状态监测和故障诊断的设备和方法
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趋势分析法、谱趋势分析法
振动的通频幅值或特征频率幅值，随故障 的发展而增大。据此判定机器的健康状态， 并推测其寿命。
什么是状态监测和故障诊断？
在设备运行中或在基本不拆卸的情况下， 通过各种手段，掌握设备运行状态， 判定产生故障的部位和原因， 并预测、预报设备未来的状态。
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。
简易诊断和精密诊断
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
缺点
意外停机引起生产损失。 过剩维修导致维修费用增加。 过剩维修引起人为维修故障。
定义
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。
优点 缺点
减少非计划停机损失。 维修时间间隔可以延长。 非必要维修减到最少。 备件库存最小。
需要初始投资。 需学习和培训。
不同维修制度的比较
维修成本比较
100
90
80
70
事后维修
60
定期维修
50
预测维修
40
30
20
10
0
减少灾难性事故的危险。 按计划停机。 增加生产机时。 雇员合理的配置和使用。 减少备件库存。 改善产品质量。 工厂安全。 环境影响。 市场形象。
监测和诊断的手段
★ 振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。 ★ 温度（红外）：适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。 ★ 声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。 ★ 油液（铁谱） ：适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压器等。 ★ 无损检测：采用物理化学方法，用于关键零部件的故障检测。 ★ 压力：适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器等。 ★ 强度：适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。 ★ 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：适用于流程工业和生产线上的主要设备等。 ★ 电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。
处理与预防
给出消除故障的措施
防止事故，杜绝灾难性故障 减少维修时间和维修费用 避免事故带来环境污染
防止发生同类故障
投资获得最大和最长远的回报
设备维修制度的发展
事后维修，故障维修 (Break down) 设备坏了后才去修理。
定期维修，预防维修 (Preventive) 定期地检查和大修。
预测维修，视情维修 (Predictive) 周期的监测，需要时才去维修。
汽轮发电机组的监测系统框图
故障诊断的专家系统框图
传感器信号
领域专家
征兆获取
知识获取
设备参数库 征兆事实库 诊断知识库 工作存贮器
解释程序
推理机
专家系统是一个故障诊断的 专用程序。
用户可以把其中积累的诊断 专家的知识用于诊断工作。
人机对话 用户
故障对策
精密诊断的方法
频谱分析法
每种故障有其对应的特征频率。据此确定 机器的故障性质和严重程度。
一般 部分停产 设备 或不停产
0~50%
周期性的 监测系统
振动幅值、频谱的周期采集 数据存储和管理 数据比较，趋势分析
便携式的 振动幅值的采集
测振仪表 简单的频率分析
大约价格
数十万元
几万～ 数十万元 几万元 几千元
测振表的外形和原理框图
输入
阻抗变换
前置放大
交流输出 直流输出
主放大 检波 指示
传感器
监测系统 传感器
推力瓦温 传感器
90度布置的 两涡流传感器
键相传感器
径向瓦温 传感器
双通道轴位表 推力瓦温表
双通道轴振表 键相信号
前置器
径向瓦温表 报警信号输出
计算机化的监测系统框图
监测仪表 来自传感器
适调 放大
切换 装置
A/D 变换器
计算机 软件
屏幕 打印机 存贮器
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。
事后维修体制
定义 设备运行到坏了再进行修理。
优点
不需要安排计划。 对一些设备，更换比修理更便宜。
缺点
意外停机引起生产损失。 灾难性的设备事故。 库存备件投资多。 引起设备的二次损坏。
定期维修体制
定义 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。
优点
