設備故障診斷技術及振動監測的應用
設備故障診斷技術及振動監測的應用
一、設備故障診斷
設備故障診斷技術是以了解和掌握設備使用過程中的狀態，確定其整體或局部是否正常或異常，早期發現故障及其原因，并能預報故障及判斷發展趨勢的技術。通俗地說給設備“看病”的技術。
這里所指的設備可以是動態的如各種回轉機械也可以是靜態的如容器、管道、閥門，還包括電器設備設施。
設備故障診斷技術屬于信息技術范疇，它是利用被診斷的對象所提供的一切有用的信息，經過分析處理以獲得*能識別設備狀態的特性參數，以便做出正確的診斷結論。信息通常有三個主要環節：1）信息的采集2）信息的分析處理3）狀態識別、判斷和預報。這三個環節是連貫的且是相互關聯的。
信息技術并不等于診斷技術，使信息技術能更好為設備診斷服務需有二方面的知識面1）關于設備故障或失效機理的知識2）關于被診斷設備的知識如設備的結構、安裝、運行、維修等多方面的知識。未對被診斷設備的透徹了解，單一信息分析也難以達到**正確的診斷。
隨科學及技術的發展，設備的先進性不斷**，從而設備的操作技術日趨簡單，但維修技術特別是早期故障診斷已顯得十分重要。同時設備故障的多樣化及復雜性，需要作綜合分析，已不能用一、二種方法解決所有設備的診斷。
設備診斷技術的應用目的在于將設備的故障管理從傳統的以個人或少數人的感觀對設備狀態進行判斷上升到運行信息技術包括計算機診斷技術的應用達到設備維修管理有質的上升。盡量避免或減少設備事故，降低停機率，降低維修成本，避免過度維修及失修，使設備設施能在**、可靠、保護環境和節能的情況下運行。
設備故障診斷技術只有與先進的設備管理體制和維修技術結合才能發揮其更大的優越性。
設備診斷與醫學診斷對比
二、狀態監測與設備診斷技術
機械故障診斷的基本方法分類，一是按機械故障診斷方法的難易程度分類，可分為簡易診斷法和精密診斷法；二是按機械故障診斷的測試手段來分類，主要分為直接觀察法、振動噪聲測定法、無損檢測法、磨損殘余物測定法、機器性能參數測定法。
機械故障診斷中常用根據統計得出一般機械設備劣化進程的規律曲線（曲線的形狀類似浴盆的剖面線，被稱為浴盆曲線）。橫軸包括1、磨合期 2、正常使用期 3、耗損期 ；軸包括1、綠區（故障率*低，表示機器處于良好狀態）2、黃區（故障率有抬高的趨勢，表示機器處于警械注意狀態）3、紅區（故障率已大幅上升的階段，表示機器處于嚴重或危險狀態，要隨時準備停機）
狀態監測通常指通過測定設備的某個較低為單一的特征參數，（如振動、溫度），來檢查其狀態是正常或異常及其嚴重程度。當達到某一設定值（極限值）就應停機檢修。狀態監測通常用較簡單的，容易使用者掌握的儀器。也被稱為簡易診斷。與點檢相結合能達到較好的效果。
設備診斷技術不僅要檢查設備狀態是正常或異常，還要對設備故障的原因、部位以致嚴重程度作深入分析做出判斷。定量掌握設備的狀態。也被稱為精密診斷。
正確處理簡易診斷和精密診斷的關系在設備診斷應用中至關重要。設備診斷技術適合應用于
1、重大關鍵設備，包括無備用的主要設備。
2、不能接近檢查、不能解體檢查的設備
3、維修困難、維修成本高的設備
4、沒有備品備件或備品備件價格昂貴的設備
5、從人身**、環境保護等方面考慮，必須用診斷技術的設備。
三、振動監測技術及應用
在機械設備的狀態監測和故障診斷技術中，特別是回轉機械中；振動監測是*普遍應用的基本方法。當機械內部發生異常時，通常情況下都會伴隨出現振動加大及性能的變化。可以在不停機或解體的條件下，通過對振動信號的測量和分析，診斷機械的劣化程度及故障特征。
振動的定義：物體或某種狀態隨著時間往復變化的現象
表示振動的三大要素：振幅、頻率、相位 概括為能量。回轉機械中，振動法*實用有效，輔之以可結**用油分析
振動的分類：1、按規律：簡諧振動（周期振動）；非簡諧振動和隨機振動（非周期振動）
2、按產生原因：自由振動、受迫振動、自激振動和參變振動等
3、按自由度：單自由度系統、多自由度系統和彈性振動
4、按振動位移特征：角振動和直線振動
5、系統結構參數：線性振動和非線性振動
在機械故障診斷中，著重關注振動規律和產生原因兩項內容。
自激振動指在非線性機械系統內，由非震蕩能量轉換為震蕩激勵所產生的振動。自激振動是在沒有外激勵作用的條件下產生的。特征：1、隨機性。2、振動系統非線性特征較強時才足以引發自激振動，使振動系統所具有的非周期能量轉換為系統振動能量。3、自激振動與轉速不成比例。4、轉軸存在異步渦動。5、振動波形在暫態階段有較大的隨機振動成分，而穩態時，波形是規則的周期振動，與一般的強迫振動近似的正弦波有區別。常見故障中有喘振、油膜振蕩
