《故障诊断概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《故障诊断概述（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、设备故障诊断技术是七十年代以来，随着计算机和电子技术的飞跃发展，促进工业生产现代化和机器设备的大型化、连续化、高速化、自动化而迅速发展起来的一门新技术，也是一门以高等数学、物理、化学、电子技术、机电设备失效学为基础的新兴学科。它是现代化设备维修技术的重要组成部分，并且正在日益成为设备维修管理工作现代化的一个重要标志。设备故障诊断技术对确保机械设备的安全、提高产品质量、节约维修费用以及防止环境污染均起到重要作用。因此，在生产中运用现代设备故障诊断技术，可给企业带来巨大的经济效益。虽然这一技术的经济意义是多方面的，但归纳起来可以集中体现在两个方面，即突发故障的降低和维修费用的减少。1.关于突发故障
2、方面无论国内还是国外，在生产发展中都曾发生过一系列惊人的重大设备事故。这都给企业带来了极大的经济损失甚至政治影响。1979年美国三里岛核电站重大泄露事故发生，由于系统误判断，开关误操作、堆芯严重损坏，放射性物质外流，从而造成几十亿美元的经济损失，并因公害引起居民示威，迫使国会出面调解。1984年在印度博帕尔市，由美国联合炭化公司经办的博帕尔农药厂发生了甲基异氰酸脂压力失控，从出现裂纹的安全阀泄露出来，造成了两千人死亡及二十几万人中毒受害，最后迫使该市搬迁。1986年苏联基辅市切尔诺贝利核电站第四号机组发生事故，导致堆芯毁坏，部分放射性物质放入大气，厂房因爆炸和大火而部分倒塌。这是由于违章操作，
3、应急系统失效，最终造成了四号机长期埋葬以及严重的国际影响。以上几个典型案例都说明了由于一些单位缺乏对设备诊断的足够认识，因而措施不力，不能早期发现故障并使之得到控制，终于导致事故爆发。这种情况近年来在国内也同样存在。例如众所周知的大连某石油厂爆炸事故，河南某钢厂的电缆失火事故以及大同某电厂二号机组的飞车事故等，虽然不象1979年吉林某液化气站球罐破裂事故造成死32人，伤残50多人，直接损失600多万元，成为79年世界四大事故之一，但是也造成了很大的经济损失和生产影响。另外，据我国对年产30万吨合成氨和48万吨尿素化肥厂五大透平压缩机组的初步调查结果表明，仅1977年和1978年的不完全统计，机
4、械故障高达100多次，经济损失几个亿，相当于另办一个新厂的年产量收益。如果以上这些单位，认真推广和应用设备故障诊断技术，充分掌握设备运行现状，及时找出存在故障的部位和原因，以及科学地进行趋势分析，果断地采取有效措施，就完全可能及时防止重大设备事故的发生，也能将其危害限制在一定的范围内，从其可能产生的直接损失和间接损失中得到效益。据资料报道，美国的PEKRUL发电厂在IMEKO第三届国际会上曾介绍，该厂装机容量为100万千瓦，电费为0.015美元/度，年生产值为1亿美元，事故停机损失为15万美元/年，该厂共有50个部位要监测，共需投资20万美元，监测费用为1.5万美元/年，根据可靠性计算，整个系
5、统可能有14次事故停机，而决定采用诊断技术后有50%的事故能被检查出来，又有20%是假警报，每次事故停机平均需要3天时间检修，则该诊断系统能节约的费用B为：B=0.50.5143150，000（1-0.2）=1，260，000美元/年而诊断所需成本A则为：A=（200，000/10年折旧）+15，000=35，000美元/年则经济效益系数C为：C=B/A=1，260，000/35，000=36在我国虽然开展设备诊断的时间不长，但也取得了一些显著的效果。例如辽化从法、意、西德引进的大型机组，在试车初期发生多起振动故障，并曾先后损坏过三个离心压缩机转子，不能投入运行，后经故障诊断和振动分析，终于解
