设备诊断技术的概念

设备诊断技术的概念（通用7篇）

设备诊断技术的概念 篇1

在科技日新月异的今天, 工业生产对现代化设备的需求和依赖程度越来越高, 设备能否安全可靠以最佳状态运行, 对于确保产品质量, 提高企业生产能力, 保障安全生产都具有十分重要的意义。因此, 对于现代化的生产, 设备的故障诊断和维护就显得非常必要和重要。

机械设备的状态监测与故障诊断是指利用现代化科学技术和仪器, 根据机械设备外部信息参数的变化来判断机械内部的工作状态或机械结构的损伤状况, 确定故障的性质、程度、类别和部位, 预报其发展趋势, 并研究故障的产生机理。它包含的内容比较广泛, 如机械状态 (力、位移、振动、噪声、温度、压力和流量等) 的监测, 状态特征参数变化的辨别, 机械产生振动和损伤时的原因分析、振源判断、故障预防、机械部件使用期间的可靠性分析和剩余寿命估计等等, 其中机械振动是普遍存在并作为衡量设备状态的重要指标之一。那么研究振动测量的基本原理及振动诊断的特点、测量手段及应用就是相当必要的。

对于各种振动可按时间历程内的变化特征来划分为确定性振动、瞬态振动和随机振动, 设备在实际运行中, 故障多表现为周期性信号, 但周期信号往往淹没在随机信号中, 当设备故障程度加剧, 随机械振动的周期成分加强, 使整台设备振动增大, 所以需要从随机信号中提取周期成分进行分析, 根据周期振动反映出的频率大致推出引起振动的原因, 如频率小于5倍轴转频率的可能为不平衡、不对中、轴弯曲、松动、油膜振荡等引起的低频振动;频率为10~1000H Z可能为齿轮振动, 流体振动引起的中频振动;频率大于1KH Z可能为滚动轴承伤痕、摩擦引起的高频振动。

振动信号可按信号处理方式的不同分为幅域分析、时域分析以及频域分析。在幅值上的各种处理通常称为幅域分析。信号波形是某种物理量随时间变化的关系, 研究信号在时间域内的变化或分布称为时域分析。频域分析是确定信号的频域结构, 即信号中包含哪些频域成分, 分析的结果实一频域为自变量的各种物理量的谱线或曲线。不同的分析方法是从不同的角度观察、分析信号、使信号处理的结果更加准确。

振动信号的时域分析:1) 波形分析, 时间波形是最原始的振动信息源。由传感器输出的振动信号一般都是时间波形。对于具有明显特征的波形, 可直接用来对设备故障作出初步判断。例如, 在一个周期内, 比传动频率高一倍的频率成分明显加大, 即一周波动两次, 表示转轴有不对中现象。

2) 频域分析。对于机械故障的诊断而言, 时或分析所能提供的信息量非常有限的。频域分析则能通过了解测试对象的动态特征, 对设备的状态作出评价并准确而有效地诊断设备故障和对故障进行定位, 进而为防止故障的发生提供分析依据。频域分析是基于频谱分析展开的, 即在频率域将一个复杂的信号分解为简单的信号的叠加, 这些简单信号对各种频率分量并同时体现幅值、相位、功率及能量与频率的关系。频谱分析其目的就是就是将构成信号的各种频率成分都分解开来, 以便于振源的识别。它包括幅值谱和功率谱, 其中功率谱表示振动功率随振动频率的分布情况, 物理意义比较清楚;幅值谱表示表示对应于各频谱的谐波振动分量所具有的振幅, 应用时显得比较直观, 幅值谱上谱线高度就是该频率分量的振幅大小。

在轴承的诊断中, 振动信号是最简单、最常用的诊断方法。其主要是将测得的振幅值 (峰值、均方根值等) 与预先给定的某种判定标准进行比较, 来判断轴承是否出现故障。峰值反应的是某时刻振幅的最大值, 因而它适用于像表面点蚀损伤之类的具有瞬时冲击的故障诊断, 均方根值是对时间平均的, 因而它适应用于像磨损之类的振幅值随时间缓慢变化的故障诊断。

滚动轴承故障一般分为四个阶段。第一阶段, 滚动轴承的最早指示出现在约250KH Z到350KH Z频率范围内的超声频率, 随着滚动轴承磨损增大时, 通常频率会下降到约20KH Z到60KH Z。此时中、低频段一般不会有特征频率产生。第二阶段, 轻微的轴承故障开始激励滚动轴承零件的固有频率, 这些固有频率主要出现在500到2000H Z频率范围内, 这些频率也可能是滚动轴承支撑结构的固有频率。在滚动轴承故障的第二阶段末期, 在固有频率的左侧和右侧出现边带频率, 振动冲击能量的总量明显增大。第三阶段, 开始出现滚动轴承故障及其谐波频率。当滚动轴承的磨损扩展时, 出现更多阶次的滚动轴承故障的谐波频率, 边带频率增多, 在轴承故障频率的谐波频率和轴承零件的固有频率两侧的边带频率数量都会增多, 振动尖峰能量的总值继续增大。这时, 已经可以看到滚动轴承的磨损, 并且磨损扩展到滚动轴承的周围, 尤其是伴随在轴承故障频率两侧有许多清晰的边带时。这时, 应该考虑更换滚动轴承。第四阶段, 朝着滚动轴承发展的最后阶段发展, 甚至影响一倍转速频率的振动幅值。该频率的幅值增大, 通常还引起转速频率的许多谐波频率的幅值增大。离散的滚动轴承故障频率和轴承零件固有频率开始“消失”, 实际上是被随即的、宽带高频“噪声地平”代替。

目前, 我公司设备诊断还存在一些问题:

