机电设备故障诊断与维修精.ppt

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1、机电设备故障诊断与维修第1页，本讲稿共55页第第2章章 机械设备状态监测与故障诊断技术机械设备状态监测与故障诊断技术 返回章目录第一节第一节 概述概述第二节第二节 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术第三节第三节 噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术第四节第四节 温度检测技术温度检测技术第2页，本讲稿共55页返回章目录2.1 概述概述2.1.1机械故障及其分类机械故障及其分类 机械故障，机械故障，就是指机械系统（零件、组件、部件或整台设备乃至一系列的设备组合）因偏离其设计状态而丧失部分或全部功能的现象。通常见到发动机发动不起来、机床运转不平稳、汽车制动不灵、机器运转中出现异常的声音等都是机械故

2、障的表现形式。依据不同的分类标准，机械故障可以分为很多种，对机械故障进行很好的分类后就能更好的针对不同的故障形式采取相应的对策，常见的故障分类见表2-1 第3页，本讲稿共55页返回章目录2.1 概述概述分类依据故障名称定 义按故障性质分暂时性故障永久性故障按引发故障的过程速率分突发性故障渐发性故障按故障发生的时期分（设备故障率如图2-1所示，这种分类方法即按故障发生的时期分，对设备的维修工作具有重大意义）早期故障使用期故障后期故障按故障的表现形式分结构型故障参数型故障按故障机理分磨损腐蚀结构失效系统失效表表2-1 常见的机械故障分类常见的机械故障分类第4页，本讲稿共55页返回章目录2.1 概述

3、概述图2-1 设备故障率曲线 第5页，本讲稿共55页返回章目录2.1 概述概述2.1.2 机械故障诊断的基本方法及分类机械故障诊断的基本方法及分类 机械故障诊断可以如下分类:1.按诊断参数分类按诊断参数分类振动诊断振动诊断 适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。温度诊断温度诊断 适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。如红外测温监控技术声学诊断声学诊断 适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。如管壁测 厚、声发射诊断技术。光学诊断光学诊断 适用于探测腔室和管道内部的缺陷。如光学探伤法。油液分析、污染诊断 适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压器等。如铁谱分析技术。压力诊断压力诊断 适用于液压系

4、统、流体机械、内燃机和液力耦合器等。强度诊断强度诊断 适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。电参数诊断电参数诊断 适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。第6页，本讲稿共55页返回章目录2.1 概述概述2.按目的分按目的分:（1）功能诊断（2）运行诊断 对正在运行的设备进行状态诊断，了解其故障的情况。3.按周期分按周期分:（1）定期诊断 每隔一定时间对监测的设备进行测试和分析；（2）连续诊断 利用现代测试手段对设备连续进行监控和诊断。4.按提取信息的方式分按提取信息的方式分:（1）直接诊断 直接根据主要零件的信息确定设备的状态，如主轴的裂纹、管道的壁厚等；（2）间接诊断 利用二次诊断信息来判

5、断主要零部件的故障，多数二次诊断信息属于综合信息；5.按诊断时所要求的机械运行工况条件分按诊断时所要求的机械运行工况条件分:（1）常规工况诊断 （2）特殊工况诊断第7页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术 2.2.1 机械振动的基础知识机械振动的基础知识 机械设备状态监测中常遇到的振动有：周期振动、近似周期振动、窄带随机振动和宽带随机振动，以及其中几种振动的组合。周期振动和近似周期振动属确定性振动范围，由简谐振动及简谐振动的叠加构成。1.简谐振动简谐振动 简谐振动是机械振动中最基本、最简单的振动形式。其振动位移x与时间t的关系可用正弦曲线表示，表达式为：式中式

6、中：D：振幅，又称峰值（mm或）；T：振动的周期，即再现相同振动状态的最小时间间隔（s）；：振动的初相位（rad）。第8页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术2.实测的机械振动实测的机械振动：(1)振幅振幅 振幅表征机械振动的强度和能量，通常以峰值、平均值和有效值表征。1)峰值 Xp表示振幅的单峰值，在实际振动波形中，单峰值表示振动瞬时冲击的最大幅值。Xp-p表示振幅的双峰值，又称峰-峰值，它反映了振动波形的最大偏移量。2)平均值 表示振幅的平均值，是在时间T范围内设备振动的平均水平，其表达式为：第9页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监

