阀、单向阀等)是否正常;各压力表是否准确灵敏，指示数字是否在规定的范围内;油路连接处有无松动漏油现象;各信号灯、报警装置是否齐全;各安全装置是否灵敏可靠，动作准确;回油工作是否正常，液压油
14、有无变质，是否清洁。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,(2)每班必须到液压站检查各元件工作有无异常。(3)每班必须检查一次液压管路，有无漏油现象。(4)滤油器每月清洗一次，滤芯、滤网损坏应立即更换。(5)系统工作介质每月取样化验一次。(6)每月检查一次安全溢流阀是否灵敏可靠。(7)液压站各压力表、油标必须保持镜面刻度清晰。(8)自动报警和停机，必须查明原因并及时处理，在原因不清，故障未排除前，严禁强制启动系统。(9)必须认真填写交接班记录，做到及时、准确、清楚。另外，液压设备点检标准见表3-1。,上一页,下一页,返回,3.1设备的维护,2.液压设备加油换油制度(1)按油标低于下限时加油
15、。(2)按化验结果，未达到设计指标准时应换油。(3)加油前应经化验合格后，再经滤油泵注入油箱。(4)换油前应清洗油箱，在清洗油箱时，严禁使用绵纱和破布。必要时应用面团清洗。(5)过滤精度必须达到液压设备的使用要求(6)油储存器应存放在指定位置，并保证油脂和加油器具的清洁。(7)加油、换油均由专业人员负责，其他人员严禁操作3.常见故障及排除方法液压系统常见故障及排除方法见表3-2。,上一页,返回,3.2 故障诊断技术,机械设备的状态监测与故障诊断是指利用现代科学技术和仪器，根据机械设备(系统、结构)外部信息参数的变化来判断机器内部的工作状态或机械结构的损伤状况，确定故障的性质、程度、类别和部位，
16、预报其发展趋势，并研究故障产生的机理。状态监测与故障诊断技术是近年来国内外发展较快的一门新兴学科，它所包含的内容比较广泛，诸如机械状态量(力、位移、振动、噪声、温度、压力和流量等)的监测，状态特征参数变化的辨识，机械产生振动和损伤时的原因分析、振源判断、故障预防，机械零部件使用期间的可靠性分析和剩余寿命估计等。机械设备状态监测与故障诊断技术是保障设备安全运行的基本措施之一。,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,3.2.1 机械故障诊断的基本原理、基本方法和环节1.基本原理机械故障诊断就是在动态情况下，利用机械设备劣化进程中产生的信息(即振动、噪声、压力、温度、流量、润滑状态及其指标等)来进行状
17、态分析和故障诊断，故障诊断的基本过程和原理如图3-1所示。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,2.基本方法机械故障诊断目前流行的分类方法有两种，一是按诊断方法的难易程度分类，可分为简易诊断法和精密诊断法;二是按诊断的测试手段来分类，主要分为直接观察法、振动噪声测定法、无损检验法、磨损残余物测定法和机器性能参数测定法等。(1)简易诊断法简易诊断法是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。简易诊断法主要解决的是状态监测和一般的趋势预报问题。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊
18、断技术,(2)精密诊断法。精密诊断法是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、部位和产生的原因以及故障发展的趋势等问题。精密诊断法主要解决的问题是分析故障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”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，有较大的局限性。目前出现的光纤内窥镜、电子听诊仪、红外热像仪、激光全息摄影等现代手段，大大延长了人的感官器官，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。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,