机器寿命较长。 减少意外停机。 备件库存较少。
状态监测和故障诊断 的
设备和方法
பைடு நூலகம்
本章内容
监测系统的功能和作用 设备维修制度的发展 不同维修制度的对比 监测系统的分类和选用 便携式测振表 数据采集器 表盘式监测系统 计算机化监测系统
故障诊断的几种手段 频谱分析诊断法 不同故障的特征频率 不平衡、不对中、松动、 轴承故障、齿轮故障等 通频值趋势分析法 频谱趋势分析法 报警值的确定
增减设备和测点
更改测量参数
打印 组态表
清除内存
校对时钟
出发巡检
数据比较 轨迹分析 频谱分析 趋势图和 谱趋势图
巡检结果报表
轨迹图 频谱图
显示、打印
显示、打印
数据采集器 工作流程图
典型的表盘式监测系统
水泵的监测系统
振动传感器在瓦盖上
双通道振动表
推力瓦位和瓦温表
典型的表盘式监测系统
离心压缩机
轴向位置
关键 完全停产 设备 ~100%
计算机化 固定式的 监测系统
数据存储、数据比较，数据文件管理 趋势分析、谱趋势分析 启、停车等瞬态过程数据收集 超限报警、保护，事故记忆
故障诊断，人工智能，联网，远程等
重要 部分停产 设备 50~100%
一般的 固定式的 监测系统
振动幅值的连续监测 超限报警、保护 数据存储、比较，趋势分析
故障诊断（精密诊断）
内容： 确定故障部位 确定故障原因 提出维修建议
由设备维修人员在现场进 行
由设备诊断人员在现场或 中心进行
状态监测和故障保诊证机断器的精功度，能提高产品质
监测与保护
量
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
减少意外停车引起的生产损 失
判断故障性质、程度和部位 分析故障原因
振动监测和诊断系统的分类和选用
分类：
便携式测振表 数据采集器 表盘式监测系统 计算机化监测系统
选用原则：
• 被监测对象在生产中的地位 • 生产的规模和产量 • 可用的资金 • 设备管理人员的水平和素质
振动振监动 监测测系系 统统的的分 类分和类选 择和选用
设备 类型
损坏后果
推荐监测系统
主要功能
振动幅值、频谱的连续监测
微积分
选频
灵敏度 调节
电池
数据采集器的外形 和工作框图
数据采集器
电 池
管理环节
时 钟
放 显存接 大 示贮口
传
屏幕
感
器
打印机
计算机
存贮器
软件
计算机及外设
数据采集器的软件流程
组态
主
巡检准备
菜
单
数据处理
趋势分析
巡检准备
新开巡检组
定巡检路线
定设备和测点
定测量参数
更改巡检组 输入组 态信息
下载数据
调用存 储数据
振动的通频幅值或特征频率幅值，随故障 的发展而增大。据此判定机器的健康状态， 并推测其寿命。
什么是状态监测和故障诊断？
在设备运行中或在基本不拆卸的情况下， 通过各种手段，掌握设备运行状态， 判定产生故障的部位和原因， 并预测、预报设备未来的状态。
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。
简易诊断和精密诊断
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
缺点
意外停机引起生产损失。 过剩维修导致维修费用增加。 过剩维修引起人为维修故障。
定义
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。
优点 缺点
减少非计划停机损失。 维修时间间隔可以延长。 非必要维修减到最少。 备件库存最小。
需要初始投资。 需学习和培训。
不同维修制度的比较
维修成本比较
100
90
80
70
事后维修
60
定期维修
50
预测维修
40
30
20
10
0
减少灾难性事故的危险。 按计划停机。 增加生产机时。 雇员合理的配置和使用。 减少备件库存。 改善产品质量。 工厂安全。 环境影响。 市场形象。
监测和诊断的手段
★ 振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。 ★ 温度（红外）：适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。 ★ 声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。 ★ 油液（铁谱） ：适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压器等。 ★ 无损检测：采用物理化学方法，用于关键零部件的故障检测。 ★ 压力：适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器等。 ★ 强度：适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。 ★ 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：适用于流程工业和生产线上的主要设备等。 ★ 电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。
