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TPM常见的机械故障诊断方法

来源/作者:TPM咨询服务中心 丨 发布时间:2017-10-05 丨 浏览次数:

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  (1)滚动轴承的机械故障诊断
  
  滚动轴承的失效形式:
  
  磨损失效--各元件相互摩擦或杂质进入产生磨损。
  
  疲劳失效--交变应力或润滑不良造成表面剥落、脱皮。
  
  断裂失效--热处理不良或冲击载荷造成碎珠或轴承套开裂。
  
  压痕失效--装配不当或过载冲击。
  
  旋转机械故障的30%由于轴承失效引起的,所以对轴承振动分析尤其重要,大量的旋转机械传动中滚动轴承是主要的传动支承形式之一。
  
  ①冲击脉冲法
  
  滚动轴承中的元件在旋转时受到载荷的作用发生脉冲振动,当轴承失效脉冲能量增加数十倍甚至百倍,因此脉冲能量的强弱代表滚动轴承的运行状态。主要的检测仪器是冲击脉冲仪。测量单位为分贝dB。
  
  0~20dB--无损伤。
  
  20~35dB--有损伤,工作能力降低。
  
  35~50dB--有可见损伤,处于不良状态需检修。
  
  60dB--轴承处于破坏期。
  
  ②振动检测法
  
  滚动轴承在滚动状态下,产生的冲击脉冲是一种激振力,这种激振力就会产生振动。而检测振动信号比较容易,通过测定震动故障的频率,分析出振动成分,同时计算出滚动轴承各个元件的固有频率,加以比较判断,诊断滚动轴承单个元件的失效形式。
  
  (2)TPM管理培训公司对于齿轮的故障诊断
  
  据统计,齿轮失效引起的转动机械故障占10.3%,而齿轮箱的故障在齿轮故障中占60%以上。
 
机械故障诊断
机械故障诊断
  
  ①齿轮的常见主要故障
  
  轮齿断裂41%
  
  齿面划痕10%
  
  齿面疲劳31%
  
  齿面磨损10%
  
  其它8%
  
  ②齿轮故障诊断方法
  
  齿轮的信号比较复杂,在传递信号过程中经过的环节比较多,如信号由齿轮--轴--轴承--轴承座--测量点,高频信号在传递过程中大多丧失。齿轮故障诊断要借助于细致的信号分析技术,提取有效故障特征。
  
  采用的分析技术有功率频谱诊断法、细化频谱诊断法、倒频谱诊断法。通过计算机分析软件加以分析处理。
  
  (3)旋转机械的故障诊断
  
  旋转机械是机械设备中的主要的类型之一,涵盖的种类非常多,例如机床、泵类、电机、压缩机、汽轮机、车辆等等,还有由多个机械组成的整套机组,如电机+齿轮箱+压缩机;电机+齿轮箱+压缩机+蒸汽轮机+燃气轮机;另外有各种自动生产线。机械设备的大型化、连续化、自控化、高速、苛刻度高、结构复杂等的发展趋势,致使设备的管理难度越来越大,一旦发生停机故障就会造成巨大经济损失,甚至发生安全事故。为了早期发现设备故障,找出故障产生的部位,故障的恶化程度,预报故障的劣化趋势,所以设备的状态监测和故障诊断技术得到迅速发展,应用于工厂生产现场,取得大量的实际经验,伴随着诊断理论的开发,使设备故障诊断工程逐步形成一门新兴学科。
  
  状态监测和故障诊断技术的广泛应用,尤其是在线监测网络和计算机专家诊断系统,使故障能够得到早期预报和及时处理,避免了设备的突发性停车,减少企业的经济损失。当然监测及诊断设备价格昂贵,需要专业技术人材来运行和掌握,还要与电气、机械、自控、生产工艺等专业技术人员共同分析处理,加以综合判断,才能正确找出的故障原因和做出科学的决策。
  
  设备故障诊断技术的实施主要包括三个环节,一是信息的采集,二是信号的处理和转换,三是对设备的状态进行识别、判断和预报。
  
  ①信号的采集
  
  信息的采集是设备故障诊断的基础,故障信号的采集是通过振动传感器来实现。振动传感器是将机械振动量转换为电压信号。传感器的类型和安装,要根据被测机器的特点和监测需要确定。
  
  ②信号的确认
  
  机器在运行中,经常会出现报警信号,设备可能产生异常情况,也可能是仪表或检测探头失灵,因此要求对信号通过多种途径进行确认,如对仪器及线路进行检查,用信号对比的方法来确认信号的可信性。
  
  ③信号的预处理
  
  信号的预处理的目的在于提高信号的可靠性和数据的精度,其技术核心是提高信号的信噪比,即排除其他设备或部件的振动干扰,电气信号的干扰,噪音干扰和传感器失灵等。
  
  ④信号的变换
  
  由传感器拾取的振动信号包含了机器状态的大量信息,但是当振动比较复杂时,振动波形比较杂乱。通过信号处理技术,使其形象直观、清晰和大小分明。信号变换和处理技术根据需要分别按幅值、时间和频率域进行。
  
  ⑤常用的振动信号分析方法
  
  波形分析法--时间波形是最原始的振动信息,波形分析具有简捷和直观的特点,根据明显特征的波形,可对设备故障做出初步判断。
  
  轨迹分析法--旋转轴轴心相对于轴承座的运动轨迹,直观反映了转子瞬时运动状态,在正常情况下,轴心轨迹稳定,每次转动循环的轨迹基本上相互重合。如果轴心轨迹紊乱,形状和大小不断变化,说明转子运行状态不稳定。
  
  轴心位置分析--轴心在轴承中的位置以及偏位角是评判转子平稳性的重要参数。在正常工作状态下,润滑油的油楔压力将转子平稳托起。当轴承间隙过大或轴承严重磨损,轴心位置明显下沉。轴承润滑油的变化,轴承缺陷等故障,偏位角就会发生变化。
  
  频谱分析法--频谱分析是设备故障诊断中最常用的方法。频谱分析的目的就是将构成信号的频谱各种成分分解,以便识别产生振动的振源。首先分解频谱的构成,然后找出主振成分并进行分析,做频谱对比以发现异常状态,特别在分析和诊断过程中,不仅要注意各分量的绝对值的大小,还应注意振动的发展变化趋势,因为一些较小的频率成分甚至微弱的频率分量,可能增长很快,表明故障在发展。
  
  ⑥全息分析法
  
  频谱分析方法是现场设备故障分析采用很多的传统的分析方法,但是故障与谱图并不存在着一一对应的关系。全息谱将被忽略的相位信息充分加以利用,并对两个空间距离相距90°的传感器的信号进行集成处理。应用于大型机组的故障诊断,效果十分明显。
  
  ⑦机器的启动和停车过程分析
  
  在机器启动和停车的过程中,转子经历了各种转速和变化,其振动信号是转子系统对转速变化的响应,反映出转子动态特性和故障征兆,能获得平时难以得到的信息,所以起停过程分析是检测转子的一项重要工作。
  
  (4)常见的振动故障模式
  
  常见的振动引起的故障主要有以下几种:
  
  齿轮机械故障诊断;对轮不对中;轴瓦松动;电磁激振;参数激振;摩擦;转子不对中;热弯曲;初始弯曲;部件脱落;原始不平衡;轴瓦不稳定;气流激振;油膜震荡;半速涡动。

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