19、(4)振动噪声测定法。机械设备动态下的振动和噪声的强弱及其包含的主要频率成分与故障的类型、程度、部位和原因等有着密切的联系。因此利用这种信息进行故障诊断是比较有效的方法。其中特别是振动法，信号处理比较容易，因此应用更加普遍。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,(5)无损检验法。无损检验法是一种从材料和产品的无损检验技术中发展起来的方法，已是在不破坏材料表面及其内部结构的情况下，检验机械零部件缺陷的方法。它使用的手段包括超声波、红外线、X射线、Y射线、声发射、渗透染色等。这一套方法目前已发展成一个独立的分支，在检验裂纹、砂眼、缩孔等缺陷造成的设备故障时比较有效。其局限性主要是它的某些方
20、法如超声波、射线检验等有时不便于在动态下进行。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,(6)磨损残余物测定法。机器的润滑系统或液压系统的循环油路中携带着大量的磨损残余物(磨粒)，它们的数量、大小、几何形状及成分反映了机器的磨损部位、程度和性质，根据这些信息可以有效地诊断设备的磨损状态。目前磨损残余物测定方法在工程机械及汽车、飞机发动机监测方面已取得良好的效果。(7)机器性能参数测定法。显示机器主要功能的机器性能参数，一般可以直接从机器的仪表上读出，由这些数据可判定机器的运行状态是否离开正常范围。机器性能参数测定方法主要用于状态监测或作为故障诊断的辅助手段。,上一页,下一页,返回,3.2
21、故障诊断技术,3.诊断技术的环节(1)信号采集。直接观察。这是根据决策人的知识和经验对机械设备的运行状态作出判断的方法，它是现场经常使用的方法。如通过声音高低、音色变化、振动强弱等来判断故障。破损、磨损、变形、松动、泄漏、污秽、腐蚀、变色、异物和动作不正常等，也是直接观察的内容。性能测定。通过对功能进行测定取得信息，主要有振动、声音、光、温度、压力、电参数、表面形貌、污染物和润滑情况等。(2)特征提取。特征提取是故障诊断过程的关键环节之一，直接关系到后续诊断的识别。主要有以下几种:,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,幅域分析。信号的早期分析只在波形的幅值上进行，如计算波形的最大值、最
22、小值、平均值、有效值等，后又进而研究波形的幅值的概率分布。在幅值上的各种处理通常称为幅域分析。时域分析。信号波形是某种物理量随时间变化的关系，研究信号在时间域内的变化或分布称为时域分析。频域分析。频域分析是确定信号的频域结构，即信号中包含哪些频率成分，分析的结果是以频率为自变量的各种物理量的普线或曲线。不同的分析方法是从不同的角度观察、分析信号，使信号处理的结果更加丰富。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,(3)状态识别及趋势分析。在有效的状态特征提取后进行状态识别。它以模式识别为理论基础，有两种方法，统计模式识别和结构模式识别。它们都有各自的判别准则。此外，还有基于模糊数学的模糊诊
23、断、基于灰色理论的灰色诊断等。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,随着计算机技术的发展，建立了诊断的集成形式，即诊断的专家系统。它是集信号的采集、特征提取、状态识别与趋势分析于一体，是一个集成系统。专家系统采用模块结构，能方便地增加功能，它的知识库是开放式的，便于修改和增删，它还具有解释功能及良好的使用界面，综合利用各种信息与诊断方法，以灵活的诊断策略来解决实际问题。随着科学技术的进一步发展，从故障诊断的全过程来看，今后将在下述几方面得到新的进展:,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,不断研制和开发先进的多功能高效测试仪，有效地测取信号。开发以人工神经网络为基础的神经网络信号
