状态监测与故障诊断

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状态监测技术
1.状态监测介绍
(1)简介 正如其名，状态监测就是监测设备状态的技术， 我们通过它来了解设备的健康状况，判断设备是 处于稳定状态或正在恶化。
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状态监测技术
(2)为什么要进行状态监测 你可能会问我们为什么如此关注旋转机械的健康 状态？概括一句话：经济效益。
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状态监测技术
(3)如何进行状态监测 那么，在进行状态监测时我们能够做哪些工作
设备监控与故障诊断
李宏坤 沈鼓研究院-大连分院
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第一章 设备维护概述
一、设备的重要性 二、设备为何发生故障 三、设备维护的重要性 四、常用的设备维护体制 五、状态监测技术 六、状态监测的发展趋势
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设备的重要性
1.现代工业的特点：大型化、 连续化、高速化和自动化 2.现代工业对设备的依赖程度 3.设备发生故障而停工造成的 损失巨大，维修费用大幅上升； 同时可能招致重大事故。
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确定报警值和危险值的方法
• 绝对法
根据相应的国际标准、国家标准、行业标 准等 如： ISO， GB， API 等。
• 相对法
以机器正常状态的振动值作为基数，自己 和自己比。
• 类比法
与同类机器的振动值作比较。
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转机振动标准举例(轴承振动)
ISO2372，ISO3945
振 动 烈 度 m m /s
转
机
举振 例动
轴 振 动
标
准
)
(
VDI－德国工程师协会 IEC －国际电工协会 API － 美国石油协会
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相对法确定振动限值
旋转机械 滑动轴承
1234 56 78
滚动轴承 齿轮
报警值 ＝(2~3) × 正常值 危险值 ＝(4~6) × 正常值
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类比法确定振动限值
设备号
ABCD
测点
AB
①H 0.06 0.06 0.06 0.06
振动 ②H 0.07 0.05 0.07 0.07
烈度
cm/s ③H 0.06 0.07 0.14 0.05
CD
④H 0.07 0.06 0.17 0.07
C泵的振动超过同类诸泵的
振动一倍，C泵应定为有故障
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报滚
警 参 考
械 的动 轴 承
故障频率带 通频
基频、亚同步 2~3 倍频 轴承带 I 轴承带 II
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设备维护的重要性
1.提高设备运行的可靠性 2.减少设备故障导致的维修费用 3.提高产品的质量
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常用的设备维护体制
1.故障后维修
故障后维修是指允许设备运行到故障损坏为止， 而不预先采取措施。它也被称为事后维修。 其维修理念是:任其损坏。
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常用的设备维护体制
2.计划维修
计划维修是指按企业的维修计划进行的维修 其维修理念是：
11.2
18
D
45
28
A B C
D
A
B C D
A I 级：小型机械 例15kW以下电机
II级：中型机械 B 例15～75kW以下电机
和300kW以下机械 C III级：大型机械，刚性基础 D 600～12000r/min
71
45
A－优，B－良，C－可，D－不可
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IV 级：大型机械，柔性基础 600～12000r/min
设备分级
振动烈度：
范 围 限 值 I 级 II 级 III 级 IV 级 振动速度的有效值
0 . 2 8 0.28
测量频率范围 10～1000H
0 . 4 5 0.45 A
0 . 7 1 0.71
1.12 1.8
1.12 B 1.8
2.8 4.5 7.1 11.2
2.8 C 4.5 7.1
18 28
呢？有多种不同类型的检测技术和手段可以在状 态监测中应用。
关键在于了解设备失效的方式。如果你知道可 能发生的故障类型和位置，以及机器的内部情 况，你就能够找到正确的监测手段。
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状态监测技术
我们将诊断分析分为四个阶段：检测是否有故障，分 析故障的严重性，查找故障根源以及维修后检验。
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状态监测技术
诊断软件的首要任务是监测设备是否有故障。软件中包 含的专家系统，能够将所测得的振动水平与一系列预设的报 警值进行比较。用户则需 要仔细分析你所提供的“异 常报告”，从而确定哪台机 器可能有故障。
Байду номын сангаас
40×R ~20kHz 3.0 g pk
R 为机器的转动频率
mm/s pk
8 6 420
0
5
10
15
20
25
30
35
40 R
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滑 报动 警轴 参承 考机 值械
的
故障频率带 频率范围 报警值 单 位
通频
(0~10)×R 8.8
亚同步
(0~0.8)×R 2.54
基频
(0.8~1.8)×R 7.6
2~3 倍频 (1.5~3.5)×R 6.3
停工前进行检修计划维修的观点是，机器的寿命是 有限的，它发生故障的机率与其使用的时间成正比， 如下图所示。
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常用的设备维护体制
3.预测性维修
预测性维修也被称为“基于状态的维修” 它的维修理念是：如果没有出现故障，就不检修。
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常用的设备维护体制
4.主动维修
主动维修也称为“精确 维护”、“基于可靠性 的维护”。 其维修理念是：一旦 维修，就进行精确维 修。
频率范围
(0~40)×R (0~1.2)×R (1.5~3.5)×R (3.5~15)×R (15~40)×R
报警值 单 位 8.8 mm/s pk 7.6 mm/s pk 6.3 mm/s pk 3.3 mm/s pk 3.3 mm/s pk
值
机 叶片通过频率 叶片数×R
2.5 mm/s pk
很高频
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设备为何发生故障
据统计，工业现场的轴承 仅有10%达到设计寿命 (1) 40%由于润滑不良造成失效
(2) 30%由于不对中等装配原因引起故障 (3) 20%是由于过载使用或制造上的原因导致故障
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设备为何发生故障
设备故障产生的原因 ❖ 设计、制造 ❖ 安装的原因 ❖ 维护方法的不当 ❖ 超负荷使用
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状态监测的发展趋势
状态监测的发展趋势是： 诊断技术与诊断系统紧密结合；机器状态监测和工业过
程监测将融为一体；自动诊断和在线系统的应用将日趋增 加；最新的IT技术、Internet技术将更广泛地应用在该领 域。
4~10 倍频 (3.5~10)×R 5.0
叶片通过频率 叶片数×R 2.5
基频相位
30
mm/s pk mm/s pk mm/s pk mm/s pk mm/s pk mm/s pk
度
R 为机器的转动频率
mm/s pk
8 6 420
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R
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状态监测技术
最后，在维修完成以后，我们还需要采取一些措施来 检验故障是否排除，确定维修的效果以及设备的继续工作 能力。这就是我们前面所说的检验阶段。