风机状态监测与故障诊断

或有缺陷的阀
内燃机
阀或发射器故障, 散热管或油冷却器故障. 热
量分布过高的散热器进口/出口温度
重型设备 - 轮胎，轴承，刹车，液压，窑，
球蘑机，造纸机
刹车过热, 疲劳, 轴承, 滑轮, 齿轮, 齿轮或
滑轮未对中, 和液压系统阻塞
机械式涡轮驱动和小型涡轮发电单元，燃气
涡轮, 排气管道
高的润滑油温度, 高的轴承温度, 故障停机/
什么是状态监测与故障诊断？
故障是指机械设备丧失了原来所规定
的性能和状态。通常把机械设备在运
行中所发生的状态异常、缺陷、性能
恶化、以及事故前期的状态统统称为
故障，有时也把事故直接归为故障。
什么是状态监测与故障诊断？
状态监测是指通过一定的途径了解和掌握设
备的运行状态，包括利用监测与分析仪器
设备（定时的或非定时的，在线的或离线
各种电气设施；
电气开关、插头、插座、电工元器件
电气照明及装置
中央空调电气设施、电梯电气设施
控制电器和保护电器装置、接地装置
各种消防设备、设施的电气部分
电气系统预测性维护-外部故障
电力系统运行中，载流导体会因为电流效应产生电
阻损耗，而在电能输送的整个回路上存在数量繁多的连接
件、接头或触头。在理想情况下，输电回路中的各种连接
1.线路接头接触不良或氧化腐蚀
2.整体质量较差：线圈匝数不足、绝缘能力不够、线径过小、
铁芯面积过小、空间间隙太大、硅钢片插得不紧等等
3.供电网络问题。过载、谐波都会造成整流器内部温度过高
电气接头
电机控制中心
电气室
相不平衡
红外诊断的方法
表面温度判断法（参考国标）
相对温差判断法
趋势跟踪法
难以触及
无法关闭的
触及有危险的
接触有危险有污染的
接触会改变的
热成像图
与仅能够捕获单点温度值的红外测温仪不同的是，热像仪可以
将整个目标的温度特性形成一个二维的图像。
温度监测（红外测温与热成像技术）
X射线
紫外线
近红外线
红外线短波
热测量
红外线中波
红外线长波
微波
电气检测的设备
变配电装置
高低压电气线路
和 40%。长期 达到75%至 80% 的提高。
在一些情况下，实际维护支出会在实施有效的预防性/预
知性维护计的第一年内会增加，这种支出的增加通常会达
到 10% 至 15%，它是由使用预知性技术所发现的固有可
靠性问题引起的。在消除这些问题之后，通常会取得
35% 至 60% 的人力和材料成本降低。
设备的使用寿命可延长 33% 至 60%。使用寿命的延长得
设备状态监测与故障诊断基础
特别感谢
《设备管理新思维新模式》李葆文，机械
工业出版社
《红外诊断现场实用技术》程玉兰，机械
工业出版社
《无损检测诊断现场实用技术》王仲生，
机械工业出版社
《大型旋转机械的状态检测与故障诊断》
沈立智
前言
我们必不可停止探索，而一切探索
的尽头，就是重回起点，并对起点
有着首次般的了解。
距离系数
太阳光-温度叠加；反射或漫反射波长为3～
14微米（阴天或加太阳滤片）
风力
临近辐射体
设备负荷率
油液监测技术
是监测、诊断设备润滑系统故障的重要手
段，尤其是对设备早期磨损隐患的发现与
识别，是其他方法无法替代的
适合监测于磨损类故障
对某些类型的振动的确认可以起到很大的
作用
对润滑油液的要求
定标
定点
定项
检查
处理
记录
分析
定法
定期
定人
改进
评价
三位一体（操作、日常点检员、专业技术人
员）
零故障
使潜在故障明显化；使人为劣化转变为自然劣化；改善设计；彻底的
预防维修；走向状态维修；提高人的可靠性
维修体制
现代的设备管理是多种设备管理体制
的综合体
有效区分不同设备需要采取不同的维
修策略
维修策略
有发展期的规律性故障-状态维修
造成损失。外部故障占故障比例大。
电气系统预测性维护-内部故障
所谓高电压电器设备的内部故障，主要是指封闭在
固体绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣
化引起的各种故障。由于这类故障出现在电气设备的内部，
因此反映的设备外表的温升很小，通常只有几K。检测这
种故障对检测设备的灵敏度要求较高。
内部故障的特点是：故障比例小，温升小，危害大，
件、接头或触头接触电阻低于相连导体部分的电阻，那么，
连接部位的损耗发热不会高于相邻载流导体的发热，然而
一旦某些连接件、接头或触头因连接不良，造成接触电阻
增大，该部位就会有更多的电阻损耗和更高的温升，从而
造成局部过热。此类通常属外部故障。
外部故障的特点是：局部温升高，易用红外热像仪
发现，如不能及时处理，情况恶化快，易形成事故，
热隐患（Ⅳ）：电气设备表面温度超过50℃，或
相对温差（温差）超过20℃
美国国家标准协会/电子及电气工程师协会
关于接触点温度的限制
元件
高于环温
度
铜接头与铜接头
30度
度
铜接头与镀银电缆连接
45度
度
空气开关、接点（铜）
33度
度
空气开关、接点（铜与其他金属）43度
实际温
70
85
75
90度
影响因素
发射率
GB763-90《交流高压电器在长期工作时的发热》
危急热缺陷（Ⅰ）：电气设备表面温度超过90℃，
或温升超过75℃或相对温差（温差）超过55℃
严重热缺陷（Ⅱ）：电气设备表面温度超过75℃，
或温升超过65℃或相对温差（温差）超过50℃
一般热缺陷（Ⅲ）：电气设备表面温度超过60℃，
或温升超过30℃或相对温差（温差）超过25℃
控制阀操作, 温度不均匀, 轴封泄露, 燃气蜗
轮点火环境, 燃烧室的老化, 交叉加热管.