1) 公司的设备诊断有较大的局限性, 只有简单的油品分析, 丝杆探伤, 振动测试。

2) 公司的振动测试长期依赖于攀钢振动测试中心, 它提供的数据参考性不强, 比较笼统不能切实的说明问题, 这主要是因为对我公司的生产工艺、设备组织、结构原理不是很清楚, 分析取样的结果比较片面, 因此对专职点检的判定参考性不强。

3) 长期以来测点相对比较单一、固定, 对历史数据没有进行科学分析, 也没有对故障发展趋势作出明确的判断。

针对以上设备诊断存在的问题:

1) 可以对相关人员进行专业的培训, 最好能参与到攀钢振动测试中心具体的数据采集和分析中去, 这样可以更好的结合我们厂的实际情况处理问题。

2) 对仪器进行配置和修理, 公司现有的振动仪器使用率比较低, 现有的振通903无法正常工作;仪器T30只能测量出简单的几种状态, 不能提取数据分析;油品分析仪工作中需要的乙醇醚已用完, 也不能正常使用, 需要补充。

3) 在设备诊断工作中要建立公司自己的一个诊断标准和诊断数据库, 除了对故障类型、部位及程度作出判断外, 还要对故障发展趋势作出判断, 掌握设备状态变化的趋势有利于分析故障的性质, 通过趋势图, 可以看出机械状态劣化的速度, 速度快是突发故障信号, 如油膜振荡、叶片脱落或机件刮断等, 劣化的速度慢则是磨损的故障特征。根据企业自身的生产特点以及各种设备的组成情况, 有重点地选定用作监测对象的设备并尽量多的覆盖设备种类, 在每种设备中选定一个至两个进行重点监测, 以便取得关于该类设备的全部历史过程。

摘要：对振动技术的介绍及在本厂的建议。

关键词：振动技术,监测,诊断

设备诊断技术的概念 篇2

许多人对润滑油并不了解, 仅把润滑油认知为只是针对齿轮轴承等部件的润滑作用, 出现问题只需更换新油便可解决, 往往把可通过润滑油诊断分析就能确立解决的事情从机械的角度去考虑, 结果徒劳无功, 延误设备修整时间。实际上润滑油从设备内部流过并流经各个运动着的中心部位, 它本身不断降解老化, 同时也夹带各部位的磨损颗粒、碎屑、泄漏物质等。因而完全可以从润滑油使用状态或品质中得到关于油本身及设备机械状态的更及时更准确的信息, 只要设备出现重大异常情况, 都会在油品的各项指标变化中得到反映。因此以油液诊断技术作为设备故障诊断的主体, 是设备故障诊断技术的首选。

一、油液诊断技术

那什么才是油液诊断技术呢?所谓油液诊断技术是指根据润滑油在使用中的变化预测设备故障及寻找故障原因, 以润滑油作为设备故障诊断技术的主体, 同时与其他几种监测方法相结合对设备故障进行诊断的一种技术手段。从润滑油着手的诊断技术内容包括:润滑油物理化学指标变化;润滑油在机体内生成沉积物;油颗粒污染度检测 (磨损颗粒, 泄漏介质) 等。其中油颗粒污染度检测是油液诊断技术最主要的方面, 主要采用的是发射光谱技术, 是对污染油液的化学成分及性能的准确测定, 目前中原油田采用的是理化性能监测与M型发射光谱及铁谱技术相结合, 针对油田用往复机械 (发动机、压缩机) 、齿轮箱故障进行监测诊断。

二、光谱分析技术

通过对润滑油中所含颗粒物作精确的实验室分析, 可以从中获得关键性的信息, 从而设计并制定出预防性维护和整修措施。而M型发射光谱满足了这一方面的需求, 它可以针对溶于油中的最小颗粒进行鉴别, 大多数为8μm或更微小的金属。我们采用的光谱仪是美国SPECTROIL公司生产的原子发射光谱仪, 它能在30秒钟同时分析出19种元素 (铁、铬、铅、铜、锡、铝、镍、银、硅、硼、钠、镁、钙、磷、锌等) 的成分和浓度值, 通过分析油液中的金属磨粒、化学元素成分, 对比不同时期在用油品中金属含量的增加程度, 了解设备的磨损情况。润滑油中关键元素变化产生原因见表1。

三、铁谱分析技术

单纯地使用光谱分析也有所不足, 微小颗粒的含量是随着设备运行时间的延长而连续增加, 一旦更换了油品, 整个过程又需要重新开始。但铁谱技术又弥补了此项缺陷, 铁谱分析主要是研究10μm以上的较大颗粒。通过铁谱分析, 可以按照大小、数量、颜色、形状和化学成分, 对油品中的磨损颗粒和杂质进行分析。只要设备处于正常的磨耗, 则颗粒的数量会保持在相对恒定的状态;而一旦进入磨损状态, 颗粒的数量和体积则会急剧增加, 排除磨损开始的时间点被发现过晚的情况。

几种分析技术的结合, 就可以有效推断出是属于齿轮磨损还是轴承磨损;还可以区分出因不同外界影响 (如窜气, 进污水) 而造成的污染颗粒和化学成分的突变, 而更准确地预测故障的原因和部位, 更全面地监测设备运行情况, 及早发现并排除故障隐患, 减少损失, 大幅提高设备故障诊断的预知性、准确性和及时性。

四、事故实例

在进行油液诊断技术的研究工作的同时, 我们也做了许多润滑油的质量跟踪工作, 根据设备的动态监测进行油液分析及时发现设备存在隐患。针对不同的监测对象, 有选择性的联合运用几种油液监测手段, 例如压缩机这种具有多种磨损形式的动力机械, 就需联合应用光分析技术、铁谱分析和理化指标进行监测, 比单一使用一种方面有效。以下便是使用润滑油理化指标分析、M型发射光谱仪、分析式铁谱仪进行故障诊断的实例。

