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機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷 版權(quán)信息
- ISBN:9787030409003
- 條形碼:9787030409003 ; 978-7-03-040900-3
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數(shù):暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷 內(nèi)容簡介
本教材將圍繞著國家教育部"很好工程師教育培養(yǎng)計劃",面向工業(yè)界、面向世界、面向未來,著力解決高等工程教育中的實踐性和創(chuàng)新性問題。項目展開與實施將參照靠前通行標(biāo)準(zhǔn)、堅持產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,以培養(yǎng)造就創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)企業(yè)發(fā)展需要、高素質(zhì)的設(shè)備監(jiān)測診斷工程技術(shù)人才為目標(biāo);與生產(chǎn)實踐緊密合作,為高等工程教育從封閉的校內(nèi)培養(yǎng)走向開放的校企合作培養(yǎng)模式積累經(jīng)驗,并在教育理念、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式上進(jìn)行研究與探索。
機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷 目錄
序
前言
緒論 1
**章 振動原理 3
**節(jié) 基本運(yùn)動(Ⅰ級) 3
第二節(jié) 定義和術(shù)語 5
第三節(jié) 向量和調(diào)制(Ⅲ級) 17
第二章 數(shù)據(jù)采集 20
**節(jié) 簡介 20
第二節(jié) 信號的類型 20
第三節(jié) 數(shù)據(jù)采集的基本原理 21
第四節(jié) 模入信號的連接方式 23
第五節(jié) 數(shù)據(jù)采集(DAQ)卡 26
第六節(jié) 數(shù)據(jù)采集軟件 29
第七節(jié) 傳感器(Ⅰ級) 30
第三章 信號處理 39
**節(jié) 峰值、均方根值檢測(Ⅳ級) 39
第二節(jié) 模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換(Ⅳ級) 39
第三節(jié) 模擬采樣與采樣定理(Ⅱ級) 41
第四節(jié) 濾波技術(shù)(Ⅱ級) 44
第五節(jié) 快速傅里葉變換(Ⅲ級) 45
第六節(jié) 快速傅里葉變換的應(yīng)用(Ⅰ級) 46
第七節(jié) 時間窗函數(shù)(Ⅱ級) 47
第八節(jié) 降噪(Ⅳ級) 48
第九節(jié) 動態(tài)范圍(Ⅱ級) 51
第十節(jié) 頻譜圖像(Ⅲ級) 51
第四章 狀態(tài)監(jiān)測 55
**節(jié) 計算機(jī)數(shù)據(jù)庫建立和維護(hù)(Ⅲ級) 55
第二節(jié) 設(shè)備評價與優(yōu)先次序排列(Ⅱ級) 56
第三節(jié) 監(jiān)測方案設(shè)計(Ⅱ級) 57
第四節(jié) 報警設(shè)置(Ⅲ級) 59
第五節(jié) 基線評估、趨勢分析(Ⅱ級) 61
第六節(jié) 巡檢路徑規(guī)劃(Ⅱ級) 62
第七節(jié) 可選用的技術(shù)(Ⅲ級) 63
第八節(jié) 故障狀態(tài)識別(Ⅰ級) 67
第五章 故障分析 68
**節(jié) 譜分析、諧波、邊帶(Ⅱ級) 68
第二節(jié) 質(zhì)量不平衡(Ⅱ級) 71
第三節(jié) 不對中(Ⅱ級) 74
第四節(jié) 機(jī)械松動(Ⅱ級) 80
第五節(jié) 軸承故障(Ⅱ級) 83
第六節(jié) 電動機(jī)故障(Ⅱ級) 90
第七節(jié) 齒輪箱故障(Ⅱ級) 94
第八節(jié) 一般故障識別(Ⅰ級) 102
第九節(jié) 轉(zhuǎn)軸彎曲的故障機(jī)理與診斷 108
第十節(jié) 喘振機(jī)理與診斷 109
第六章 修復(fù)措施 111
**節(jié) 軸系對中(Ⅱ級) 111
第二節(jié) 現(xiàn)場平衡(Ⅱ級) 117
第三節(jié) 更換機(jī)器部件(Ⅲ級) 123
第四節(jié) 隔振及阻尼(Ⅲ級) 138
第五節(jié) 共振控制(Ⅲ級) 143