強迫震動是受外力作用下被迫的產生一種震動．強迫震動必須是被動的．特征：
1、物體在簡諧力作用下產生的強迫振動也是簡諧振動，其穩態響應頻率與激勵力頻率相等。2、振幅B的大小除了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。3、物體位移達到*大值的時間與激勵力達到*大值的時間是不同的，兩者之間存在有一個相位差。常見故障中有不對中、軸彎曲、齒輪缺陷、不平衡、機械松動、軸承故障、皮帶傳動故障。。。等。
1、有關振動的基本參數： 1）振幅：代表振動的大小與設備或機械組件損壞的嚴重程度。 振幅的單位有：位移值（m或mm）；常用于固定型非接觸式位移量測；；低頻（或低轉） 量測時使用；
速度值（mm/sec）；普遍使用于各種機械之振動量測；不論高頻或低頻皆適用；.ISO標準所使用的單位（RMS值）。
加速度值（cm/s2 g）：高頻檢測時使用；*常使用于軸承檢測；振動沖擊能量之檢測。
振動的幅值：
①、峰值； 單峰（p）、雙峰(p-p)、
②、平均值 半周期內的加權平均值X(av)
③、均方值 振動能量的平均值X)
④有效值 均方值的平方根X(rms )
2）頻率：代表振動的成因，分析設備或機械組件振動損壞的要素之一。 頻率的單位有：每秒發生次數（Hz或CPS）、每分鐘發生次數（CPM）
3）相位：代表測點間振動的相互關系，設備或機械組件的「運轉模態」。 相位的單位為：相位：相位相同時產生合拍共振，相位相反時消振
4）、能量：代表振動的破壞力，設備或機械組件損壞的「沖擊狀況」。 計算振幅時需以均方根值（rms）表示
2、振動的測試：
量標和量值的選用：
量標：位移、速度、加速度
位移：應用于低頻（如橋梁、建筑、構件）；高速旋轉機械對旋轉精度要求較高的場合
速度：應用于評定設備的振動強度
加速度：應用于高頻振動、寬頻寬的測量及沖擊試驗。
量值：峰值、有效值、平均值
（有效值反映振動能量大小；同時兼顧振動時間的歷程。 在評定機械振動的量級主要用速度及加速度）
3、機械振動分類
1）機械設備分類（振動標準需求，參照ISO標準10816.3）
I類：小型機械，15KW以下電機
II類：中型機械，15-75KW電機A
III類：剛性安裝的大型機械等
IV類：柔性安裝的大型機械等
V類：剛性安裝的往復機械等
VI類：柔性安裝的往復機械等
說明：振動評定以I類機械為準，類別之差為1.6倍（4dB）。即I類X1；II類X1.6；
III類X2.5；IV類X4；V類和VI類可適當放寬，分別X6.5。 
2）振動強度等級：
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3）機械設備振動分級標準:.jpg)
4）旋轉機械的振動產生故障分析
RPM：每分鐘轉速
四、振動數據的采集及分析：
振動數據的采集主要用測振動儀。在簡易診斷中一般采用接觸式手持振動儀。可直觀顯示位移、速度、加速度。如果設定了許可值，在超出時將會報警。
只有簡易診斷中發生的異常難以作出判斷，需進行頻譜分析時才使用精密測振分析儀。由于儀器價格高、并對使用者需有較高的專業知識。通常由專業分析機構完成。
數據采集點O振動數據的采集點每次應相同，只有這樣前后的數據才有可比性。采集點的設置要合理，如回轉機械至少在徑向垂直和水平成90度角各取一點。有條件時軸向取一點。
測點的表面狀態很能重要，應平整可接觸良好。數值要求為三次測量的平均值。
簡單的數據分析采用比較法：**判斷；1）對比與原始數據變化。此數據可以在設備安裝調試結束后檢測取得，也可在磨合期結束，進入穩態時取得。2）對照相關的標準，如ISO1372，ISO10816-3；ISO7919.3-2009；國標GBT11348；GBT6404；JBT10490。。。等。 相對判斷：1）譜圖分析；簡易診斷中可比對典型譜圖。2）多臺同類設備比較。有條件建議同時采用**判斷和相對判斷。
檢測周期：初期可按機械分類選擇較合理的周期，目前較多采用的是結合在精密點檢，對故障頻率相對較高的也可結合在一般點檢內容內。在有資料結累基礎上，通常依據過去異常的履歷或異常周期及設備劣化的速度。可以取歷史異常周期的1/8至1/10。當數值發生變化進入劣化開始上升區域必須加密檢測次數。