機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷是同一學(xué)科的兩個(gè)不同層次， 它們既有聯(lián)系又 有區(qū)別，為了方便起見(jiàn)統(tǒng)稱為機(jī)械設(shè)備故障診斷。
機(jī)械設(shè)備故障診斷是識(shí)別機(jī)械設(shè)備(機(jī)器或機(jī)組)運(yùn)行狀態(tài)的一門(mén)綜合應(yīng)用科學(xué)和技術(shù)，它主要研究機(jī)械設(shè)備 運(yùn)行狀態(tài)的變化在診斷信息中的反映。具體來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)測(cè)取設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài) 信號(hào)，并結(jié)合其歷史狀況對(duì)所測(cè)取的信號(hào)進(jìn)行處理、分析、提取特征，從而定量診斷(識(shí)別)機(jī)械設(shè)備及其零部件的運(yùn)行狀態(tài)(正常、異常、故障) ，再進(jìn)一步 預(yù)測(cè)設(shè)備未來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)， 最終確定需要采取何種必要的措施來(lái)保證機(jī)械設(shè)備取 得最優(yōu)的運(yùn)行效果。
主要內(nèi)容包括對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、診斷(識(shí)別)和預(yù)測(cè)三個(gè)方面。 其中，狀態(tài)監(jiān)測(cè)也被稱為簡(jiǎn)易診斷，一般是通過(guò)測(cè)定設(shè)備的某些較為單一的特征 參數(shù)(如：振動(dòng)、溫度、壓力等)來(lái)檢查設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，再根據(jù)特征參數(shù)值與門(mén) 限值之間的關(guān)系來(lái)確定設(shè)備當(dāng)前是處于正常、異常還是故障狀態(tài)。如果對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期或連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，就可以獲得設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變化的趨勢(shì)和規(guī)律，據(jù)此就 可以預(yù)報(bào)設(shè)備的未來(lái)運(yùn)行發(fā)展趨勢(shì)，也就是人們常說(shuō)的趨勢(shì)分析。診斷(識(shí)別)則不僅要掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)，更重要的是查找產(chǎn) 生故障的原因，識(shí)別、判斷故障的嚴(yán)重程度，為科學(xué)檢修指明方向。
這就是人們常說(shuō)的精密診斷，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與設(shè)備故障診斷可以從以下兩個(gè)方面來(lái)理解。
一、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的基本環(huán)節(jié)
基本環(huán)節(jié)可分為狀態(tài)監(jiān)測(cè)、分析診斷和治理預(yù)防。
轉(zhuǎn)軸、軸承、齒輪是組成設(shè)備傳動(dòng)鏈的三大組件，用振動(dòng)法進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷時(shí)，可用電渦流位移傳感器在盡量靠近軸承的平面內(nèi)相互垂直的兩個(gè)方向上，測(cè)量轉(zhuǎn)軸的徑向振動(dòng)，在靠近轉(zhuǎn)軸端面處測(cè)量其軸向位移；也可用加速度傳感器或速度傳感器在軸承座底部或側(cè)面測(cè)量機(jī)殼(軸承座)的水平、垂直和軸向振動(dòng)。通過(guò)對(duì)特征信號(hào)的監(jiān)測(cè)、采集、記錄、分析處理及數(shù)據(jù)或圖譜顯示，對(duì)照判斷標(biāo)準(zhǔn)和參考圖譜，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)識(shí)別，并作出診斷結(jié)論。根據(jù)該結(jié)論選擇巡回檢測(cè)、監(jiān)護(hù)運(yùn)行或停機(jī)檢修，對(duì)已確診原因、部位和危險(xiǎn)程度的設(shè)備故障，可采取調(diào)整、檢修、更換等措施，防止類似故障再發(fā)生。
二、監(jiān)測(cè)與診斷的方法技巧
1.概念清晰
異常振動(dòng)往往標(biāo)志著故障，欲根據(jù)提取的振動(dòng)信號(hào)特征識(shí)別故障，就必須緊緊圍繞時(shí)間、頻率(轉(zhuǎn)速)、周期、相位、振幅(能量)等參量進(jìn)行分析。