烤炉,火炉, 窑炉, 管道
保温材料破损定位, 隐蔽的蒸汽管路泄漏
阀组件:
截止阀, 安全阀,凝汽阀
泄漏
阻塞
温度监测（轴承的监测）
温度监测（电机的监测）
温度每超过最大允许温度10度电机的寿命将减少一半
整流柜的监测
的运行维护进行必要的指导，确保设备运行中的
可靠性、安全性和有效性。
制定合理的检（监）测维修制度，保证设备工作
时能发挥最大的设计能力，同时在允许的条件下
充分挖掘设备潜力，延长其服役期及使用寿命，
降低设备全寿命周期费用。
通过检测监视、故障分析、性能评估等，为设备
修改结构、优化设计、合理制造及生产过程提供
➢
➢
➢
➢
➢
降低设备停机时间损失
设置与调整停机损失
闲置、空转与暂短停机损失
速度降低
残、次、废品损失，边角料损失
产量损失（由安装到稳定生产间隔）
全系统：生产维修的各个侧面均包括在内(预防维
修、必要的事后维修及改善维修)
全员参加
全员生产维修体制
小组活动
5S（整理、整顿、清洁、清扫、素养）
点检
美国诗人 艾略特
主要内容
维修体制的演变
状态监测与故障诊断的定义与意义
常用的监测技术与方法（红外、油液、声发射、
振动）
振动的基本知识
用振动方法诊断常见故障（不平衡、不对中、滚
动轴承、齿轮）
故障诊断的步骤
如何开展状态监测与故障诊断工作
第一部分
状态监测常用方法
设备故障频率浴盆曲线
备的可利用率
设备综合工程学
1996年，IEC发布《寿命周期费用评价实施指南》
我国GB/T19000.4-1995
1992国防科工委发布GJB1364《装备费用-效能
分析》
1998总装备部发布GJBZ20517《武器装备LCC
估算》
2006GB/T1982.9《石油天然气工业寿命周期费
磨合期
生产运行期
平均无故障时间MTBF
劣化衰变期
维修体制
事后维修
➢突发性的事故
➢维修不足
计划预修（定期维修）
认为影响设备运行的主要因素是磨损，而机器开
动的时间决定了磨损程度。研究制定合理的开动
台时周期，对设备进行定期预防维修，防止设备
急剧磨损失效，以达到延长设备使用寿命和减少
设备维修工作量的目的。
理化性能：粘度、极压性、闪点、酸值、
水分等。
使用性能：中和能力、清洁分散能力、抗
氧化性、抗磨性能、抗腐蚀性等
任何物体只要温度高于绝对零度（-273℃）就有
热能转变的热辐射向外发射
发射率：不同的物体具有不同的辐射能力，和黑
体相比的辐射能力参量-ε
采用微型辐射热量探测器，形成热像图。
热感应照相机可生成热而不是光的图像，它可以
测量红外（IR）能量，并将数据转换成相应的温
度图像。
适合于监测
移动或者十分热的
➢ 设备价格决定了设置费，可靠性决定了维持费
主要包含工程技术管理、组织管理和财务经济管理三项
把可靠性和可维修性放到重要位置
➢ 可靠性指设备机械性能、工艺性能、效率指标的保证
➢ 可维修性指设备易于维修的性能，具体包括结构简单，零
部件组合合理；修理通道良好，可迅速拆卸，易于检查；
通用化和标准化水平高、互换性强等，其目的在于提高设
省力
➢ 降低劳动强度
提高设备管理水平
风机的状态监测与故障诊断
风机的状态监测与故障诊断
机械部分：主轴、齿轮、轴承、联轴器、
制动器、轮毂、桨叶、塔架、发电机
电气部分：整流柜、变频器、变流器、变
压器、接线端子、
常用方法与技术
振动监测
温度监测
油液监测
超声监测
温度监测（红外测温与热成像技术）
用分析》
设备综合工程学
重初期投资，轻后期费用；重当前费用节