第六節(jié) 基本維修運(yùn)作(Ⅰ級) 143
第七章 常用設(shè)備基本知識 152
**節(jié) 電動機(jī)、發(fā)電機(jī)及電動機(jī)拖動(Ⅰ級) 152
第二節(jié) 泵類、風(fēng)機(jī)(Ⅰ級) 153
第三節(jié) 蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)(Ⅱ級) 155
第四節(jié) 壓縮機(jī)(Ⅰ級) 157
第五節(jié) 軋鋼機(jī)、造紙機(jī)(Ⅰ級) 158
第六節(jié) 齒輪、齒輪箱(Ⅰ級) 161
第七節(jié) 滑動軸承(Ⅱ級) 163
第八節(jié) 滾動軸承(Ⅱ級) 164
第九節(jié) 聯(lián)軸器、皮帶(Ⅱ級) 166
第八章 驗收與測試 172
**節(jié) 測試方法(Ⅱ級) 173
第二節(jié) 技術(shù)指標(biāo)(Ⅱ級) 180
第三節(jié) 驗收報告(Ⅱ級) 181
第九章 設(shè)備的測試 185
**節(jié) 錘擊試驗(Ⅱ級) 185
第二節(jié) 瞬態(tài)分析(Ⅲ級) 186
第三節(jié) 傳遞函數(shù)(Ⅳ級) 187
第四節(jié) 阻尼評估(Ⅳ級) 188
第五節(jié) 兩通道信號互相關(guān)性(Ⅳ級) 188
第六節(jié) 模態(tài)分析(Ⅳ級) 188
第七節(jié) 扭轉(zhuǎn)振動(Ⅳ級) 197
第八節(jié) 沖擊脈沖測試 199
第十章 參考標(biāo)準(zhǔn)(Ⅱ級) 202
**節(jié) 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件 202
第二節(jié) 振動評價準(zhǔn)則 204
第十一章 作出報告及編寫文件(Ⅱ級) 214
**節(jié) 作出報告及編寫文件的要求 214
第二節(jié) 作出報告及編寫文件的內(nèi)容 214
第三節(jié) 作出報告及編寫文件的格式 215
第四節(jié) 做出報告及編寫文件的管理 215
第五節(jié) 狀態(tài)監(jiān)測與振動診斷工作的任務(wù) 215
第六節(jié) 狀態(tài)監(jiān)測報告(Ⅱ級) 216
第七節(jié) 振動診斷報告(Ⅱ級) 216
第十二章 故障嚴(yán)重程度確定(Ⅱ級) 224
**節(jié) 基本概念 224
第二節(jié) 振動烈度測量 226
第三節(jié) 振動烈度評價準(zhǔn)則 227
第四節(jié) 振動烈度指標(biāo)的故障判斷應(yīng)用實例 229
第十三章 轉(zhuǎn)子/軸承動力學(xué)(Ⅳ級) 232
**節(jié) 轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性 232
第二節(jié) 滑動軸承動力學(xué)特性 236
第三節(jié) 轉(zhuǎn)子不平衡振動機(jī)理與診斷 241
參考文獻(xiàn) 244
機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷 節(jié)選
緒論 1. 設(shè)備診斷技術(shù) 所謂設(shè)備診斷技術(shù),就是在設(shè)備運(yùn)行中或在基本不拆卸全部設(shè)備的情況下,掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),判定產(chǎn)生故障的部位和原因,對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行整治、控制、校正和修復(fù),并預(yù)報預(yù)測設(shè)備未來狀態(tài)的技術(shù)。 應(yīng)用設(shè)備診斷技術(shù)的目的: (1) 保障設(shè)備安全,防止突發(fā)故障; (2) 保障設(shè)備精度和工作效率,提高產(chǎn)品質(zhì)量; (3) 實施狀態(tài)維修,節(jié)約維修費(fèi)用; (4) 避免設(shè)備事故造成的環(huán)境污染; (5) 給企業(yè)帶來大的經(jīng)濟(jì)效益; (6) 實現(xiàn)設(shè)備閉環(huán)管理。 設(shè)備診斷技術(shù)的實施一般分為兩個層次,即簡易診斷和精密診斷。工廠的設(shè)備故障多數(shù)可以通過簡易診斷予以確定,因此它是設(shè)備診斷工作的基礎(chǔ),只有當(dāng)簡易診斷難以確診時,才采用精密診斷。 2. 設(shè)備維修體制發(fā)展的幾個階段 故障維修:故障維修是讓設(shè)備運(yùn)行直至出現(xiàn)故障時,才停機(jī)進(jìn)行維修的一種維修方式。