24、处理技术和相应的软硬件。研制开发以人工神经网络为支持系统，集信号测试、处理及识别诊断于一体的综合集成诊断专家系统。进一步开发以人工智能为基础的智能型识别诊断技术。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,3.2.2 诊断技术方法1.凭五官进行外观检查利用人体的感官，听其音、嗅其味、观其行、感其温，从而直接观察到故障信号，并以丰富的经验和维修技术判定故障可能出现的部位与原因，达到预测预报的目的。这些经验与技术对于小厂和普通机械设备是非常重要的，即使将来科学技术高度发展，也不可能完全由仪器设备监测诊断技术取代。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,2.振动测量振动是一切作回转或往复运动
25、的机械设备最普通的现象，状态特征凝结在振动信号中。振动的增强无一不是由故障引起的。振动测量就是利用机械设备运动时产生的信号，根据测得的幅值(位移、速度、加速度)、频率和相位等振动参数，对其进行分析处理，做出诊断。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,产生振动的根本原因是机械设备本身及其周围环境介质受振源的激振。激振来源于两类因素。一是回转件或往复件的失衡，主要包括回转件相对于回转轴线的质量分布不均，在运转时产生惯性力;制造质量不高，特别是零件或构件的形状位置精度不高造成质量失衡;另外回转体上的零件松动增加了质量分布不均、轴与孔的间隙因磨损加大也增加了失衡;转子弯曲变形和零件失落，造成质
26、量分布不均等。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,二是机械设备的结构因素，主要包括往复件的冲击，如以平面连杆机构原理作运动的机械设备，连杆往复运动产生的惯性力，其方向作周期性改变，形成了冲击作用，这在结构上很难避免;齿轮由于制造误差大，导致齿轮啮合不好，齿轮间的作用力在大小、方向上发生周期性变化，随着齿轮在运转中的磨损和点蚀等现象日益严重，这种周期性的激振也日趋恶化;联轴器和离合器的结构不合理带来失衡和冲击;滑动轴承的油膜涡动和振荡;滚动轴承中滚动体不平衡及径向间隙;基座扭曲;电源激励;压力脉动等。此外，机械设备的拖动对象不稳定，使负载不平稳，若是周期性的也能成为振源。,上一页,下一
27、页,返回,3.2 故障诊断技术,振动测量与分析系统由四个基本部分组成，即传感器、测量仪器、分析仪器和记录仪器。典型的振动测量系统，如图3-2所示，该系统实际由传感器和测量仪器两部分组成。传感器的种类，常用的有三种:位移传感器、速度传感器、加速度传感器。目前应用最广的是压电式加速度传感器，其作用是将机械能信号(位移、速度、加速度、动力等)转换成电信号。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,信号调节器是一个前置放大器，有两个作用，放大加速度传感器的微弱输出信号和降低加速度传感器的输出阻抗。数据储存器是指磁带记录仪，它能将现场的振动信号快速而完整地记录下来、储存下来，然后在实验室内以电信号的
28、形式，再把测量数据复制，重放出来。信号处理机由窄带或宽带滤波器、均方根检波器、峰值计或概率密度分析仪等组成。测量系统的最后一部分是显示或读数装置，它可以是表头、示波器或图像记录仪等。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,工厂现场推行振动监测诊断技术的注意事项:(1)选择诊断对象。在工厂里，如果将全部设备都列为诊断对象，那显然是不切实际的。此外，技术上也不可能这样做。为此，必须经过充分研究来选定作为诊断对象的设备。一般地说，列为诊断对象的重点应是:,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,流程生产设备。其中任意环节发生问题都会影响全局，如石油、化工、钢铁、有色、电力工业等中的设备。六
29、大设备。直接生产中的重点设备(包括设有备用台套的大型机组)、虽是附属设备但对全局影响大停机后可能产生很大损失的关键设备、发生故障后会带来二次公害的要害设备、维修困难且维修费用高的复杂设备、固定资产价值高(包括设有备品备件或备品备件价值昂贵)的贵重设备和不能接近或不能解体检查的特殊设备。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,(2)测点选择。对于一般旋转机械，其振动测点的位置选择主要有两种方式，即测轴承振动或测轴振动，所谓测轴承振动，系指测量机组轴承座上典型测点的绝对振动，所谓测轴振动，系指测量轴颈相对于轴承座的相对振动。前者能监测整机状态，后者重点监测转子状态。在选择测点时，还应考虑人能