事例一:从2008年3月到2009年9月, 我们采用油液分析技术对36套天然气压缩机组共63台设备, 进行润滑与磨损状态研究, 共监测天然气压缩机组油样390份, 出具监测报告390份。其中发现压缩机组存在异常隐患30台次, 需要停机检修12台, 实际停机10台。

2009年2月, 在对中原油田某厂送检的2#天然气压缩机油进行监测过程中, 发现2#天然气压缩机在用润滑油中铜和铅元素含量异常变化, 浓度和梯度都超过了界限值, 落入异常磨损区域。经过详细分析, 确定2#压缩机含铜和含铅部件发生了严重异常磨损, 应立即停机检修。天然气压机主要磨损无素来源见表3。

2009年2月13日, 现场设备管理人员对2#天然气压缩机进行了停机检修。检修发现, 2#天然气压缩机主机油泵的两个铜垫片脱落, 两付连杆瓦中, 一付已经严重磨损, 止推瓦和甩油环已破碎, 而且在曲轴箱润滑油中可以见到明显的铜屑。由于预报准确、及时, 现场设备管理人员采取措施有效, 避免了事故的进一步发展, 消除了曲轴断裂、压缩机爆炸等恶性事故隐患, 保障了压缩机和人员的安全。

在监测中我们发现, 冷却液泄露的情况在天然气发动机上发生的较多, 而对于天然气压缩机, 冷却液的污染程度不太明显, 发生的也很少。对于天然气压缩机的污染, 主要是由杂质和燃气所引起的, 特征元素为硅元素, 硅元素是一个具有特殊意义的元素, 它既包含着杂质污染信息和燃气系统故障信息, 同时, 在某些天然气润滑油中, 还具有添加剂元素的身份。

我们把这些信息及时反馈到现场, 现场设备管理人员根据我们的建议, 及时采取有效措施, 预防了压缩机组事故的发生和发展。

事例二:中原油田某厂输气区的3#天然气发动机, 光谱分析发现铜元素浓度值偏高, 采用铁谱技术, 制作了谱图。这是一个铜切削磨损颗粒, 因为受到高温的影响, 边缘已经出现回火蓝色, 显示摩擦副工作温度过高, 已发生异常磨损。

事例三:在某厂送检的7#压缩机油样中, 发现铅元素、铝元素的浓度值和梯度值超过了异常界限值, 说明压缩机含铝、铅的运动部件存在异常磨损, 我们给现场设备管理人员发出了预警维修建议, 在该压缩机中, 十字头瓦、衬套材料中含有铝、铅成分, 因此, 重点检修部位应为十字头瓦、轴承瓦。

经过现场设备管理人员检修发现, 十字头瓦严重磨损, 更换了十字头瓦、隔离室。检修后, 铝元素浓度值、铅元素浓度值恢复正常, 为生产单位预防了一起安全事故。

从以上几个事例可以看出, 在对天然气压缩机组在用润滑油进行监控中, 我们为使用单位提出了安全措施意见, 意见采纳率达到80%以上。被监测的36套天然气压缩机组没有发生一起特、重大安全事故, 消除了多次事故隐患, 故障发生率呈逐年下降趋势, 保障了天然气压缩机组安全、可靠运转, 有效地支持了油气生产, 社会效益显著。

总的说来, 在设备故障诊断中, 通过油液诊断分析可得到更多更及时和更深层的信息, 若再加上间接有关及虽无关但从润滑油的变化觉察到的则几乎可覆盖全部, 尤其对事前和事后设备故障原因分析有不可替代的作用。因此, 在机械设备的故障诊断过程中, 油液诊断技术起到了主导作用, 对确保设备安全运行, 节省维修费用, 提高企业经济效益具有十分重要的经济和社会意义。

摘要：文章阐述了油液分析技术的含义、主要内容及在设备故障诊断技术中的作用, 重点介绍了理化指标、发射光谱分析技术、铁谱分析技术在设备状态监测与故障诊断中的应用。

设备故障诊断技术的实用方法总结 篇3

1振动故障诊断要点汇总

1.1转子不平衡

如表1所示。

1.2转子弯曲

如表2所示。

1.3转子不对中

如表3所示。

1.4油膜涡动

如表4所示。

1.5油膜振荡

如表5所示。

注: (1) ω为涡动频率; (2) Ω为转子旋转频率; (3) ωn为转子临界转速。

1.6密封和间隙动力失稳如表6所示。

摘要：转子质量偏心的振动特征、转子质量偏心振动随敏感参数的变化、转子质量偏心的故障原因、转子部件缺损的振动特征、转子弓形弯曲的振动特征、转子不对中的振动特征。

关键词：设备,故障诊断,要点,汇总,转子

参考文献

基于电气设备故障的诊断技术初探 篇4

1 电气设备故障诊断技术的现状分析

在智能建筑迅猛发展的今天, 大量电气设备广泛应用于不同建筑领域中, 并且逐渐向大规模集成化和自动化发展。一旦建筑电气设备发生故障, 影响将会是广泛的。目前, 电气系统故障排除的主要方法是人工检测、人工查找故障原因和人工抢修, 这对故障维修人员的素质和能力要求极高, 设备故障的维修方法以及恢复时间很大程度上依赖于维修人员的个人水平和经验。这种传统的故障诊断方法已经无法满足当今电气设备系统复杂, 功能庞大所产生的维修需求, 所以电气故障诊断技术应运而生。

据国内外调查显示, 在丹麦, 某炼油厂采用故障诊断技术后, 电机的维修工作量大大减少, 维修费用下降了75%。而在我国, 仅冶金企业每年就要花掉250亿元用于设备维修上, 若该企业采用故障诊断技术, 那么每年的设备维修费将至少节约10%~30%, 同时, 也可减少约50%~70%的事故发生率[1]。因此, 如果采用故障诊断技术, 及时的对故障作出诊断, 不仅能提高设备的安全性和可靠性, 大大减少事故的发生率, 也将创造巨大的经济效益。

