TPM系列----故障诊断与状态监测.ppt

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1、TPM系列-故障诊断与状态监测第一页，共46页。在设备运行运行中或在基本不拆卸基本不拆卸的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态掌握设备运行状态，判定产生故障故障的部位和原因的部位和原因，并预测、预报设备未来的状态。什么是状态监测和故障诊断？ 是防止事故和计划外停机的有效手段。是设备维修的发展方向。第二页，共46页。简易诊断和精密诊断状态监测（简易诊断）状态监测（简易诊断） 内容：识别有无故障明确故障严重程度作出故障趋势分析由设备维修人员在现场进行故障诊断（精密诊断）故障诊断（精密诊断） 内容：n确定故障部位n确定故障原因n提出维修建议由设备诊断人员在现场或中心进行第三页，共46页。状态监测和

2、故障诊断的过程检测缩小故障范围状态判别搜集征兆定期检测故障定位原因分析维修决策趋势分析正常参数开始尚可正常不可异常第四页，共46页。状态监测和故障诊断的作用监测与保护监测与保护 监测机器工作状态。发现故障及时报警，并隔离故障。 分析与诊断分析与诊断 判断故障性质、程度和部位。分析故障原因。 处理与预防处理与预防 给出消除故障的措施。防止发生同类故障。第五页，共46页。设备维修制度的发展 事后维修，故障维修事后维修，故障维修 (Break down)设备坏了后才去修理。设备坏了后才去修理。 定期维修，预防维修定期维修，预防维修 (Preventive)定期地检查和大修。定期地检查和大修。 预测维

3、修，视情维修预测维修，视情维修 (Predictive)周期的监测，必要时才去维修。周期的监测，必要时才去维修。第六页，共46页。事后维修体制设备运行到坏了再进行修理。设备运行到坏了再进行修理。不需要安排计划。不需要安排计划。对一些设备，更换比修理更便宜。对一些设备，更换比修理更便宜。意外停机引起生产损失。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。可能引起设备的二次损坏，甚至灾难性事故。库存备件投资多。库存备件投资多。优点优点缺点缺点 定义定义第七页，共46页。定期维修体制按预订的时间间隔或检修周期，对设备作维按预订的时间间隔或检修周期，对设备作维修、调整和更换备件。修、调

4、整和更换备件。机器寿命较长。机器寿命较长。减少意外停机。减少意外停机。备件库存较少。备件库存较少。意外停机引起生产损失。意外停机引起生产损失。过剩维修导致维修费用增加。过剩维修导致维修费用增加。过剩维修引起人为维修故障。过剩维修引起人为维修故障。定义定义优点优点缺点缺点第八页，共46页。预测维修体制有计划地对设备作检查和测试，以确定其健康状态，必要有计划地对设备作检查和测试，以确定其健康状态，必要时才进行维修。时才进行维修。减少非计划停机损失。减少非计划停机损失。维修时间间隔可以延长。维修时间间隔可以延长。维修费用大为减少。维修费用大为减少。备件库存最小。备件库存最小。需要初始投资。需要初始投

5、资。需学习和培训。需学习和培训。定义定义优点优点缺点缺点第九页，共46页。不同制度的维修成本的比较第十页，共46页。先进维修制度的作用 保证机器精度，提高产品质量 减少意外停车引起的生产损失 防止事故，杜绝灾难性故障 减少维修时间和维修费用（人力和财力） 改善环境，改善企业形象 投资获得最大和最长远的回报投资获得最大和最长远的回报第十一页，共46页。监测和诊断的各种手段 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。 声音：声音：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。 油液油液 ：适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压

6、器等。 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。 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。 电气：电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。 强度：强度：适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。 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。第十二页，共46页。仪器分类仪器分类： 便携式测振表 温度检测仪（热红外成像仪）数据采集器（测量电流、电压、频率等一种或综合性仪表） 表盘式的监测系统计算机化监测系统监测和诊断仪器的分类和选用第十三页，共46页。典型的表盘式监测系统第十四

7、页，共46页。典型的表盘式监测系统前置器双通道轴位表推力瓦温表键相信号双通道轴振表径向瓦温表键相传感器90度布置的两涡流传感器推力瓦温传感器径向瓦温传感器轴向位置传感器报警信号输出第十五页，共46页。汽轮发电机组的监测系统框图下位机分析处理联网显示存贮人机对话通讯适调放大适调放大限幅整形光电隔离光电隔离光电隔离同步采样采样上位机振动信号（快变）温度、压力信号（慢变）键相信号第十六页，共46页。设备故障诊断技术的含义设备故障诊断技术的含义在设备运行中或基本不拆卸全部设备的情况下，掌握设备的运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测预报未来状态的技术。是防止事故的有效措施，也是设备维修的重要依据。

8、第十七页，共46页。 振动是物体运动的一种形式，通常是指物体经过其平衡位置而往复变化的过程。 振动有时对人类是有害的，但有时人们可以利用振动来为我们服务。 只要是运转的机器，都或多或少地发生振动，因此，振动诊断在各种诊断方法中所占的比例最大，一般可达60%-70%。机械振动低频振动：f 1000 Hz第十八页，共46页。 构成一个确定性振动有3个基本要素，即振幅d、频率f 和相位。 当然，振幅不仅用位移，还可以用速度和加速度。要特别说明一个与振动有关的量就是速度有效值 ，也常被称为速度均方根值。这是一个经常用到的振动测量参数。目前许多振动标准都是采用振幅作为判别参数，因为它最能够反映振动的烈度