30、否够得着、测量时是否发生人身安全等问题。(3)测量参数选择。一般来说，振动参数有量标(振动位移，振动速度、振动加速度)和量值(幅值、频率、相位)两种。振动参数的意义在于，它们被用来检测和描述机器的有害运动，每个参数都告诉我们有关振动的某些重要信息，因此，这些参数可以认为是用于诊断机器低效运行或将要发生故障的症状。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,量标选择的原则是在对变形、精度、位置进行评定时宜选用振动位移作为评价指标;在对强度、疲劳、可靠性进行评定时宜选用振动速度作为评价指标;在对冲击、力、随机振动、舒适性进行评定时宜选用振动加速度作为评价指标。量值的选择原则是:振动幅值是评价设备
31、运行工况好坏的重要指标。它既可用有效值也可以用峰值的形式来加以表示。有效值反映振动能量的大小，并兼顾了振动时间历程的全过程，故最适宜作为机器振动量级(劣度)的评价。峰值只反映了振动某瞬时的变化范围，故只反映了振动某瞬时的变化范围，故只能用于振动的极限评定;振动频率是识别机器哪个部件出了故障，以及是什么性质的故障的依据;振动相是区分同频振动，确定故障部位的重要手段。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,通常在简易诊断中以监测振动幅值为主，而在精密诊断中则主张利用振动的幅值、频率、相位等全部信息。(4)测量方向选择。对于确定性为主的振动，因其是一矢量，不同方向的振动包含着不同的故障信息。例
32、如不平衡在水平方向上、不同轴在轴向上、基座松动在垂直方向上容易发生振动，所以振动应尽量在三个方向上都进行测量。只有随机振动，因其是一标量，才允许只在某方向上进行监测。(5)作好测点标记。机组上不同测点，在同一时刻的振动量值也是不相同的，所以测点一经确定之后，必须作上标记，以后的监测应该在同一点上进行。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,(6)选定测量工况。定期点检时，测得的总体振动值或频谱的任何变化，都指示出机器状态的改变。这就要求每次测量都在可重现的统一工况下进行。(7)进行测量系统校准标定。测量系统的特性会随时间而改变，为了保证测试结果能反映机器的真实状态，首先必须保证测量系统能
33、保持精确的量值传递。这就要求定期或在每次重要测试之前对测量系统进行校准或标定。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,(8)传感器附着方式的选择。常用的传感器附着方式有三种，附着方式不同时，可检测的上限频率也不一样。因此必须根据检测要求确定适当的附着方式。以压电振动加速度测量为例，其传感器附着方式对可测频带的影响为，手持探针式，可测频率1000Hz;磁座吸附式，可测频率3000Hz;螺栓紧固式，可测频率10000Hz。必须强调，诊断是一种相对比较，而在振动测量中要使比较结果具有意义，必须作到测点、参数、方向、工况、基准(指标定)和频带(指传感器附着方式)6个相同。,上一页,下一页,返回,
34、3.2 故障诊断技术,(9)的测量周期的确定。在确定测量周期时，最重要之点是对劣化速度进行充分的研究。希望作到既不会漏掉一个可能发生的故障，又不致带来过多的工作量。(10)测量标准的确定。常用的判别设备正常、异常的标准有三种，即绝对标准，相对标准和类比标准。一般情况下，在现场最便于使用的是绝对标准，因它是以典型通用机械为对象制定的如有的设备不适用这种标准，就必须利用相对标准或类比标准,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,绝对标准。绝对判别标准是在规定了正确的测定方法之后制定的标准。所以，必须掌握标准的适用频率范围和测定方法等，才能加以选用。它们常以国际标准、国家标准、部颁标准、企业标准