6、决了问题，又如过去铁路系统曾存在大量的燃轴事故，影响了铁路运输，后来运用红外技术，从1979年到1986年共发现和防止了车辆燃轴达291万件，1986年与1978年相比，这类事故减少了14倍，按经济效益计算等于每年为铁路增加车辆43万次，相当于增加运输收入2亿多元。以上事实说明开展和应用设备故障诊断技术对保证生产发展，防止设备事故是可以取得显著效益的。 2.关于维修费用方面在人类生产发展史上，设备维修体制的发展经历了从不定期到定期，又到不定期这样几个阶段，它反应了如何获得经济效益的事实。事后维修方式时代对发生事故难以预料，并往往会造成设备的严重损坏，既不安全而且又延长了检修时间，修理费用反而加
7、大。计划维修是建立在设备故障率的统计分析基础上的，其检修期远远小于最短故障期，因此可以保证不会出现设备损坏的严重故障，但是往往要使还能运行一段时间的设备停下检修，既减少了产量又增加了维修费用，造成所谓过剩维修，这对于现代化大型连续生产企业，其不合理是明显的。这种过剩维修所造成的经济损失可从辽化的统计予以说明，由于该公司过去按规定每年必须停车大修一次，致使 生产要少收入利润4，000万元左右，大修耗资4，270万元，总计为8270元，而国外同类企业每34年才维修一次，相比之下，过剩维修的损失是极其可观的。而以状态监测为基础的预知维修，是不规定检修周期，但是要定期或连续地对设备进行状态监测，并根据
8、状态监测和故障诊断的结果，查明设备有无劣化或故障征兆，再安排在必要时进行修理。它能在设备失效前检测和诊断出所存在的故障，并可较准确地估计出连续运行的可靠时间，因而设备使用寿命最长，意外停机事故最少，还有因过剩维修受到控制，从而减少了备件消耗和维修工作量，也可防止因检修而出现的人为故障，从而最终导致使维修费用最低。根据美国国家统计局提供的资料，1980年美国工业设备维修化掉2460亿美元，其中约750亿美元是由于过剩维修而造成的浪费，约占当年美国税收的十分之一。当世界其他各国认识到设备故障诊断技术的重要作用，并在企业中实行状态监测维修后，也同样取得了很大的经济效益。例如：英国：政府对2000家工
9、厂进行调查的结果表明，设备管理采用故障诊断技术后，每年可节约维修费用3亿半镑，而用于诊断技术的投资费用为0.5亿镑，直接收益为2.5亿镑，诊断技术投资与获利1：5，某些工厂投资和获利之比高达1：17。日本：新日铁公司采用诊断技术后，每年维修费用降低10%，获净利200亿日元。企业采用诊断技术后，设备停机时间平均下降50%，事故率下降75%，维修费用下降2550%，日本还推荐100亿日元的设备要配备1亿日元的诊断系统。加拿大：某造纸厂在机械设备管理中采用了诊断技术后，仅在一年半时间中，即降低损失81%，净收益500万美元。丹麦：一个化工厂采用状态监测维修后，使维修工作量247台减到14台，一个炼
10、油厂把电机的维修费下降了75%，一个造纸厂实行状态监测的第一年就节约25万美元，而支付的监测设备费还不到节约费用的10%。国内设备管理中采用诊断技术工作起步较晚，但也有许多成功的例子，概括地讲，应用诊断技术，实行以状态监测为主的维修制度有以下优点：（1）避免过剩维修，防止因不必要的拆卸使设备精度降低，延长设备寿命（2）减少维修时间，提高生产效率和经济效益。（3）减少和避免重大事故发生，故不仅能获得巨大经济效益，而且能获得很好的社会效益。（4）降低维修费用综上所说，我们可以得出结论，对于现代化设备来说，不出故障是很难做到的，问题在于早期发现，防患于未然，而以时间为基础的定期维修方式必然要过渡到以