2 常见电气故障

2.1 断路故障

断路故障是电路中最常见的故障, 在电路中, 因某些原因使原本正常的回路断开, 形成开路, 该回路的连通性被损坏, 原本流经的电流无法顺畅的通过, 导致连接的装置无法动作。该故障多半是因为机械损伤造成的断线, 或是接触点接触不良, 如:开关触电以及导线的联结点等。

2.2 短路故障

短路故障是由于导电部位的绝缘被击穿, 或是不同的电位之间被导体短接, 形成短路[2]。在电路中, 电压主要是施加在负载上, 所以, 最严重的短路故障就是负载两端短接。发生短路故障时, 短路点的电阻值趋近为零, 随即用于保护电路的元器件发生动作。在系统中, 多个不同的电气回路可能是被一个元器件所保护的, 因此, 一旦动作可能造成多个回路无法正常工作, 所以要尽快找到短路回路和短路点。

2.3 接地故障

接地故障又称为故障接地, 指导体与大地的意外连接。当连接的阻抗小到可以忽略时, 这种连接叫做“完全接地”。故障接地共分为3种情况:利用配电线路所设置的过电流保护兼作接地故障保护;利用零序电流来实现接地故障保护;利用剩余电流实现接地故障保护。

2.4 电气设备与电气元件的故障

电气设备与电气元件故障指电气设备或元件因生产缺陷、安装不当、自身老化、维护不及时等原因造成的故障。常见的故障有电压互感器高低压侧熔断器熔断、回路短线、开关闭合时发热冒烟;电流互感器声音异常、开路、发热、冒烟、漏油;电动机不能起动、熔丝熔断、外壳带电;低压断路器无法闭合、辅助开关故障、跳闸、温升过高等;高压断路器操作机构无法分断、漏油、短路接地等。

2.5 谐波故障

造成谐波故障的原因, 其一是由于各种各样的特殊大功率负载, 如:交直流变换器、工业数控机床、个人计算机等可以将电流形成陡峭的脉冲电流, 在中性线、相线以及变压器上被这种脉冲电流引起同样波形的电压降, 导致电网电压畸变, 并将这个电压供给其它负载;原因之二是容性负载和感性负载配置的不合理造成的电网震荡而引起的谐波[3]。

3 常见电气故障的诊断方法

故障诊断技术已逐渐发展成为一门综合性学科, 常用的电气故障诊断方法可分为信号处理法、解析模型法、基于分类法和基于推理法四大类[4]。如表1所示。

3.1 信号处理法

该方法适用于可以测出系统的状态, 但是建立数学模型困难的系统。利用测得的信号, 来获得存在于系统的多种特征向量和参数, 如:高阶统计量、频谱、函数等。根据相关参数分析出故障原因。

3.2 解析模型法

该方法诊断的对象是在一定的数学理论基础上, 可以建立起相对比较精细的数学模型, 从而对故障进行诊断和处理。它可以敏感的察觉未知故障, 这也是其优势所在, 但在实际操作中, 要建立较为精确的数学模型还是一个难点, 也是阻碍其推广的一个重要原因。

3.3 基于分类法

该方法适用于被测系统可以很好的测得输入输出信号, 并对所得信号进行处理, 根据已有经验和知识进行故障判别和推理, 以此来对系统进行诊断, 该方法具有较好的实时性和模式识别能力。

3.4 基于推理法

该方法适用于根据以往故障发生时获得的大量经验, 将抽象的信息转化成能代表设备的机械语言表达方式, 并进行总结分析, 根据以往所获得的经验知识进行判断推理, 以此来实现故障诊断。该方法的一大优点是不依赖于系统的数学模型, 也不需要被诊断系统的故障模式样本数据。

4 电气设备故障诊断系统的组成结构

针对于电气设备的设备故障诊断系统, 主要是进行故障部位的查找以及故障原因的分析, 在尽量短的时间内找出解决故障的有效方法[5]。通常将其分为信息监测与采集、特征提取、状态分析、状态诊断以及诊断决策几方面, 如图1所示。

4.1 信息监测与采集

对运行中的电气设备进行实时检测, 多由传感器来反映待测设备的准确信息, 并将该信息传送到后续单元。

4.2 特征提取

对传感器所反映出来的信息采取分类、加工、处理等方法, 将能够反映故障特征的信号与无关信号进行分离, 去伪存真, 提取出能代表设备当前运转状况的表征信号。

4.3 状态分析

可采用不同方法对提取出的表征信号进行分析, 如:信号处理法、基于推理的方法等。将表征信号转化为能表达状态的特征量。

4.4 状态诊断

根据分析出的特征量与历史数据、知识库、规章以及标准等进行比较, 以此来判断设备是否存在故障或者是故障隐患。

4.5 诊断决策

是根据上一单元的诊断结果, 对设备运行状况中, 存在的隐患或故障的情况做出预测和判断, 来决定针对故障原因所采取的对策和措施。

5 结语

要想实现建筑电气设备的自动化以及智能化, 提高电气设备运行的安全性和可靠性, 电气设备故障诊断将成为电气系统中不可忽视的重要环节。本文主要对电气设备故障诊断技术进行阐述, 针对电气设备故障诊断技术的现状进行分析, 同时对电气设备故障诊断系统的结构以及按照故障发生时间和故障发生时的相互作用对其进行了分类, 着重介绍了几种在电气设备中常见的故障以及故障诊断方法。希望通过本文的介绍为电气设备故障诊断技术的应用研究提供了理论借鉴和参考。

摘要：随着智能建筑的迅猛发展, 电气设备已深入到建筑的各个领域, 电气设备故障诊断成了目前研究的热点之一。本文针对电气设备故障诊断技术的现状以及系统结构、常见的电气故障以及故障诊断方法等进行了分析。其中对常见电气故障以及故障诊断方法方面做了重点阐述, 为电气设备故障诊断技术研究奠定了一定基础。

关键词：电气设备,常见故障,故障诊断

参考文献

[1]张龙.建筑电气系统故障诊断方法研究[D].北京:北京林业大学, 2014.