35、等形式出现。如ISG2372和JB 4057-1985等。相对标准。相对判别标准是对同一部位定期进行测定，并按时间先后进行纵向比较，以正常情况下的值为原始值，根据实测值与该值的倍数比来进行判断的方法。实用于某种设备在该企业中只有一台时的情况。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,通常多将标准定为对于低频振动，实测值达到原始值的1.52倍时为注意区，约4倍时为异常区;对于高频振动，将原始值的3倍定为注意区，6倍定为异常区。类比标准。所谓类比判别标准，是指数台同样规格的设备在相同条件下运行时通过对各台设备的同一部位进行测定和横向相互比较，来掌握异常程度的方法。适用于企业具有多台同类设备的场
36、合。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,一般规定以测得的最低值为正常值，当某值超过正常值1倍时为注意区，超过2倍时进入异常区。(11)记录参数的设置。记录参数包括通道分配、通道增益、采样频率、记录长度(或段效)等，为保证测量有效，这些参数必须根据分析处理的目的事先进行设置。(12)测量顺序和路线的拟定。测量顺序和路线最好结合机器简图明确的标示出来。(13)数据库的建立。为了在作机器评价和诊断时方便地存取每台机器各次测量所得的数据，必须按某一格式和顺序将其存人数据库中。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,3.噪声测量噪声也是机械设备故障的主要信息来源之一，还是减少和控制环境污
37、染的重要内容。测声法是利用机械设备运转时发出的声音进行诊断。机械设备噪声的声源主要有两类:一类是运动的零部件，如电动机、油泵、齿轮、轴、轴承等，其噪声频率与它们的运动频率或固有频率有关;另一类是不动的零部件，如箱体、盖板、机架等，其噪声是由于受其他声源或振源的诱发而产生共鸣引起的。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,噪声测量主要是测量声压级。声级计是噪声测量中最常用、最简单的测试仪器，声级计由传感器、放大器、衰减器计权网络、均方根检波电路和电表组成。如图3-3所示为其工作原理方框图。声压信号输入传声器后，被转换为电信号。当信号微小时，经过放大器放大;若信号较大时，则对信号加以衰减。输
38、出衰减器和输出放大器的作用与输入衰减器和输入放大器相同，都是将信号衰减或放大。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,为提高信噪比，保持小的失真度和大的动态范围，将衰减器和放大器分成两组，输入(出)衰减器和输入(出)放大器，并将输出衰减器再分成两部分，以便匹配。为使所接受的声音按不同频率分别有不同程度的衰减，在声级计中相应设置了3个计权网络。通过计权网络可直接读出声级数值。经最后的输出放大器放大的信号输入到检波器中检波，并由表头以分贝指示出有效值。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,4.温度测量温度是一种表象，它的升降状态反映了机械设备的热力过程，异常的温升或温降说明产生了热故
39、障。例如，内燃机、加热炉燃烧不正常，温度分布不均匀;轴承损坏，发热量增加;冷却系统发生故障，零件表面温度上升等。凡利用热能或用热能与机械能之间的转换进行工作的机械设备，进行温度测量十分重要。测量温度的方法很多，可利用直接接触或非接触式的传感器，以及一些物质材料在不同温度下的不同反应来进行温度测量。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,(1)接触式传感器。通过与被测对象的接触，由传感器感温元件的温度反映出测温对象的温度。如液体膨胀式传感器利用水银或酒精在不同温度下胀缩的现象来显示温度;双金属传感器和热电偶传感器依靠不同金属在受热时表现出不同的膨胀率和热电势，利用这种差别来测量温度;电阻传