工程上遇到的多為動(dòng)態(tài)信號(hào)，其幅值隨時(shí)間變化。動(dòng)態(tài)信號(hào)又可分為確定性的周期信號(hào)(簡(jiǎn)諧信號(hào)、復(fù)雜周期信號(hào))和非周期信號(hào)(準(zhǔn)周期信號(hào)、瞬變信號(hào))、非確定性的平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)(各態(tài)歷經(jīng)信號(hào)、非各態(tài)歷經(jīng)信號(hào))和非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)，這些信號(hào)與振動(dòng)一一對(duì)應(yīng)，并與故障關(guān)系密切。
振動(dòng)有四種分類方法。一是按振動(dòng)實(shí)質(zhì)的動(dòng)力學(xué)分類法，可分為強(qiáng)迫振動(dòng)、瞬態(tài)振動(dòng)、自激振動(dòng)、參變振動(dòng)；二是粗略估計(jì)故障部位的按振動(dòng)頻率高低分類法；三是根據(jù)信號(hào)特點(diǎn)區(qū)分出各種振動(dòng)特征，并能對(duì)譜圖特點(diǎn)作出理論說(shuō)明的分類法；四是振動(dòng)系統(tǒng)的特征(線性振動(dòng)、非線性振動(dòng))分類法。
例如，轉(zhuǎn)子不平衡和不對(duì)中故障產(chǎn)生簡(jiǎn)諧振動(dòng)，這種在離心力作用下的振動(dòng)屬于強(qiáng)迫振動(dòng)；當(dāng)齒輪箱或機(jī)組同時(shí)存在幾個(gè)轉(zhuǎn)子不平衡或不對(duì)中故障時(shí)，產(chǎn)生復(fù)雜周期振動(dòng)；滾動(dòng)軸承元件損傷故障被激發(fā)導(dǎo)致的衰減振動(dòng)，屬于準(zhǔn)周期振動(dòng)；齒輪斷齒、轉(zhuǎn)子摩擦等故障則產(chǎn)生撞擊的瞬態(tài)振動(dòng)。
2.思路明確
(1)了解測(cè)試對(duì)象的原理，結(jié)構(gòu)及運(yùn)行狀況。監(jiān)測(cè)診斷前，應(yīng)確認(rèn)被測(cè)對(duì)象是旋轉(zhuǎn)機(jī)械還是往復(fù)機(jī)械，是滑動(dòng)軸承還是滾動(dòng)軸承，機(jī)組傳動(dòng)鏈構(gòu)成，以及是否存在外來(lái)激勵(lì)；了解被測(cè)對(duì)象的運(yùn)行狀況及其故障歷史，估計(jì)可能出現(xiàn)的故障及其部位，哪些參數(shù)變化最為敏感。
(2)估計(jì)被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)類型、振級(jí)和可能產(chǎn)生的最低、最高頻率，計(jì)算故障頻率，確定分析頻帶;根據(jù)機(jī)組結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件，選定傳感器及儀器或監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)。例如滑動(dòng)軸承可采用非接觸式電渦流位移傳感器，滾動(dòng)軸承則采用速度或加速度傳感器。
(3)選用適宜的監(jiān)測(cè)診斷參數(shù)。位移d對(duì)低頻信號(hào)(100Hz以下)非常敏感，反映了質(zhì)點(diǎn)工作位置的變化程度，可監(jiān)測(cè)位能對(duì)設(shè)備的破壞；速度V對(duì)中頻信號(hào)(1kHz以下)非常敏感，反映了質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的快慢，可監(jiān)測(cè)動(dòng)能對(duì)設(shè)備的破壞；加速度a對(duì)高頻信號(hào)(I kHz以上)非常敏感，反映了質(zhì)點(diǎn)受力變化，可監(jiān)測(cè)沖擊力對(duì)設(shè)備的影響。雖然數(shù)學(xué)上三個(gè)量可以相互轉(zhuǎn)換，實(shí)際測(cè)試中則應(yīng)依據(jù)各自適宜的頻率合理選用。
(4)繪制機(jī)組測(cè)點(diǎn)示意圖、測(cè)試報(bào)告表。
(5)檢查測(cè)試系統(tǒng)，確定傳感器安裝位置。
(6)對(duì)實(shí)測(cè)的振動(dòng)特征數(shù)據(jù)和圖譜，用判斷標(biāo)準(zhǔn)或參考圖譜反復(fù)對(duì)比、分析，從振動(dòng)機(jī)理上逐項(xiàng)排除與故障無(wú)關(guān)的因素后，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)感官診斷經(jīng)驗(yàn)作出診斷結(jié)論。
(7)采用對(duì)應(yīng)的治理預(yù)防措施，以消除隱患或故障。
3、方法得當(dāng)
如果有僅能顯示振動(dòng)幅值(或能量)大小的簡(jiǎn)易診斷儀器，應(yīng)根據(jù)傳感器的頻響范圍選擇最優(yōu)的安裝方式，選好測(cè)點(diǎn)并做標(biāo)記。要辨知儀器上顯示振動(dòng)幅值大小是哪種參數(shù)(加速度、速度、位移)，有無(wú)分檔量程(低通、高通、帶通)及其用途，能否顯示有量綱(或無(wú)量綱)的診斷參數(shù)值或分貝值等。
利用這類儀器，可選用振幅值(有效值Xrms峰值Xr、均值萬(wàn))、趨勢(shì)圖、波形因數(shù)(峰值Xp，均值X)、波峰因數(shù)(峰值Xp、有效值 )、無(wú)量綱參數(shù)、沖擊脈沖等診斷法，對(duì)機(jī)組作出定性的簡(jiǎn)易診斷。
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