7、测与诊断技术3)有效值有效值 表示振幅的有效值，他表示了振动的破坏能力，是衡量振动能量大小的量。ISO标准规定，振动速度的方均根值即有效值，为“振动烈度”，作为衡量振动强度的一个标注。其数学表达式为：(2)频率频率 频率是振动的重要特征之一。不同的结构、不同的零部件、不同的故障源，则产生不同频率的机械振动。(3)相位相位 不同振动源产生的振动信号都有各自的相位。对于两个振源，相位相同可使振幅叠加，产生严重后果；反之，相位相反可能引起振动抵消，起到减振的作用。第10页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术2.2.2 机械振动的信号分析机械振动的信号分析 设备故障诊

8、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）信息采集；（2）信号处理 ；（3）状态识别；（4）诊断决策 诊断内容如图2-2所示：图2-2 设备诊断过程 第11页，本讲稿共55页返回章目录1.数字信号采集数字信号采集 机械故障诊断与监测所需的各种机械状态量（振动、转速、温度、压力等）一般用相应的传感器换为电信号再进行深处理。通常传感器获得的电信号为模拟信号，它是随时间连接变化的。随着计算机技术的飞速发展和普及，信号分析中一般都将模拟信号转换为数字信号进行各种计算和处理。（1）采样）采样 采样是指将所得到的连续信号离散为数字信号，其过程包括取样和量

9、化两个步骤。（2）采样间隔及采样定理）采样间隔及采样定理 根据Shannon采样定理，带限信号（信号中的频率成分）不丢失信息的最低采样频率为：式中：原信号中最高频率成分的频率。2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术第12页，本讲稿共55页返回章目录2.振动信号的幅值域分析振动信号的幅值域分析 3.振动信号的时域分析振动信号的时域分析4.振动信号的频域分析振动信号的频域分析（1）傅里叶变换（）傅里叶变换（FT）数学算法把一个复杂的函数分解成一系列（有限或无限个）简单的正弦和余弦波，时域变换成频域，也就是将一个组合振动分解为它的各个频率分量，把各次谐波按其频率大小从低到高排列起来就成了频谱。

10、按照傅里叶变换的原理，任何一个平稳信号（不管如何复杂），都可以分解成若干个谐波分量之和，即:式中：式中：直流分量(mm)；谐波分量，单位为mm；k=1,2,2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术第13页，本讲稿共55页返回章目录时域函数的傅里叶变换为：相应的时域函数也可用X(f)的傅里叶逆变换表示为：谐波分量振幅(mm)；基波频率，即一次谐波频率；t时间(s)；谐波分量初相角(rad)。2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术第14页，本讲稿共55页返回章目录 工程中的复杂振动，正是通过傅里叶变换得到频谱，再以频谱图为依据来判断故障的部位以及故障的严重程度的。如图2-5所示为将采集的

11、时间信号进行傅里叶变换得到相应的频谱。图2-5 各种傅里叶变换2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术第15页，本讲稿共55页返回章目录2.2.3 振动监测及故障诊断的常用仪器设备振动监测及故障诊断的常用仪器设备1.涡流式位移传感器涡流式位移传感器 涡流式位移传感器的工作原理，如图2-6所示。在传感器的端部有一线圈，线圈中有频率较高（12MHz）的交变电压通过。当线圈平面靠近某一导体面时，由于线圈磁通链穿过导体，使导体的表面层感应出涡流，而所形成的磁通又穿过原线圈。这样，原线圈与涡流“线圈”形成了有一定耦合的互感。它将位移的变化线性地转换成相应的电压信号以便进行测量。图2-6 涡流式位移传

12、感器的工作原理图 2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术第16页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术2.磁电式速度传感器磁电式速度传感器 磁电式速度传感器的工作原理如图2-8所示，其主要组成部分包括线圈、磁铁和磁路。磁路里留有圆环形空气间隙，而线圈处于气隙内，并在振动时相对于气隙运动。磁电式速度传感器基于电磁感应原理，即当运动的导体在固定的磁场里面切割磁力线时，导体两端就感应出电动势。其感应电动势（传感器的输出电压）与线圈相对于磁力线的运动速度成正比。图2-8 磁电式速度传感器的工作原理 第17页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监