[2]申莉.建筑电气故障自诊断技术应用[D].北京:北京建筑大学, 2014.

[3]雍静, 胡杰, 刘利萍, 等.建筑物电气设备谐波故障分析[J].建筑电气, 2007 (03) :4-7.

[4]W.Y.Liu, W.H.Zhang, J.G.Han, G.F.Wang.A new wind turbine fault diagnosis method based on the local mean decomposition[J].Renewable Energy, 2012 (48) :411-415.

设备诊断技术的概念 篇5

随着计算机技术、嵌入式技术以及新兴虚拟仪器技术的发展,故障诊断装置和仪器已经由最初的模拟式监测仪表发展到目前的基于计算机的实时在线监测故障诊断系统和基于微机的便携式监测分析系统。设备故障诊断技术主要包括4个基本环节和4项基本技术。4个基本环节为检查和发现异常、诊断故障状态和部位、分析故障类型、提出诊断决策方案及诊断结论。4项基本技术包括检测技术、信号处理技术、识别技术及预测技术,且4项基本技术都在工程测试技术中得到了体现。

测试技术包含测量和试验两方面。凡需要考察事物的状态、变化和特征等,并要对它进行定量描述时,都离不开测试工作。工业生产中的机械化、自动化,必须建立在生产过程中对各种参数的测量、分析的基础上,这样才能保证产品质量和生产效率。同样,要对设备出现的故障进行高效准确的诊断,也离不开先进的测试技术。因此本文将重点描述工程测试技术在设备故障诊断方面的研究和应用。

2 工程测试技术

测试技术是实验科学的一部分,其主要研究各物理量的测量原理和测量信号的分析处理方法。测试技术是进行科学实验研究和生产过程参数检测等必不可少的手段,它起着类似人的感觉器官的作用。

为提高测量精度,增加信号传输、处理、存储、显示的灵活性,提高测试系统的自动化程度,以利于和其他控制环节一起构成自动化测控系统,在测试中通常先将被测对象输出的物理量转换为电量,然后再根据需要对变换后的电信号进行处理,最后以适当的形式显示、输出,如图1所示。

3 故障诊断技术

故障诊断技术是利用现代科学技术和仪器,根据设备(系统、结构)外部信息参数的变化来判别机器内部(系统)的工作状况或机械结构的损伤状态,确定故障的性质、程度、类别和部位,并研究故障产生的机理的技术。

故障按其性质、状态的不同可分为以下几种:①按工作状态分为间歇故障和永久性故障;②按故障程度分为局部功能失效的故障和整体功能失效的故障;③按故障形成速度分为急剧性故障和渐进性故障;④按故障程度及形成速度分为突发性故障和缓变性故障;⑤按故障形成的原因分为操作或管理失误形成的故障和机器内在原因形成的故障;⑥按故障形成的后果分为危险的故障和非危险的故障;⑦按故障形成的时间分为早期故障、随时间变化的故障和随机性故障。

上述故障类型是相互交叉的,随着故障的发展,可从一种类型转移到另一种类型。目前所采用的监视诊断技术可以分为以下3类:①以检测仪表为主体的监视装置;②检测仪表配备软、硬件分析装置;③计算机辅助监视和诊断系统。

4 应用实例

某设备以圆板作为低频发声器,用来模拟特定环境下的声场特征。在使用过程中发现其使用寿命较短,未能达到设计指标要求。经初步分析,可能是圆板在使用过程中的振动频率和其自身的固有频率相近,产生了共振,从而导致了圆板在短时间使用后出现裂纹。为准确判断故障原因并对圆板进行优化设计,本文对圆板进行了试验模态分析。

在多数情况下,要求模态试验的边界条件是自由的,因此试验时对圆板采用海绵支撑,用橡胶带悬挂激振器,以保证圆板处于自由状态。本次振动测试的系统组成如图2所示。

本试验采用上海东昊测试技术有限公司的DHMA模态分析软件,试验模型划分为4圈网格,每圈6个测点,共24个测点,如图3所示。试验采用SIMO测量激振器法,将激励点设在13号测点。经试验得到了圆板的试验频响函数曲线及稳态图,表1列出了前6阶频率。

由于低频圆板发声器的驱动装置所设定的驱动频率为110 Hz,与模态测试得到的圆板的第1阶固有频率相近,因此工作时使圆板产生共振,这是导致其使用寿命短的直接原因。为此,设计人员对圆板的结构进行了改进,即在圆板的径向均布设计了6个加强筋骨,增加了本体刚度,更改了圆板的第1阶固有频率。重新加工后的圆板经模态测试后其第1阶固有频率约为150 Hz,经工作试验验证,该圆板的使用寿命达到了技术指标要求。

5 结论

本文首先介绍了工程测试技术及故障诊断技术的发展历史、研究现状及发展动向,然后通过实例来详细阐述了工程测试技术在设备故障诊断领域中的应用研究,指出了测试技术在故障诊断方面的重要性。在现代化生产中,设备故障诊断技术必将会得到越来越高的重视。

摘要：主要介绍了工程测试技术在设备故障诊断领域中的应用。首先,回顾了设备故障诊断技术和测试技术的发展历史和研究现状,接着描述了工程测试技术和故障诊断技术的发展方向及分类,最后利用振动测试技术针对圆板低频发声器的使用寿命短这一故障进行了分析及精确诊断,得出了导致圆板使用寿命短的直接原因,从而也为结构的优化设计提供了支撑。

关键词：工程测试技术,故障诊断,设备

参考文献

[1]钟秉林,黄仁.机械故障诊断学[M].北京:机械工业出版社,1997.