40、感器则是根据不同温度下电阻元件的电阻值发生变化的原理来工作。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,(2)非接触式传感器。这类仪器是利用热辐射与绝对温度的关系来显示温度。如光学高温计、辐射高温计、红外测量仪、红外热像仪等。用红外热像仪测温是20世纪60年代新兴的技术，它具有快速、灵敏直观、定量无损等特点，特别适用于高温、高压、带电、高速运转的目标测试，对故障诊断和预测维修非常有效。由红外热像仪形成的一幅简单的热图像提供的热信息相当于3万个热电藕同时测定的结果。这种仪器的测量范围一般为几十度到上千度，分辨率为0.1，测试任何大小目标只需几秒钟，除在现场可实时观察外，还能用磁带录像机将热图像
41、记录下来，由计算机标准软件进行热信息的分析和处理。整套仪器做成便携式，现场使用非常方便。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,温度指示漆、粉笔、带和片。它们的工作原理是从漆、粉笔、带和片的颜色变化来反映温度变化。当然这种测温方法精度不高(因为颜色变化的程度还附加入的感官判别问题)，但相当方便。5.油样分析在机械设备的运转过程中，润滑油必不可少。由于在油中带有大量的零部件磨损状况的信息，所以通过对油样的分析可间接监测磨损的类型和程度，判断磨损的部位，找出磨损的原因，进而预测寿命，为维修提供依据。例如，在活塞式发动机中，当油液中锡的含量增高时，可能表明轴承处于磨损的早期阶段;铝的含量增高则
42、表明活塞磨损。油样分析所能起到的作用，如同医学上的验面。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,油样分析包括采样、检测、诊断、预测和处理等步骤。常用的油样分析方法主要有如下三种:(1)磁塞分析法。磁塞分析法是最早的油样分析法，将磁塞插入被检测油路中，收集分离出的铁磁性磨粒，然后将磁塞芯子取下洗去油液，置于读数显微镜下进行观察，若发现小颗粒且数量较少，说明机器处于正常磨损阶段。一旦发现大颗粒，便须引起重视，首先要缩短监督周期，并严密注视机器运转情况。若多次连续发现大颗粒，便是即将出现故障的前兆，要立即采取维护措施。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,磁塞分析具有设备简单、成本低廉
43、、分析技术简便，一般维修人员都能很快掌握，能比较准确获得零件严重磨损和即将发生故障的信息等优点，因此它是一种简便而行之有效的方法。但是它只适用于对带磁性的材料进行分析，其残渣尺寸大于50。(2)铁谱分析法。这种方法是近年来发展起来的一种磨损分析法。它从润滑油试样中分离和分析磨损微粒或碎片，借助于各种光学或电子显微镜等检测和分析，方便地确定磨损微粒或碎片的形状、尺寸、数量以及材料成分，从而判别磨损类型和程度。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,铁谱分析法的程序如下:分离磨损微粒制成铁谱片。采用铁谱仪分离磨损微粒制成铁谱片。它由三部分组成:抽取样油的泵，使磨损微粒磁化沉积的强磁铁，形成铁
44、谱的透明底片。其装置如图3-4所示。样油由泵2抽出送到透明显微镜底片3上，底片下装有强磁铁4，底片安装成与水平面有一倾斜角度，使出口端的磁场比入口端强。样油沿倾斜底片向下流动时，受磁场力作用，磨损微粒被磁化，最后使微粒按照其大小，全部均匀地沉积在底片上，用清洗液冲洗底片上残余油液，用固定液使微粒牢固贴附在底片上，从而制成铁谱片。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,检测和分析铁谱片。检测和分析铁谱片的方法很多，有各种光学或电子显微镜、有化学或物理方法。目前一般使用的有:用铁谱光密度计(或称铁谱片读数仪)来测量铁谱片上不同位置上微粒沉积物的光密度，从而求得磨损微粒的尺寸、大小分布及总量;
45、用铁谱显微镜(又称双色显微镜)研究微粒、鉴别材料成分、确定磨粒来源、判断磨损部位、研究磨损机理;用扫描电镜观察磨损微粒形态和构造特征，确定磨损类型;对铁谱片进行加热处理，根据其回火颜色，鉴别各种磨粒的材料和成分。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,铁谱技术的缺点在于对润滑油中非铁系颗粒的检测能力较低，例如在对含有多种材质摩擦副的机器(例如发动机)进行监测诊断时，往往感到不力;分析结果较多依赖操作人员的经验;不能理想地适应大规模设备群的故障诊断。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,(3)光谱分析法。光谱分析法是测定物质化学成分的基本方法，它能检测出铅、铁、铬、银、铜、锡、镁、