13、测与诊断技术3.压电式加速度传感器压电式加速度传感器 压电式加速度传感器是利用压电效应制成的机电换能器。某些晶体材料，如天然石英晶体和人工极化陶瓷等，在承受一定方向的外力而变形时，会因内部极化现象而在其表面产生电荷，当外力去掉后，材料又回复不带电状态。这些材料能将机械能转换成电能的现象称为压电效应，利用材料压电效应制成的传感器称为压电式传感器。目前用于制造压电式加速度传感器的材料主要分为压电晶体和压电陶瓷两大类。当压电式传感器承受机械振动时，在它的输出端能产生与所承受的加速度成正比例的电荷或电压量。与其它种类传感器相比，压电式传感器具有灵敏度高、频率范围宽、线性动态范围大、体积小等优点，因此成

14、为振动测量的主要传感器形式。第18页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术 常见的压电式加速度传感器结构如图2-9所示。压电元件在正应力及切应力作用之下都能在极化面上产生电荷，因此在结构上有中心压缩式和剪切式两种类型。图2-9 压电式加速度传感器的典型结构(a)周边压缩式 (b)中心压缩式 (c)倒置中心压缩式(d)剪切式1机座；2压电元件；3质量块；4预紧弹簧；5输出引线 第19页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术4.记录仪器记录仪器 记录仪用来记录和显示被测振动随时间的变化曲线（时域波形）或频谱图。如电子示波器、光电示波器

15、、磁带记录仪、X-Y记录仪、电平记录仪等。对于测量冲击和瞬态过程，可采用记忆式示波器和瞬态记录仪。5.振动监测及分析仪器振动监测及分析仪器（1）设备简易诊断仪器。简易诊断仪器通过测量振动幅值的部分参数，对设备的状态作出初步判断。这种仪器体积小，价格便宜，易于掌握，适合由工段、班组一级来组织实施进行日常测试和巡检。按其功能可分为：振动计、振动测量仪和冲击振动测量仪等。（2）振动信号分析仪。信号分析仪种类很多，一般由信号放大、滤波、A/D转换、显示、存储、分析等部分组成，有的还配有软盘驱动器，可以与计算机进行通信。（3）离线监测与巡检系统。离线监测与巡检系统一般由传感器、采集器、监测诊断软件和微机

16、组成，有时也称为设备预测维修系统。第20页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术（5）网络化在线巡检系统。）网络化在线巡检系统。网络化在线巡检系统由固定安装的振动传感器、现场数据采集模块、监测诊断软件和计算机网络等组成，也可直接连接在监测保护系统之后。（6）高速在线监测与诊断系统。）高速在线监测与诊断系统。对于石化、冶金、电力等行业的关键设备的重要部件可采用高速在线监测与诊断系统，对各个通道的振动信号连续、并行地进行监测、分析和诊断。（7）故障诊断专家系统。）故障诊断专家系统。诊断的专家系统是一种基于人工智能的计算机诊断系统，能够模拟故障诊断专家的思维方式，运用

17、已有的诊断理论和专家经验，对现场采集到的数据进行处理、分析和推断，并能在实践中不断修改、补充和完善知识库，提高诊断专家系统的性能和水平。第21页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术2.2.4 实施现场振动诊断的步骤实施现场振动诊断的步骤 通观振动诊断的全过程，诊断步骤可概括为3个环节，即：准备工作、诊断实施、决策与验证。1确定、了解诊断对象确定、了解诊断对象 诊断的对象就是机器设备。根据企业自身的生产特点以及各类设备的实际特点、组成情况，有重点地选定作为诊断对象的设备。一般来说，这些设备应该是如下几种情况。稀有、昂贵、大型、精密、无备台的关键设备。连续化、快速

18、化、自动化、流程化程度高的设备 一旦发生故障可能造成很大经济损失，或是环境污染，或是人身伤亡事故等影响的设备。故障率高的设备 第22页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术 在确定了诊断对象的范围后，在实施设备诊断之前，必须对每台诊断对象的各个方面有充分的认识了解，就像医生治病必须熟悉人体的构造一样，有很多企业的故障诊断从业人员在对本企业设备进行诊断时往往比信号分析专家更准确，就是因为他们做到了对现场设备了如指掌。所以了解诊断对象是开展现场诊断的第一步。概括起来,对一台列为诊断对象的设备要着重掌握5个方面的内容：（1）设备的结构组成对设备的结构主要掌握两点：搞清