设备诊断技术的概念 篇6

一、机械故障诊断技术的内容、任务、分类

机械诊断技术内容包括两方面:一是对设备的运行进行监测;二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析和诊断。

机械故障诊断技术的任务: (1) 弄清引起机械劣化或故障的主要原因。 (2) 了解机械劣化部位及程度。 (3) 了解机械的性能、强度、效率等。 (4) 预测机械的可能性及使用寿命。机械故障诊断技术的分类:按诊断方式分, 可分为功能诊断和运行诊断。功能诊断是指检测机器运行功能的正常性, 其实施对象往往是新安装或大维好的设备或机组。运行诊断是指对正常服役的设备或机组进行运行状态的检测和诊断, 检测其故障的发生和发展;按诊断设备的状态信号分, 有震动诊断、强度诊断、温度诊断、声学诊断、袋内参数诊断、光学诊断、润滑油样诊断、性能趋势诊断;按诊断的连续性来分有定期诊断和连续性诊断;按诊断的完善程度来分, 有简易诊断和精密诊断。

二、水泥机械设备故障的诊断技术

(一) 水泥机械设备故障诊断技术依次分类介绍

1、简易诊断又称之为初级诊断。一般由现场的职责人员进行初级诊断, 从而对设备的状态做出有效的概括和进行讨论评价。

2、精密诊断是在初级诊断的基础上对于出现特殊状况的设备进行清晰识别, 并进行详细的诊断策略, 检查出设备出现的异常部位, 并对设备不同的种类和故障程度进行分析研究和判断。

3、运行诊断和功能诊断。

对新安装或大修后的设备检查其功能和状况是否出现异常的诊断称之为功能诊断, 根据对设备或者机组进行检查所得到的结果来进行相应的整改, 同时对正常工作的设备所产生的故障特征进行检测运行诊断。

4、连续监控和定期诊断。

每间隔一定时间就对工作的设备进行检测即是定期诊断。连续监控就是采用仪表和计算机信息处理系统对机器运行状态进行监视和控制;何时使用连续监控?多在因故障而导致重大生产损失, 事故影响恶劣以及频频出现故障和连续发生故障的设备, 由于安全以及劳动保护方面的因素无法点检的设备都将使用连续监控。

(二) 技术的诊断形式

1、外观检查:

利用人体的感官, 从味道, 声音, 温度和运行状态等诸多方面, 可直接观察故障信号的发生, 同时通过丰富的检查经验和维修经验及技术来判断故障将会出现的部位和原因, 目的就是达到预测的效果。

2、振动测量:

振动是机械设备中比较平常的现象, 振动一般在作回转或往复运动都会产生的, 振动信息的产生通过设备运行的状态特征来判断。大多数振动的增强都将会发生故障。

3、噪声:

机械振动通过弹性媒质向远处传播的结果, 声源是发生声音的机械振动, 也是媒质之间的传播过程。机械振动系统是机械噪声的声源。机械设备噪声的声源主要包括电机、液压泵、齿轮、轴承等, 其噪声频率与其运动频率或固有频率都有关系。不动的零件 (如支架、箱体、盖板等) 的噪声均是受其它声源或振源的诱发引起共鸣造成的。

4、泄漏:

在机械设备运行的过程中, 气态, 液态和粉尘状的介质从其孔眼和裂缝和空隙中流出或者涌入, 形成泄漏, 造成能源的大量浪费, 设备恶化, 环境受到污染, 性能降低, 这是机械设备使用中会出现的最差的现象。

(三) 、材料缺陷损伤和裂纹的故障检测

1、超声波探伤法:这种方法不仅成本低, 测量厚度较大, 速度较快, 尤其对人体无任何伤害, 是检测平面型缺陷是主要目的。

2、射线探伤法:重要使用X射线。此方法关键用于展示体积型的缺陷, 大多数材料均适用, 测量的成本非常之高, 对人体具有相当的损害, 要小心谨慎的使用。

3、渗透探伤法:

包括荧光渗透和着色渗透两种方法。这两种方法的操作不仅容易而且成本极低, 广泛的范围应用能够直观的显示出来, 但是也仅适用于表面缺陷的损伤种类。

4、磁粉探伤法:此种方法的使用容易方便, 与渗透探伤法相比而言, 这种方法比较敏捷, 对表面的缺陷能够探测出来, 铁磁性材料最为适用。

5、涡流探伤法:这种方法对封闭在材料表面下的缺陷有非常高的检测灵敏度, 此种方法定位为电学测量方法, 方便自动化和计算机的运用处理。

6、激光全息检测法:此种方法是20世纪60年代才兴盛起来的一种科研技术, 此种方法不仅检测各种高压容器、蜂窝结构还有叠层结构等。

三、水泥机械维修管理发展趋势

长期以来, 我国水泥制造企业的设备维修, 基本采用周期性计划维修和预防维修, 即定期大、中修。随着新型干法水泥技术的不断发展, 对水泥机械连续、安全运行提出了更高的要求, 周期性计划维修逐渐不能适应大型水泥制造企业设备维修的现状。自20世纪80年代以后, 状态维修的理论逐步渗透到我国, 根据设备运行状态的优劣, 确定维修方式和维修时间, 比传统的周期计划维修前进了一大步。状态维修特别注重预防检查、监测, 既做到了预防, 又避免了过剩维修;而周期计划维修所欠缺的正是这一点。因此机械设备维修管理的发展简况分为:

(一) 事后维修阶段;

(二) 预防维修阶段;

(三) 可靠性管理引入维修阶段;

(四) 预知维修 (状态维修) 阶段。

结语

机械设备一定要深化各种理论和技术的相互渗透性;应用范围必须要广, 使用内容也要更丰富实用。水泥机械设备故障诊断学不管在技术上或是在理论方法上, 都需要进一步发展研究和健全完善, 以适应时代的机械化的新需求。

摘要：机械设备一定要深化各种理论和技术的相互渗透性;应用范围必须要广, 使用内容也要更丰富实用。本文作者结合多年来的工作经验, 对水泥机械设备故障和诊断技术的应用进行了研究, 具有重要的参考意义。

关键词：水泥,机械设备,故障检测技术,诊断

参考文献

[1]张童.浅析水泥机械设备故障和诊断技术的应用[J].企业技术开发:下半月, 2013, (15) .