9、。 幅值反映振动的强度，振幅的平方常与物质振动的能量成正比，振动诊断标准都是用振幅来表示的。 同样的振幅其频率越高，对机组损坏程度越大，因此不同转速的机组定义的振动标准值不同。 当频率和频率一定时，相位的大幅偏移就是故障（异常）的征兆。第十九页，共46页。 诊断步骤概括为准备工作、诊断实施和决策验证等诊断步骤概括为准备工作、诊断实施和决策验证等3个环节，具体分个环节，具体分为为6个步骤来介绍。个步骤来介绍。 一一. 了解被诊断的对象了解被诊断的对象了解被诊断的对象是开展现场诊断的第一步。概括起来，对一台被列为诊断对象的设备要着重掌握4个方面的内容：设备的结构组成设备的结构组成 1）搞清楚设备的

10、基本组成部分及其联接关系。一台完整的设备一般由三大部分组成，即：原动机（也叫做辅机，大多数采用电动机，也有用内燃机、汽轮机、水轮机）、工作机（也叫做主机）和传动系统。 要了解设备的型号、规格、性能参数及联接的形式，并记录在设备原始档案资料内。第二十页，共46页。原动机（电动机）传动系统工作机（引风机）、电动机滚动轴承、引风机滚动轴承 2） 查明各主要零部件（特别是运动零件）的型号、规格、结构参数及数量等，并在结构图上表明或另予说明。这些零件包括：轴承型式、滚动轴承型号、齿轮的齿数，叶轮的叶片数、带轮直径、联轴器型式等。第二十一页，共46页。第二十二页，共46页。 第二十三页，共46页。 二二.

11、 . 确定诊断方案确定诊断方案 在此基础上，接下来就要确定具体的诊断方案。诊断方案应包括以下几方面的内容。 1. 1. 选择测点选择测点 测点就是机器上被测量的部位，它是获取诊断信息的窗口。诊断方案正确与否关系到能否所需要的真实完整的设备状态信息，只有在对诊断对象充分了解的基础上才能根据诊断目的恰当地选择测点，具体要求如下： 第二十四页，共46页。第二十五页，共46页。第二十六页，共46页。 有些设备的振动特征有明显的方向性，不同方向的振动信号也往往包含着不同的故障信息。即水平方向（H）、垂直方向（V）和轴线方向（A）。 水平垂直轴向一般来说水平振动幅值大于垂直方向幅值，当轴承盖松动时就会出现

12、垂直方向幅值大的现象，并伴随着高次频率成份。第二十七页，共46页。第二十八页，共46页。第二十九页，共46页。4. 4. 选择诊断仪器选择诊断仪器 测振仪器的选择除了重视质量和可靠性外，最主要的还要考虑两条： 1）仪器的频率范围要足够的宽，要求能记录下信号内所有重要的频率成分，一般来说要在10-10000Hz或更宽一些。对于预示故障来说，高频成分是一个重要信息，机械早期故障首先在高频中出现，待到低频段出现异常时，故障已经发生了。所以仪器的频率范围要能覆盖高频低频各个频段。 2）要考虑仪器的动态范围。要求测量仪器在一定的频率范围内能对所有可能出现的振动数值，从最高到最低均能保证一定的显示精度。这

13、种能够保证一定精度的数值范围称为仪器的动态范围仪器的动态范围。对多数机械来说，其振动水平通常是随频率变化的。 第三十页，共46页。6. 6. 做好其它相关事项的准备做好其它相关事项的准备测量前的准备工作一定要仔细。为了防止测量失误，最好在正式测量前做一次模拟测试，以检验仪器是否正常，准备工作是否充分。比如检查仪器的电量是否充足，这看似小事，但也决不能疏忽，在现场常常发生因仪器无电而使诊断工作不得不终止的情况。各种记录表格也要准备好，真正做到“万事俱备”。 第三十一页，共46页。第三十二页，共46页。 四四. . 实施状态判断实施状态判断 根据测量数据和信号分析所得到的特征信息，对设备的运行状态

14、做出判断。首先，判断机器是否处于正常状态，然后对存在异常的设备做进一步的分析，指出故障的原因，部位和程度。 第三十三页，共46页。第三十四页，共46页。一一. . 旋转机械故障诊断的特点旋转机械故障诊断的特点 旋转机械 指那些功能是由旋转运动完成的机械。尤其指那些旋转速度较高的机械，如电动机、离心式压缩机、汽轮发电机、以及离心式鼓风机、离心式水泵、真空泵等，都属于旋转机械的范围。在对它们进行诊断时，必须注意它的以下几个特点。 第三十五页，共46页。第三十六页，共46页。第三十七页，共46页。第三十八页，共46页。第三十九页，共46页。第四十页，共46页。喘振的故障原因第四十一页，共46页。转子

15、不平衡的类型不平衡类型特 征消除措施质量不平衡低速晃动小平衡初始弯曲低速晃动大静态校直热弯曲振动随负荷增大，但有滞后低速盘车部件位移或脱落振动阶跃增加，然后稳定停车检查部件结垢振动缓慢增加，轴向振动和轴向推力增大，机器效率降低清垢联轴器不平衡相邻轴承振动大，相位相同平衡第四十二页，共46页。正确对中 e = 0, = 0平行不对中 e 0, = 0角度不对中 e = 0, 0综合不对中 e 0, 0第四十三页，共46页。转机振动标准举例(轴承振动)ISO2372，ISO3945振动烈度：振动速度的有效值测量频率范围 101000HzI 级：小型机械 例15kW以下电机II级：中型机械 例157

16、5kW以下电机 和300kW以下机械III级：大型机械，刚性基础 60012000r/minIV 级：大型机械，柔性基础 60012000r/min第四十四页，共46页。 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。 声音：声音：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。 油液油液 ：适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压器等。 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。 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。 电气：电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。 强度：强度：适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。 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。第四十五页，共46页。谢谢！第四十六页，共46页。