故障诊断与状态监测

★ 无损检测：采用物理化学方法，用于关键零部件的故障检测。
★ 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、输变可电编设辑p备pt 、电工仪表等。
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监测和诊断仪器的分类和选用
仪器分类：
便携式测振表 数据采集器 表盘式的监测系统 计算机化监测系统
仪器选用原则：
• 被监测对象在生产中的地位 • 生产的规模和产量 • 预计的投资 • 设备管理人员的水平和素质
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监测和振诊动 监断测仪系 统器的 的分 类分和 选类择和选用
设备 类型
传感器
微积分
选频网络 灵敏度 调节
电池
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数据采集器的外形 和工作框图
数据采集器
电
时
池 管理环节 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
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计算机及外部设备 20
数据采集器的工作流程
组态
新开巡检组 定巡检路线 定设备和测点 定测量参数
内容：
识别有无故障 明确故障严重程度 作出故障趋势分析
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
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状态监测和故障诊断的过程
开始 检测
搜集 征兆
定期检测
正常 参数
状态 判别
正 常
异 常
故障定位
原因分析
缩小故障范围
停产一天的损失有多大？
300MW发电机组 损失电720万kWh，约￥144万元 30万吨化肥装置 损失化肥1000t， 约￥150万元 三峡2号水轮机组700MW 停机4小时损失￥400万元
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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
状态监测和故障诊断
的
仪器和方法
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本章内容
状态监测和故障诊断及其 作用 设备维修制度的发展和不 同维修制度的比较 故障诊断的各种手段 振动监测仪器的分类及其 选用原则
离线仪器和在线系统
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
趋势分析法 通频值趋势分析 频谱趋势分析
维修
不
趋势 分析
可
决策
尚 可
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状态监测和故障诊断的作用
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
判断故障性质、程度和部位。分析故障原因。
处理与预防
给出消除故障的措施。防止发生同类故障。
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设备维修制度的发展
事后维修，故障维修 (Break down)
报警值和危险值的确定
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2
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。
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简易诊断和精密诊断
状态监测（简易诊断）
一般 部分停产 设备 或不停产
0~50%
数据 采集器
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 测振表
振动幅值的采集 简单的频率分析
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大约价格
数十万元 以上
几万～ 数十万元 几万元 几千元
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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
库存备件投资多。
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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。
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。
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预测维修体制
定义 有计划地对设备作检查和测试，以确
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，必要时才去维修。
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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。
可能引起设备的二次损坏，甚至 灾难性事故。
损坏后果
推荐监测手段
主要功能
振动幅值、频谱的连续监测
关键 完全停产 设备 ~100%ຫໍສະໝຸດ Baidu
计算机化 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%
表盘式的 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
定其健康状态，必要时才进行维修。
优点
减少非计划停机损失。 维修时间间隔可以延长。 维修费用大为减少。 备件库存最小。
缺点 需要初始投资。
需学习和培训。
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不同制度的维修成本的比较
大型钢铁企业
100
90
80
70
事后维修
60
定期维修
50
预测维修
40
30
20
10
0
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维修费用化了多少？
投资获得最大和最长远的回报
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国家有关的条例摘录
逐步采用现代故障诊断和状态监测技术，发展以 状态监测为基础的预知维修体制。
1983年国家经委《国营公交设备管理试行条例》
企业应当积极采用先进的设备管理方法和维修技 术，采用以设备状态监测为基础的设备维修方法， 不断提高设备管理和维修技术的现代化水平。
• 美国1980年税收总额 $7500亿，维修费为 $2460亿, 估计其中过剩维修费为 $750亿。
• 我国1987年国营公交企业40万个，固定资产￥7000亿, 维修费约为固定资产的 3～5％。
• 我国2002年规模以上企业共有固定资产￥8800万亿， 维修费有多少？能节省多少？
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1987年国务院《全民所用制公交设备管理条例》
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监测和诊断的各种手段
★ 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。