19、楚设备的基本组成部分及其连接关系。必须查明各主要零件（特别是运动零件）的型号、规格、结构参数及数量等，并在结构图上标明，或另予说明。第23页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术（2）机器的工作原理和运行特性）机器的工作原理和运行特性主要要了解以下内容：各主要零部件的运动方式：旋转运动还是往复运动。机器的运动特性：平稳运动还是冲击性运动。转子运动速度：低速（600r/min）、中速（6006000 r/min）还是高速（6000 r/min）；匀速还是变速。机器正常运行时及振动测量时的工况参数值，如：排出压力、流量、转速、温度、电流、电压等。（3）机器的工作条件

20、）机器的工作条件主要了解以下几项：载荷性质：均载、变速还是冲击负载 工作介质：有无尘埃、颗粒性杂质或腐蚀性气体。周围环境：有无严重的干扰（或污染）源存在，如振源、热源、粉尘等。（4）设备基础形式及状况：）设备基础形式及状况：搞清楚是刚性基础还是弹性基础。（5）主要技术档案资料）主要技术档案资料第24页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术2.确定诊断方案确定诊断方案 在对诊断对象全面了解的基础上，接着就要确定具体的诊断方案。诊断方案正确与否，关系到能否获得必要充分的诊断信息，必须慎重对待。一个比较完整的现场振动诊断方案应包括下列内容。（1）选择测点测点就是机器上

21、被测量的部位，它是获取诊断信息的窗口。测点选择正确与否，关系到能否获得人们所需要的真实完整的状态信息。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。测点应满足下列要求。对振动反应敏感。信息丰富。适应诊断目的。符合安全操作要求。适于安置传感器。第25页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术 有些设备的振动特性有明显的方向性，不同方向的振动信号也往往包含着不同的故障信息。因此，每一个测点一般都应测量3个方位，即水平方向、垂直方向和轴向，如图2-11所示。测点一经确定后，就要经常在同一点进行测定。这要求必须在每个测点的3个测量方位处作出永久性标记，

22、如使用油漆或打上样冲眼，或加工出固定传感器的螺孔。尤其对于环境条件差的场合，这一点更加重要，在测高频振动时，曾经出现过测定点偏移几毫米后，测定值相差6倍的情况。图2-11 测点的3个测量方向第26页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术（2）预估频率和振幅）预估频率和振幅 振动测量前，对所测振动信号的频率范围和幅值大小要作一个基本的估计，为选择传感器、测量仪和测量参数、分析频带提供依据，同时防止漏检某些可能存在的故障信号而造成误判或漏诊。（3）选择与安装传感器）选择与安装传感器 用于测量振动的传感器有3种，一般都是根据所测量的参数类别选用：测量位移采用涡流式位移

23、传感器，测量速度采用电动式速度传感器，测量加速度采用压电式加速度传感器。表2-4是压电式加速度传感器几种常用安装形式的性能比较，其中采用螺纹连接测试结构最为理想。但在现场实际测量时，尤其是对于大范围的普查测试，由于采用永久磁座安装最简便且性能适中，因此是最常用的方法。第27页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术安装方法及频响范围（3dB）优点缺点手持钢探杆：11000Hz手持铝探杆：1700Hz附着快速适用各种表面频率范围有限注意手持方法磁座：12000Hz附着快速频率范围有限机器上须有铁磁性表面，该表面必须干净螺纹连接：110000Hz可用频率范围宽测量重现

24、性最佳需有螺孔接头，费时间表2-4 压电式加速度传感器常用安装方法及特点 第28页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术3进行振动测量与信号分析进行振动测量与信号分析 在确定了诊断方案（目前的频谱分析仪还包括建立监测数据库、设置巡检路线等步骤）之后，根据诊断目的对设备进行各项参数测量。在所测量参数中必须包括标准中所采用的参数，以便在作状态识别时使用。如果没有特殊情况，每个测点必须测量水平、垂直和轴向3个方向的振动值。4实施状态判别实施状态判别 根据测量数据和信号分析所得到的信息，对设备状态作出判断。首先判断它是否正常，然后对存在异常的设备作进一步分析，指出故障的