处理与预防
给出消除故障的措施
防止事故，杜绝灾难性故障 减少维修时间和维修费用 避免事故带来环境污染
防止发生同类故障
投资获得最大和最长远的回报
设备维修制度的发展
事后维修，故障维修 (Break down) 设备坏了后才去修理。
定期维修，预防维修 (Preventive) 定期地检查和大修。
预测维修，视情维修 (Predictive) 周期的监测，需要时才去维修。
汽轮发电机组的监测系统框图
故障诊断的专家系统框图
传感器信号
领域专家
征兆获取
知识获取
设备参数库 征兆事实库 诊断知识库 工作存贮器
解释程序
推理机
专家系统是一个故障诊断的 专用程序。
用户可以把其中积累的诊断 专家的知识用于诊断工作。
人机对话 用户
故障对策
精密诊断的方法
频谱分析法
每种故障有其对应的特征频率。据此确定 机器的故障性质和严重程度。
一般 部分停产 设备 或不停产
0~50%
周期性的 监测系统
振动幅值、频谱的周期采集 数据存储和管理 数据比较，趋势分析
便携式的 振动幅值的采集
测振仪表 简单的频率分析
大约价格
数十万元
几万～ 数十万元 几万元 几千元
测振表的外形和原理框图
输入
阻抗变换
前置放大
交流输出 直流输出
主放大 检波 指示
传感器
监测系统 传感器
推力瓦温 传感器
90度布置的 两涡流传感器
键相传感器
径向瓦温 传感器
双通道轴位表 推力瓦温表
双通道轴振表 键相信号
前置器
径向瓦温表 报警信号输出
计算机化的监测系统框图
监测仪表 来自传感器
适调 放大
切换 装置
A/D 变换器
计算机 软件
屏幕 打印机 存贮器
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。
事后维修体制
定义 设备运行到坏了再进行修理。
优点
不需要安排计划。 对一些设备，更换比修理更便宜。
缺点
意外停机引起生产损失。 灾难性的设备事故。 库存备件投资多。 引起设备的二次损坏。
定期维修体制
定义 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。
优点
机器寿命较长。 减少意外停机。 备件库存较少。
状态监测和故障诊断 的
设备和方法
பைடு நூலகம்
本章内容
监测系统的功能和作用 设备维修制度的发展 不同维修制度的对比 监测系统的分类和选用 便携式测振表 数据采集器 表盘式监测系统 计算机化监测系统
故障诊断的几种手段 频谱分析诊断法 不同故障的特征频率 不平衡、不对中、松动、 轴承故障、齿轮故障等 通频值趋势分析法 频谱趋势分析法 报警值的确定
增减设备和测点
更改测量参数
打印 组态表
清除内存
校对时钟
出发巡检
数据比较 轨迹分析 频谱分析 趋势图和 谱趋势图
巡检结果报表
轨迹图 频谱图
显示、打印
显示、打印
数据采集器 工作流程图
典型的表盘式监测系统
水泵的监测系统
振动传感器在瓦盖上
双通道振动表
推力瓦位和瓦温表
典型的表盘式监测系统
离心压缩机
轴向位置
关键 完全停产 设备 ~100%
计算机化 固定式的 监测系统
数据存储、数据比较，数据文件管理 趋势分析、谱趋势分析 启、停车等瞬态过程数据收集 超限报警、保护，事故记忆
故障诊断，人工智能，联网，远程等
重要 部分停产 设备 50~100%
一般的 固定式的 监测系统
振动幅值的连续监测 超限报警、保护 数据存储、比较，趋势分析
故障诊断（精密诊断）
内容： 确定故障部位 确定故障原因 提出维修建议
由设备维修人员在现场进 行
由设备诊断人员在现场或 中心进行
状态监测和故障保诊证机断器的精功度，能提高产品质
监测与保护
量
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
减少意外停车引起的生产损 失
判断故障性质、程度和部位 分析故障原因
振动监测和诊断系统的分类和选用
分类：
便携式测振表 数据采集器 表盘式监测系统 计算机化监测系统
选用原则：
• 被监测对象在生产中的地位 • 生产的规模和产量 • 可用的资金 • 设备管理人员的水平和素质
振动振监动 监测测系系 统统的的分 类分和类选 择和选用
设备 类型
损坏后果
推荐监测系统
主要功能
振动幅值、频谱的连续监测
微积分
选频
灵敏度 调节
电池
数据采集器的外形 和工作框图
数据采集器
电 池
管理环节
时 钟
放 显存接 大 示贮口
传
屏幕
感
器
打印机
计算机
存贮器
软件
计算机及外设
数据采集器的软件流程
组态
主
巡检准备
菜
单
数据处理
趋势分析
巡检准备
新开巡检组
定巡检路线
定设备和测点
定测量参数
更改巡检组 输入组 态信息
下载数据
调用存 储数据