11、状态为基础的状态监测维修制度。因为按状态维修产生的经济效益是十分惊人的，有无形的财富和被遗忘的利润之称一、 概述机械故障诊断学是一门近二十年内发展起来的新学科，是现代化设备维修技术的重要组成部分，并且正在日益成为设备维修管理工作现代化的一个重要标志。此项技术的应用主要是对确保机械设备的安全，提高产品质量，节约维修费用以及防止环境污染起着很重要的作用。在机械故障设备的的状态监测和故障诊断技术中有多种方法可使用。例如振动监测技术、油液分析技术、红外测温技术、声发射技术、无损检测技术等。其中振动监测技术是普遍采用的基本方法，因为振动的理论和测量方法都比较成熟，且简单易行。另外，据统计，机械故障90%
12、可以从振动测量中检测出来。振动测量和信号分析一直是作为预知维修的主要手段，各行业设备部门要开展这项工作一般都是从这二方面起家的。 振动监测技术就是对设备的振动信号进行检测、分析处理，故障识别和预报的一种技术。二、 简易诊断与精密诊断设备的状态监测技术是指对设备（部件、零件）的某些特征参数进行测试，并根据所得测定值与规定的正常值来作比较以判断设备的工作状态是否正常或异常（存在故障），也称为简易诊断。设备故障诊断技术则不仅要对机器设备的状态是否正常作出判断，更重要的是对机器故障的原因、部位及严重程度作出估计。故称为精密诊断。目前比较普及的还是简易诊断（状态监测），而精密诊断真正用于生产还是少数，而
13、且主要用于高精尖设备上。这一状况欧美和日本都一样，具有普遍性。这表明简易诊断比较成熟，简便易行，而精密诊断还属于一种开发性技术，尚不够成熟。另外精密诊断的费用也比较高，需要精密的仪器，要由经过专门训练的工程师来进行，所以只在重要的设备上进行。这一点对我国开发推广诊断技术时值得注意。当前应该把重点放在普及简易诊断或状态监测上。同时积极开发精密诊断技术，使它尽快达到使用水平。据有关资料统计，利用简易诊断仪器可以解决设备运行中50%的故障。由此可见，简易诊断在设备管理与维修中的重要作用。以日本新日铁公司为例，看设备诊断技术在设备管理与维修中的应用：（图1）新日铁认为：在大型钢铁联合企业中，为确保全系
14、统设备的正常运行，有两项技术必须实行。一是有效地监视机器状况，即设备监测技术。二是精确的诊断方法。即：精密诊断技术。1.设备监测技术。这类技术应满足如下要求能迅速地对各种类型的机械进行测量 能进行现场结论 经济,使用方便目前，新日铁在这方面已开发出了一系列的硬件，专门用于钢铁联合企业中的各类设备，新日铁把用于设备监测技术的硬件分为三类： （1） 第一类是供日常检查人员随身携带使用的，能定量显示结果的各种小型仪器。譬如：机器检测器，油膜检测器，小型测振仪、马达检测器，声发射裂纹检测器等。（2） 第二类是监视仪表，通常是安装在现场的，可进行自动数据采样，自动数据记录与作为倾向管理的图谱相对照，异常
15、情况判别图谱显示等等，譬如：旋转机械监视仪，压缩机监测仪，热轧机监视仪等。（3） 第三类是数据控制系统,这需要第一类仪器测量得到的数据作为输入才能进行工作。可自动处理大量测量数据，并记录，储存与控制图谱相对照，发出控制信号等2.精密诊断技术当通过使用设备监测技术进行测量，与作为倾向管理的图谱或数值相比较之后，当指出已存在故障或者是预测可能发生故障时，有必要进行精密诊断，通过精密诊断，不仅要确定故障是否的确存在，并且，当存在故障时，还需诊断出它的位置，原因及程度，新日铁认为：这类技术必须由专门的、称为精密诊断检查的技术人员来进行，在这方面，新日铁近几年来也开发出了二类仪器： （1） 一类是专门用的仪器，主要是用于旋转机械的，这类仪器通常必须配合各种软件技术（譬如：参照诊断手册，振动严重性判据等）进行使用，同时结合设备状况进行分析、判断，譬如：旋转机械自动诊断系统，自动平衡仪，声发射裂纹分析仪等。（2） 另一类是通用仪器，用于状态诊断的测量及分析的仪器。譬如：信号记录仪，信号分析仪，传递函数分析仪等。由“设备监测技术”和“精密诊断技术”这大类技术就构成了新日铁的设备状态诊断系统如图2所示。三、 概述振动测量在机器状态监测中的应用1. 测量方法的进步