[2]明树平.《水泥机械设备故障和诊断技术应用探讨[J].中国科技博览, 2014, (1) .

电气设备的故障诊断方法与技术 篇7

电气故障是电能在传递、分配、转换过程中失去控制而产生的。断线、短路、异常接地、漏电、电气设备或电气元器件损坏等都属于电路故障。系统中电气线路或电气设备的故障还可能会导致人员伤亡及重大财产损失。电气系统故障引发的事故主要包括异常停电、异常带电、电气火灾等。

随着科学技术的进步和生产力的发展,现代化工业呈现出设备大型化、生产高速化、连续化、自动化等特点,并且影响工业设备可靠性、安全性的因素也越来越多。电力、冶金、汽车制造、电子、石油化工等产业的生产设备不只是单台机器高度地自动化,而是有机地构成一个生产系统。在工业现场中,一个微小的电气故障导致整台设备甚至整条生产线停产的例子屡见不鲜。因此,如果供配电设备、电动机、电力电缆、控制电机、检测控制系统等电气设备发生故障或者状态劣化,将对企业安全生产和经济效益造成巨大损失。为将这些重要电气设备的故障控制在发生之前,做到防患于未然,降低维修成本,采用以设备故障诊断技术为基础的设备检修和维护方式已成为发展方向,并引起工业现场技术人员、管理人员和科研人员等方面的高度重视。

查找电气故障,最主要的是理论联系实际,根据具体故障作具体分析,但必须掌握一些基本的查找方法。

2 电气故障的种类

电气故障可分为电力系统故障和电气设备故障。电力系统故障分为单重故障和多重故障。单重故障又分为对称故障和不对称故障。电气设备故障是根据电气设备的特点和工作原理及结构分为电气故障和非电气故障等。

2.1 电力系统故障

因自然的(雷击、风、冰雹、鸟兽、绝缘材料的自然老化、污秽等)和人为的(设计、制造、安装和运行维护不良等)原因造成电力系统正常运行被破坏。它包括相间绝缘破坏造成两相或三相短路故障、相对地绝缘破坏造成单相或多相接地故障、一相或两相断线故障和非全相运行、同步发电机的低励磁或失磁、电力系统振荡、电压崩溃或频率崩溃,以及多种故障同时发生或相继发生而同时存在的复故障。

在各种类型的故障中,使故障的电力系统仍旧维持三相对称状态的故障称为对称故障。而使故障的电力系统三相之间不再能维持三相对称状态的故障,统称为不对称故障。不对称故障有单相接地、两相短路、两相短路接地、单相或两相断线和非全相运行。

2.2 电力系统故障可能对企业造成的影响

频率下降。在紧急状态下,发电机和负荷的功率严重不平衡,会引起电力系统频率突然大幅度下降,这将对用户用电设备造成重大影响,严重会影响设备出力和转动设备的转速,对产品生产的安全和质量产生影响。

电压下降。在紧急状态下,无功电源可能被突然切除,引起电压大幅度下降,甚至发生电压崩溃现象。这时,系统中大量电动机停止转动或甩掉负荷,用户的电气设备因电压降低而降低出力、温度升高。

电压波动或升高出现不稳定问题。使用户的变压器、电动机等用电设备受电压波动而发生绝缘击穿故障。

2.3 电气设备故障

因设备长期运行,绝缘老化,或因设备质量低劣,绝缘强度不够,被正常电压击穿,导致设备绝缘被过电压击穿而发生短路事故。还有是因为小动物所造成的事故,因人为原因误操作或检修失误所造成短路事故。

常见的电气设备故障主要有:短路、接地、过负荷和超温。

3 电气故障的特点

电气故障与其他设备故障 (如机械故障)相比,具有许多不同的特点。

3.1 电的不可见性

一个物体是否带电,虽然可以从电转换成声、光、机械运动等宏观现象看到,但在许多情况下,物体是否带电,肉眼是分辨不清的。例如,水在管道里流通,人们总是能感觉到的。但电流在导线中流通,则不能直接感觉到。这样,电气装置出了故障,其故障具有很大的隐蔽性,这也为查找故障带来了很大的困难。

3.2 电的传播速度极快

众所周知,电流或电信号在导线中的传播速度近于光速。因此,电气故障发生后,电能释放极快。大多数电气故障往往在瞬时发生和发展,以至于酿成灾祸。这样突然性故障的发生,更为电气故障的预防带来了困难。

3.3 电气故障形式集中,原因多样

例如,某电动机装置出现故障,不论是什么情况,最集中的表现是电动机不能运行,但故障处不一定是在电动机,而可能是电源故障,也可能是电路故障等等。也就是说,同一种故障形式,故障的原因是多种多样的。这样,也给查找故障带来了困难。

3.4 故障区域性广

一种电气装置能实现某种功能,但其元件的分布区域可能很广。例如,某水泵电动机安装地点在水源附近的水泵房,但水泵电动机的供电电源在配电房,而水泵电动机的控制(启动和停止)则在远离配电室和水泵房的控制室。这就决定了水泵电动机的故障区域在一个较广的范围内,这给查找电气故障带来了困难。