约，轻后期费用效益；重技术决策，轻经
济决策
企业各部门难以实行整体决策
缺少推行LCC技术的发展规划、制度、政策
措施及奖惩机制
缺少数据的收集和积累，建立模型困难
全员生产维修体制（TPM）
全效率：设备寿命周期费用评价和设备综合效率
➢
检修，事先加以排除，从而避免和减
少故障停机损失。
保养-监测-诊断
对维护成本的分析表明，事后维修的成本是预知
维修维护成本的 3 倍
设备综合工程学
核心是设备寿命周期费用(LCC)，指设备从规划、制造、
安装调试、使用、维修、改造直至报废的全过程中发生的
费用
➢ LCC=设备设置费（原始费）+设备维持费（使用费）
状态监测所获得的信息，结合机组的工作
原理、结构特点、运行状况，对有可能发
生的故障进行分析、预报，对已经或正在
发生的故障进行分析、判断，以确定故障
的性质、类别、程度、部位及趋势，对维
护机组的正常运行和合理检修提供正确的
技术支持。
状态监测与故障诊断的目的
及时、正确、有效地对设备的各种异常状态或故
障状态做出诊断，预防或消除故障；同时对设备
的，定期的或连续的），采用各种检测、
测量、监视、分析和判别方法，结合设备
的历史和现状，在考虑环境因素的条件下，
对设备当前的运行状态做出评估，判断设
备所处状态属于正常还是异常，对异常状
态及时做出报警，并为进一步进行故障分
析、性能评估等提供信息和数据。
什么是状态监测与故障诊断？
而机组的故障诊断，则是根据对机组进行
数据和信息。
状态监测与故障诊断的意义
有利于提高设备管理水平
避免巨大事故的发生，减少事故的
危害性
可以获得潜在的巨大经济效益和社
会效益
一组统计数据
消除非计划的停机时间。通常，在前两年内成本可降低
40% 至60%，在五年内可达到并维持 90% 的成本降低。
短期（1 到 3 年）可持续生产能力的增加已经达到 15%
修理周期结构：两次大修之间按规定的顺序进行
的不同规模的计划维修或保养维护的次序（定期
检查、小修、中修、大修）
修理复杂系数：设备复杂程度的一个基本单位，
用于计算劳动量和物资消耗量（工时定额、材料
定额）
维修过剩
预防维修（定期维修+预知维修）
以检查为基础
预知维修是利用监测和诊断技术，对
设备状态进行预测，有针对性地安排
无发展期的规律性故障-定期维修
有发展期的随机故障-监测下的预防维修
无发展期的随机故障-事后维修
诊断是设备管理的精髓与核心
设备管理上最重要和基本的就是要判断这
台设备“是正常还是异常”，以及采用监
测仪器所作的“设备状态的劣化趋势管理”
—丰田利夫
设备状态监测与故障诊断技术是设备管理
的精髓
—沈亮安
对红外检测设备要求高。
机械设备检测应用
应用
具体内容
驱动/传动, 枕块, 联轴器, 齿轮, 传送, 滑轮,
轴.
轴承或滚轮过热，轴未对中，滑轮或联轴器，
润滑失效导致压力不平衡.驱动/传动
Hale Waihona Puke 电机绕阻或轴承过热, 冷却通路阻塞, 摩擦, 阻尼,
材质变形, 电刷接触问题, 转子
泵/压缩机/风机/鼓风机
轴承过热, 高的压缩机排温, 高的油温, 破碎
益于在发生对设备的损坏之前就检测出初发问题或与最佳
工作状况的偏离。进行较小的调整或维修而不让小的缺陷
变为严重问题几乎可以无限延长设备的有效使用寿命。
小结
省钱
➢ 可以寻找到故障部位，避免盲目维修，降低维修成本
➢ 延长设备使用寿命，节约投资
➢ 预测故障出现时期，进行计划停机，提高产出效率
省时间
➢ 有针对性的维修，可以指导检修计划