25、原因、部位和程度。对那些不能用简易诊断解决的疑难故障，须动用精密手段加以确诊。5作出诊断决策作出诊断决策 通过测量分析、状态识别等几个程序，弄清了设备的实际状态，为处理决策创造了条件。这时应当提出处理意见，或是继续运行，或是停机修理。对需要修理的设备，应当指出修理的具体内容，如待处理的故障部位、所需要更换的零部件等。6检查验证检查验证第29页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术2.2.5 轴承故障的振动诊断轴承故障的振动诊断 滚动轴承是旋转机械中应用最为广泛的机械零件，它的工作好坏对机器的工作状态有很大影响，其缺陷会导致设备产生异常振动和噪声，甚至造成设备损坏

26、。1.滚动轴承的常见故障（1）磨损（2）疲劳（3）压痕（4）腐蚀 （5）电蚀（6）破裂 （7）胶合（粘着）（8）保持架损坏2.滚动轴承振动信号的频率特征滚动轴承振动信号的频率特征 第30页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术 如图2-12所示为滚动轴承的典型结构。假设滚道面与滚动体之间无相对滑动，承受径向、轴向载荷时各部分无变形，外圈固定，则滚动轴承工作时的特征频率如下：(1)转动频率 滚动轴承工作时多数内圈转动，也可能外圈转动，但外圈转动时由于带动滚珠的线速度大，故轴承的寿命约减少1/3。转动频率 可由它们的转速n(r/min)求得：(2)滚动体自转频率(3

27、)滚动体公转频率（即保持架的转动频率）第31页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术（4）滚动体通过内圈的一个缺陷时的冲击振动频率（5）滚动体通过外圈的一个缺陷时的冲击振动频率式中 D滚动体节径（即滚动体中心所在圆的直径）（mm）；d滚动体直径（mm）；z滚动体数目；接触角。第32页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术图2-12 滚动轴承的典型结构 第33页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术3.滚动轴承的振动测量滚动轴承的振动测量4.振动信号分析诊断方法振动信号分析诊断方法 滚动轴承的振动信号

28、分析故障诊断方法和精密诊断方法两种。（1）滚动轴承故障的简易诊断法）滚动轴承故障的简易诊断法：在利用振动对滚动轴承进行简易诊断的过程中，通常是将测得的振幅值（峰值、有效值等）与预先给定的某种判定标准进行比较，根据实测的振幅值是否超出了标准给出的界限来判断轴承是否出现了故障，以决定是否需要进一步进行精密诊断。振幅值监测。峰值系统监测。峭度系数检测。冲击脉冲法（SPM法）。共振调解法（IFD法）第34页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术(2)滚动轴承故障的精密诊断法滚动轴承故障的精密诊断法 滚动轴承的振动频率成分十分丰富，既含有低频成分，又含有高频成分，而且每一

29、种特定的故障都对应有特定的频率成分。低频信号分析法。中、高频信号绝对值分析法。第35页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术2.2.6齿轮故障的振动诊断齿轮故障的振动诊断 齿轮故障诊断的困难在于信号在传递中所经的环节较多（齿轮-轴-轴承-轴承座-测点），高频信号在传递中基本丧失，故需借助于较为细致的信号分析技术达到提高信噪比和有效地提取故障特征的目的。这一过程很难在一个简单仪器中实现，所以到目前为止，还没有专门的齿轮诊断仪问世。1.齿轮的异常及常见失效形式齿轮的异常及常见失效形式齿轮的异常通常包括以下三个方面：（1）制造误差(3)齿轮的损伤（2）装配误差 第36

30、页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术2.齿轮振动信号的频率特征齿轮振动信号的频率特征 振动和噪声信号是齿轮故障特征信息的载体，目前能够通过各种振动信号传感器、放大器及其他测量仪器测量出齿轮箱的振动和噪音信号，通过各种分析与识别仍然是最为有效的方法。但也应看到，在许多情况下，从齿轮的啮合波形也可以直接观察出故障。(1)啮合频率 （2）齿轮振动信号的调制（3）齿轮振动信号中的其它成分3.齿轮的振动测量齿轮的振动测量4.齿轮的简易诊断方法齿轮的简易诊断方法第37页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术2.2.7旋转机械常见故障的振动