3.5 电力系统故障产生的原因

据统计,导致电气事故发生的排序,第一是人为误操作引起的事故,包括检修失误所引起的事故,占40%以上;第二是由小动物引起的事故,占30%左右;第三是雷电和操作过电压占20%左右;第四是设备问题和自然灾害,占10%。所有电气事故中瞬时故障的比例居高,为50%以上,而且低压设备故障多于高压设备。

3.6 电气设备故障的原因

机械损伤:直接受外力损伤,如振动、热胀冷缩等引起绝缘损坏等。

绝缘受潮:因维护或施工不当使水分侵入。

绝缘老化。

护层腐蚀。

过电压、雷击或其他过电压使绝缘击穿。

过热、过载或散热不良,使绝缘老化击穿。

材料本身缺陷。

3.7 电气设备故障产生的特点分类

开路故障,高阻故障,低阻故障,闪络故障。

4 查找故障的一般方法及步骤

确定故障部位是查找电气故障的最终目的和结果。确定故障部位可以理解成确定装置的故障点,如短路点、元件损坏的部位,也可以理解成确定某些运行参数的变异,如电压波动、三相不平衡等。

确定故障部位是在对故障现象进行周密的考察和细致分析的基础上进行的。在这一过程中,往往采用多种手段和方法。

4.1 直接感知

有些电气故障可以通过人的手、眼、鼻、耳等器官,采用望、摸、看、闻、听、问、切等手段及步骤,直接感知故障设备异常的温升、振动、气味、响声等,确定设备的故障部位。

4.2 仪器检测

若电气故障不能靠人的直接感知来确定部位,可借助各种仪器仪表,对故障设备的电压、电流、功率、频率、阻抗、绝缘值、温度、转速参数等进行测量来确定故障部位。

例如,通过测量绝缘电阻、吸收比、介质损耗等,来判断电气设备是否受潮。通过测量直流电阻,确定长距离线路的短路点、接地点。

4.3 试探法

在确保设备安全的情况下,可以通过一些试探的方法确定故障部位。例如通电试探或强行使某些继电器动作等,以发现和确定故障部位。

5 故障点的查找手段及方法

5.1 观察和调查故障现象

电气故障现象是多种多样的。例如:同一类故障可能有不同的故障现象,不同类型故障可能是同种故障现象,这种故障现象的同一性和多样性,给查找故障带来了复杂性。

但是,故障现象是查找电气故障的基本依据,是查找电气故障的起点,因而要对故障现象仔细观察分析,找出故障现象中最主要的、最典型的方面。搞清楚故障发生的时间、地点、环境等等。

5.2 分析故障原因

根据故障现象,分析故障原因,是查找电气故障的关键。分析的基础是电工基本理论,是对电气装置的构造、原理、性能的充分理解,是与故障实际的结合。某一电气故障产生的原因可能很多,重要的是在众多原因中找出最主要的原因。

5.3 确定故障的部位

确定故障部位是查找电气故障的最终目的和结果。确定故障部位可理解为确定装置的故障点。如短路点、损坏元件等,也可理解为确定某些运行参数的变异,如电压波动、三相不平衡等。

确定故障部位是在对故障现象进行周密的考察和细致分析的基础上进行的。在这一过程中,往往要采用多种手段和方法。

常用的方法如下:直接感知、仪器检测、类比法及试探法等。

在完成上述工作过程中,实践经验的积累起着重要的作用。

6 电气设备维修的十项原则

6.1 先动口然后再动手

对于有故障的电气设备,不要急于动手,应先询问产生故障的前后经过及故障现象。对于生疏的设备,还要先熟悉电路原理和结构特点,遵守相应规则。拆卸前要充分熟悉每个电气部件的功能、位置、连接方式以及与周围其他元器件的关系,在没有组装图的情况下,应一边拆卸,一边画草图,并记上标记。

6.2 先外部后内部

应先检查设备有无明显裂痕、缺损,了解其维修史、使用年限等,然后再对设备内部进行检查。拆前应排除周边的故障因素,确定为设备内故障后才能拆卸。否则,盲目拆卸,有可能将设备越修越坏。

6.3 先机械后电气

只有在确定机械零件无故障后,再进行电气方面的检查。检查电路故障时,应利用检测仪器寻找故障部位,确认无接触不良后,再有针对性地查看线路与机械的运作关系,以免误判断。

6.4 先静态后动态

在设备未停电时,判断电气设备的按钮、接触器、热继电器以及熔丝的好坏,从而判断故障的所在。

通电试验,听其声、测量参数、判断故障,最后进行维修。如在电动机缺相时,若测量三相电压值无法判断,就应该听其声、单独测量每一相的对地电压,方可判断是哪一相缺损。

6.5 先清洁后维修

对污染较严重的电气设备,先对其按钮、接线点、接触点进行清洁,检查外部控制键是否失灵。许多故障都是由脏污及导电尘埃 (或尘块) 引起的,一旦清洁,故障往往会排除。

6.6 先电源后设备

电源部分的故障率在整个故障设备中占的比例很高,因此先检修电源,往往可以收到事半功倍的效果。

6.7 先普遍后特殊

因装配配件质量或其他设备故障引起的故障,一般占常见故障的50%左右。电气设备的特殊故障多为软故障,要靠经验和仪表测量和维修。

6.8 先外围后内部

先不要急于更换损坏电气部件,在确认外围设备电路正常后,再考虑更换损坏的电气部件。

6.9 先直流后交流

检修时,必须首先检查直流回路静态工作点,然后检查交流回路动态工作点。

6.10 先排除故障后调试设备

对于调试和故障并存的电气设备,应先排除故障,再进行调试,调试必须在电气线路正常的前提下进行。

摘要：分析了常用电气设备故障诊断方法。包括电气设备故障的种类及特点,查找电气故障的方法及手段,电气设备维修的十项基本原则等。