其特點是:“不壞不修,壞了再修”。 定期維修:定期維修是按照預(yù)定的時間間隔或檢修周期,實行計劃修理的一種維修方式。其特點是:當(dāng)設(shè)備運(yùn)行到達(dá)計劃規(guī)定的時間(或是產(chǎn)量等指標(biāo)時)便進(jìn)行強(qiáng)制性維修。 預(yù)測維修:預(yù)測維修是對設(shè)備的測試結(jié)果進(jìn)行分析處理后,證明有必要時才安排檢修的一種方法。其特點是:在狀態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)上,根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實際劣化的程度以決定維修時間和規(guī)模。 可靠性維修:是以可靠性為中心來組織維修的一種科學(xué)管理策略。其特點是:按照以*小資源消耗保證設(shè)備固有的可靠性和安全性的原則,用系統(tǒng)性(邏輯決斷)的方法確定設(shè)備預(yù)防性維修要求的過程,是目前國際通用的確定設(shè)備預(yù)防性維修方法。 測量是基礎(chǔ)性的工作,是掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)**手資料。測量參數(shù)的選擇需要與設(shè)備監(jiān)控的參數(shù)和內(nèi)容緊密關(guān)聯(lián),選擇*能反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)好壞的指標(biāo)。選用何種傳感器,選擇在何處測量取證,選擇測量的間隔長短,選擇以何種參數(shù)來分析、描述與診斷,都關(guān)系著分析診斷的清晰程度和準(zhǔn)確性,甚至將幾種測量分析方法綜合起來應(yīng)用。 分析是對測量獲得的信息作某種處理,例如振動的時頻域分析,將設(shè)備可能出現(xiàn)的故障特性揭露無疑。只有這樣才能做出診斷和維修的決策。 **章 振動原理 **節(jié) 基本運(yùn)動(Ⅰ級) 各種機(jī)器設(shè)備在運(yùn)行中,都不同程度地存在振動,這是運(yùn)行機(jī)械的共性。然而,不同的機(jī)器,或同一臺機(jī)器的不同部位,以及機(jī)器在不同的時刻或不同的狀態(tài)下,其產(chǎn)生的振動形式又往往是有差別的,這又體現(xiàn)了設(shè)備振動的特殊性。我們可以從不同的角度來考察振動問題,因此,對振動進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆诸悾沁M(jìn)行設(shè)備故障診斷很重要的一個步驟,常把機(jī)械振動分成以下幾種類型。 一、按振動規(guī)律分類 這種分類法,能清晰地區(qū)分各種振動特征,并能對各種頻譜圖特點作出理論上的說明。比如,根據(jù)頻譜譜線是離散型還是連續(xù)型的,就能清晰地區(qū)分出振動故障是周期性的(如轉(zhuǎn)子不平衡、軸系不對中)還是非周期性的(如啟/停車的瞬變過程、沖擊、隨機(jī)干擾等)。再如,原先的線型譜突然變成連續(xù)譜(現(xiàn)場稱為譜線變胖),我們就能馬上意識到機(jī)組正處在暫態(tài)過程之中,將指導(dǎo)我們趕緊尋找機(jī)組失穩(wěn)的原因。 二、按振動的動力學(xué)特征分類 (1) 自由振動:自由振動是物體受到初始激勵(通常是一個脈沖力)所引發(fā)的一種振動。若系統(tǒng)無阻尼,則系統(tǒng)維持等幅振動;若系統(tǒng)有阻尼,則系統(tǒng)為衰減振動。這種振動靠初始激勵一次性獲得振動能量,歷程有限,一般不會對設(shè)備造成破壞,不是現(xiàn)場設(shè)備診斷所需考慮的目標(biāo)。 (2) 強(qiáng)迫振動:物體在持續(xù)的周期變化的外力作用下產(chǎn)生的振動叫強(qiáng)迫振動,如不平衡、不對中和松動所引起的振動。強(qiáng)迫振動的特點: ① 物體在簡諧力作用下產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動也是簡諧振動,其穩(wěn)態(tài)響應(yīng)頻率與激振力頻率相等。 ② 振動幅度的大小除與激勵力大小成正比,與剛度成反比外,還與頻率比、阻尼比有關(guān)。 (3) 自激振動:自激振動是在沒有外力作用下,只是由于系統(tǒng)自身的原因所產(chǎn)生的激勵而引起的振動,如油膜振蕩、喘振等。自激振動是一種比較危險的振動,設(shè)備一旦發(fā)生自激振動,會使設(shè)備運(yùn)行失去穩(wěn)定性。自激振動的特點: ① 隨機(jī)性,因為能引發(fā)自激振動的激勵(大于阻尼力的失穩(wěn)力)一般都是偶然因素引起的,沒有一定規(guī)律可循。 ② 振動系統(tǒng)非線性特征較強(qiáng),即系統(tǒng)存在非線性阻尼元件(如油膜的黏溫特性,材料內(nèi)摩擦)、非線性剛度元件(柔性轉(zhuǎn)子、結(jié)構(gòu)松動等)才足以引發(fā)自激振動,使振動系統(tǒng)所具有的非周期能量轉(zhuǎn)為系統(tǒng)振動能量。 ③ 自激振動頻率與轉(zhuǎn)速不成比例,一般低于轉(zhuǎn)子工作頻率,與轉(zhuǎn)子**臨界轉(zhuǎn)速相符合。只是需要注意,由于系統(tǒng)的非線性,系統(tǒng)固有頻率會有一些變化。 ④ 轉(zhuǎn)軸存在異步渦動。 ⑤ 振動波形在暫態(tài)階段有較大的隨機(jī)振動成分,而穩(wěn)態(tài)時,波形是規(guī)則的周期振動,這是由于共振頻率的振值遠(yuǎn)大于非線性影響因素所致;與一般強(qiáng)迫振動近似的正弦波(與強(qiáng)迫振動激勵源的頻率相同)有區(qū)別。 (4) 參變振動:由于結(jié)構(gòu)參數(shù)周期性變化而引起的振動叫參變振動。參變振動的特點: ① 振動頻率與轉(zhuǎn)速有關(guān),構(gòu)成諧波關(guān)系; ② 參數(shù)周期性改變,使振動系統(tǒng)的固有頻率隨之而變; ③ 是當(dāng)參變振動產(chǎn)生的二次諧波與系統(tǒng)**臨界轉(zhuǎn)速相一致時會產(chǎn)生共振,由于此時機(jī)組轉(zhuǎn)速并未真正處于共振位置,故稱其為副臨界轉(zhuǎn)速。參變振動產(chǎn)生的諧波成分極易與周期性強(qiáng)迫振動等類似頻譜相混,增加了故障識別難度。 三、按振動頻率分類 機(jī)械振動頻率是設(shè)備振動診斷中一個十分重要的概念。在各種振動診斷中常常要分析頻率與故障的關(guān)系,要分析不同頻段振動的特點,因此了解振動頻段的劃分對振動診斷的檢測參數(shù)選擇具有實用意義。按照振動頻率的高低,通常把振動分為3種類型: 機(jī)械振動(按頻率分類) 在實際工業(yè)應(yīng)用中,這3種類型都可以用加速度傳感器進(jìn)行測量,也可以根據(jù)實際情況需要選擇速度和位移傳感器進(jìn)行測量,例如測量每小時20km低速運(yùn)行的火車振動就可以選擇位移傳感器測量,或者,用加速度傳感器測量,將測量儀器的旋鈕調(diào)至位移擋來觀察其振動波形。 在低頻范圍,主要測量的振幅是位移量。這是因為在低頻范圍造成破壞的主要因素是應(yīng)力的強(qiáng)度,位移量是與應(yīng)變、應(yīng)力直接相關(guān)的參數(shù)。 在中頻范圍,主要測量的振幅是速度量。這是因為振動部件的疲勞進(jìn)程與振動速度成正比,振動能量與振動速度的平方成正比。在這個范圍內(nèi),零件的疲勞破壞為主要表現(xiàn),如點蝕、剝落等。 在高頻范圍,主要測量的振幅是加速度。加速度表征振動部件所受沖擊力的強(qiáng)度。沖擊力的大小與加速度值成正比。許多滾動軸承和齒輪故障都伴隨高頻沖擊振動,用其來監(jiān)測與分析診斷故障時有優(yōu)勢。 四、根據(jù)振動系統(tǒng)的特性分類 按振動系統(tǒng)的特性,振動可分為線性振動和非線性振動兩大類。一般情況下,設(shè)備振動都按線性振動來分析和診斷,但診斷實踐證明,許多疑難故障按線性原理很難獲得滿意的解釋,原因是大型回轉(zhuǎn)機(jī)組發(fā)生強(qiáng)振時出現(xiàn)了非線性行為。因此,現(xiàn)場診斷人員適當(dāng)掌握這種分類法也是有必要的。 第二節(jié) 定義和術(shù)語 振動物體從平衡位置(即未受到干擾時所處的位置)向一個方向運(yùn)動到極限位置后回到平衡位置,再運(yùn)動到另一個方向的極限位置,然后再回到平衡位置,這稱為一個振動循環(huán)。*簡單的振動是簡諧振動,如圖1-1所示。 圖1-1 簡諧振動 一、周期、頻率(Ⅰ級) 周期T是物體完成一個完整振動過程所需要的時間,單位一般是秒(s)。例如,一個單擺,它的周期就是重錘從左運(yùn)動到右,再從右運(yùn)動回左邊起點所需要的時間,如圖1-2所示。 圖1-2 簡諧振動的周期T 對旋轉(zhuǎn)機(jī)械來說,轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周就是完成了一個振動過程,為一個周期,或者說振動循環(huán)變化了一次。 實際應(yīng)用:圖1-3、圖1-4為某鋼廠高線精軋機(jī)增速箱某時刻時域圖及頻譜圖,在 圖1-3 某鋼廠高線精軋機(jī)增速箱某時刻時域波形圖
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