31、诊断旋转机械常见故障的振动诊断 旋转机械是指那些主要功能是有旋转动作来完成的机械,例如离心式压力机、汽轮机、鼓风机、离心机、发电机、离心泵等。由于转子、轴承、壳体、联轴体、密封和基地等部分的结构、加工及安装方面的缺陷，使机械在运行中会产生振动；机械运行过程中，由于运行、操作、环境等方面的原因所造成的机械状态的劣化，也会表现为振动的异常。（1）转子不平衡）转子不平衡 在旋转机械的各种异常现象中，由于不平衡造成的振动的情形占有很高的比例。由转子质量中心和旋转中心之间的物理差异所引起的不平衡一般可分以下三种形式：静不平衡。动不平衡。偶不平衡。第38页，本讲稿共55页返回章目录2.2 振动监测与诊断技

32、术振动监测与诊断技术（2）转子轴线不对中）转子轴线不对中 旋转机械在安装时应保证良好的对中，即连接的转子中心线为一条连续的直线，并且轴承标高应能适应转子轴心曲线运转的要求，否则转子轴线会产生不对中。旋转机械因对中不良可引起多种故障：导致动、静部件磨损，引起转轴热弯曲。改变轴系临界转速，使轴系振型变化或引起共振。使轴承载荷分配不均，恶化轴承工作状态，引起半速涡动或油膜振荡，甚至引起轴瓦升温，烧毁轴瓦。（3）机械松动）机械松动 （4）油膜涡动和油膜振荡）油膜涡动和油膜振荡第39页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 机器运行过程中所产生的振动和噪声是反映机器工作状态

33、的诊断信息的重要来源。只要抓住所研究的机器零部件的生振发声的机理和特征，就可对机器的状态进行诊断。在机械设备状态监测与故障诊断技术中，噪声监测也是较常用的方法之一。2.3.1 噪声测量噪声测量 声音的主要特征量为声压、声强、频率，质点振速和声功率等，其中声压和声强是两个主要参数，也是测量的主要对象。随着计算机技术的迅速发展，在机器噪声监测技术中，广泛用FFT分析仪器进行实时的声源频谱分析。另外还采用了双话筒互谱技术进行声强测量，利用声强的方向性进行故障定位和现场条件下的声功率级的确定。1.噪声测量用的传声器噪声测量用的传声器第40页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与诊断技术噪声监测与诊

34、断技术 传声器按机械能转换成电能的方式不同，分为电容式传声器（其结构如图2-16所示）、压电式传声器（如图2-17所示）和驻极体式传声器。图2-16电容式传声器结构简图图 2-17 压电式传声器结构简图 2.声级计声级计 声级计是现场噪音测量中最基本的噪音测量仪器，可直接测量出声压级。一般由传声器、输入放大器、计权网络、带通滤波器、输出放大器、检波器和显示装置所组成 第41页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 2.3.2噪声源与故障源识别噪声源与故障源识别 噪声检测的一项重要内容就是通过噪声测量和分析来确定机器设备故障的部位和程度。首先必须寻找和估计噪声源，进

35、而研究其频率组成和各分量的变化情况。从中提取机器运行状况的信息。噪声识别的方法很多、从复杂程度、精度高低以及费用大小等方面均有很多大差别，这里介绍几种现场实用的识别方法。1.主观评价和估计方法2.近场测量法3.表面振速测量法4.频谱分析法5.声强法第42页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 2.4 温度检测技术温度检测技术2.4.1温度测量基础温度测量基础1.温度与温标温度与温标(1)温度 温度是一个很重要的物理量，他表示物体的冷热程度，也是物体分子运动平均动能大小的标志。(2)温标 用来量度物体温度高低的标准尺度叫作温度标尺，简称温标。2.温度测量方式温度测

36、量方式温度测量方式可分为接触式与非接触式两类。3.常用的温度检测仪表、仪器常用的温度检测仪表、仪器常见测温仪表见表2-7。第43页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 测温方式分类名称作用原理接触测温膨胀式温度计：液体式、固体式液体或固体受热膨胀压力表温度计：液体式、气体式、蒸气式封闭的固体容积中的液体、气体或某种液体的饱和蒸气受热体积膨胀或压力变化电阻温度计导体或半导体受热电阻变化热电偶温度计物体的热电性质非接触测温光电高温计物体的热辐射光学高温计红外测温仪红外热像仪红外热电视表2-7 测温仪表、仪器分类表 第44页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与诊