46、铝和镍等金属元素，定量地判断磨损程度。在实际运用中分原子发射光谱分析和原子吸收光谱分析两种方法。原子发射光谱分析法。油样在高温状态下用带电粒子撞击(一般用电火花)，使之发射出代表各元素特征的各种波长的辐射线，并用一个适当的分光仪分离出所要求的辐射线，通过把所测的辐射线与事先准备的校准器相比较来确定磨损碎屑的材料种类和含量。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,原子吸收光谱分析法。是利用处于基态的原子可以吸收相同原子发射的相同波长的光子能量的原理。采用具有波长连续分布的光透过油中的磨损磨粒，某些波长的光被磨粒吸收而形成吸收光谱。在通常情况下，物质吸收光谱的波长与该物质发射光谱波长相等，同
47、样可确定金属的种类和含量。发射光谱一般必须在高温下获得，而高温下的分子或晶体往往易于分解，因此原子吸收光谱还适宜于研究金属的结构。目前，油样光谱分析技术已被广泛而有效地应用于监测设备零部件磨损趋势、机械设备的故障诊断，以及大型重要设备的随机监测方面。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,6.声发射检测各种材料由于外加应力作用，在内部结构发生变化时都会以弹性应力波的方式释放应变能量，这种现象称声发射。如木材的断裂、金属材料内部晶格错位、晶界滑移或微观裂纹的出现和打一展等都会产生声发射。弹性波有的能被人耳感知，但多数金属，尤其是钢铁，其弹性应力波的释放是人耳不能感知的，属于超声范围。通过接
48、受弹性应力波，用仪器检测、分析声发射信号和利用信号推断声发射源的技术称声发射技术。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,(1)声发射检测的特点:需对构件外加应力;它提供的是加载状态下缺陷活动的信息，是一种动态监测。而常规的无损检测是静态监测。声发射检测可客观地评价运行中机械设备的安全性和可靠性;灵敏度高、检查覆盖面积大、不会漏检，可远距离检测。声发射检测现在已广泛用来监测机械设备和机件的裂纹和锈蚀情况。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,(2)声发射的测量仪器主要有:单通道声发射仪，它只有一个通道，包括信号接收、信号处理、测量和显示。一般用于实验室。多通道声发射仪，它有两个以
49、上通道，常需配置计算机，一般应用在现场评价大型构件。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,7.无损检测零件无损检测是利用声、光、电、热、磁、射线等与被测零件的相互作用，在不损伤内外部结构和实用性能的情况下，探测、确定零件内部缺陷的位置、大小、形状和种类的方法。零件无损探伤以经济、安全、可靠而被越来越多地应用到生产实际中。无损检测的常用方法有超声波检测、射线检测、涡流探伤、磁粉探伤等几种。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,(1)超声波检测。频率大于20kHz的声波叫超声波。用于无损检测的超声波频率多为15MHz。高频超声波的波长短，不易产生绕射，碰到杂质或分界面就会产生明显的
50、反射，而且方向性好，在液体和固体中衰减小，穿透本领大，因此超声波探伤成为无损检测的重要手段。超声波探伤方法多种多样，最常用的是脉冲反射法。而脉冲反射法根据波形不同又可分为纵波探伤法、横波探伤法以及表面波探伤法。,上一页,下一页,返回,3.2 故障诊断技术,纵波探伤法。测试前，先将探头插人探伤仪的连接插座上。探伤仪面板上有一个荧光屏，通过荧光屏可知工件中是否存在缺陷，以及缺陷的大小和位置。检测时探头放于被测工件上，并在工件上来回移动。探头发出的超声波脉冲，射人被检工件内，如工件中没有缺陷，则超声波传到工件底部时产生反射，在荧光屏上只出现始脉冲和底脉冲。如工件某部位存在缺陷，一部分声脉冲碰到缺陷后