37、断技术噪声监测与诊断技术 2.4.2接触式温度测量接触式温度测量常用于设备诊断的接触式温度检测仪表有下列几种：1.热膨胀式温度计这种温度计是利用液体或固体热胀冷缩的性质制成的，如水银温度计、双金属温度计、压力表式温度计等。2.电阻式温度电阻式温度用于电阻式温度计的感温元件有金属丝电阻及热敏电阻。（1）金属丝电阻温度计 常用的测温电阻丝材料有铂、铜、镍（2）半导体热敏电阻温度计 半导体热敏电阻通常是用铁，锰，镍，铝，钛，镁，铜等一些金属的氧化物做原料制成，也常用它们的碳酸盐，硝酸盐和氯化物等做原料制成。它的阻值随温度升高而降低，具有负的温度系数。第45页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与

38、诊断技术噪声监测与诊断技术 3.热电偶温度计 热电偶温度计由热电偶、电测仪表和连接导线所组成，广泛地用于300-1300温度范围内的测温。（1）热电偶测温的基本原理 由两种不同的导体（或半导体）A、B组成的闭合回路中，如果使两个接点处于不同的温度，回路就会出现电动势，称为热电势，这一现象即是热电效应，组成的器件为热电偶。组成热电偶的两种导体，称为热电极。通常把一端称为自由端、参考点或冷端，而另一端称为工作端、测量端或热端。如图2-24所示。图2-24 热电极 第46页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术(2)标准化热电偶标准化热电偶 所谓标准化热电偶是指制造工艺

39、比较成熟、应用广泛、能成批生产、性能优良而稳定并已列入工业标准化文件中的热电偶。(3)非标准化热电偶非标准化热电偶 2.4.3非接触式测温非接触式测温 随着生产和科学技术的发展，对温度监测提出了越来越高的要求，接触式测温方法已远不能满足许多场合的测温要求。近年来非接触式测温获得迅速发展。除了敏感元件技术的发展外，还由于它不会破坏被测物的温度场，适用范围也大大拓宽。许多接触式测温无法测量的场合和物体，采用非接触式测温，可得到很好的解决。1.非接触式测温的基本原理非接触式测温的基本原理第47页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 2.非接触测温仪器非接触测温仪器 由

40、于在2000K以下的辐射大部分能量不是可见光而是红外线，因此红外测温得到了迅猛的发展和应用。红外测温的手段不仅有红外点温仪、红外线温仪，还有红外电视和红外成像系统等设备，除可以显示物体某点的温度外，还可实时显示出物体的二维温度场，温度测量的空间分辨率和温度分辨率都达到了相当高的水平。(1)红外点温仪红外点温仪红外点温仪按其所选择使用的接收波长分为三类：全辐射测温仪单色测温仪比色测温仪第48页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术(2)红外热成像仪 红外热成像系统是利用红外探测器系统，在不接触的情况下接收物体表面的红外辐射信号，该信号转变为电信号后，再经电子系统处理

41、传至显示屏上，得到与景物表面热分布相应的“实时热图像”。它可绘出空间分辨率和温度分辨率都较好的设备温度场的二维图形，从而就把景物的不可见热图像转换为可见图像，使人类的视觉范围扩展到了红外谱段。红外热成像系统的基本构成，如图2-26所示。图2-26 红外热成像系统第49页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 3.红外测温的应用红外测温的应用 红外测温具有非接触、便携、快速、直观、可记录存储等优点，故适用范围很广。它的响应速度很快，可动态监视各种启动、过渡过程的温度；灵敏度高，可分辨被测物的微小温差；测温范围宽广，从摄氏零下数十度到零上2000，适于多种目标。当被测

42、物件是细小、脆弱、不断移动或是在真空或其他控制环境下时，使用红外线测温是唯一可行的方法。对于隔一定距离的物体的温度、移动物体的温度、低密度材料的温度、需快速测量的温度、粗糙表面的温度、高电压元件的温度等的测量，红外测温都具有突出的优势。红外测温技术已广泛应用于电力、冶金、化工、交通、机电、造纸、玻璃加工等行业的设备的故障诊断中。第50页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 第51页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 第52页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 第53页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 第54页，本讲稿共55页返回章目录2.3噪声监测与诊断技术噪声监测与诊断技术 第55页，本讲稿共55页