设备故障诊断常用的方法(一)
故障是设备的异常状态,根据检测设备异常状态信息的方法不同,形成了各种设备诊断方法。
(1)利用振动进行设备诊断
设备的零部件、整机都有不同程度的振动。机械设备的振动往往会影响其工作精度,加剧设备的磨损,加速疲劳破坏;而随着磨损的增加和疲劳损伤的瘇,机械设备的振动将更加剧烈,如此恶性循环,直至设备发生故障、破坏。
设备发生故障时,常表现为振动频率的变化,通过检测振动的频率、转数、振动的速度、加速度、位移量、相位等参数,并进行分析,从中可以找出产生振动变化的原因。
(2)超声波诊断法
超声波通过裂纹时反射超声波将发生异常,从而可确定裂纹情况超声波监测技术是利用材料本身或内部缺陷对超声波传播的影响,来探测材料内部及其表面缺陷的大小、形式及分布情况。其主要优点是,检测速度快,灵敏度高,仪器轻巧,操作方便,对人体无损害,因此比较广泛地应用于机器部件内部缺陷的检测诊断。
(3)声发射诊断法
物体内部发生变形、裂纹时,将有部分 能量以声、光、热的形式释放出来,通过分析辐射出的声能便可知道裂纹的情况,是一种无损检测方法。物体在状态改变时自动发出声音的现象为声发射,其实质地物体受到外力或内力3作用产生变形或断裂时,以弹性波形式释放能量的一种现象。由于声发射提供了材料状态变化的有关信息,所以可用于设备的状态监测和故障诊断。根据材料的微观变形和开裂以及裂纹的发生和发展过程所产生声发射的特点及强度来推知声发射源目前的状态(存在、位置、严重程度),而且可知道它形成的历史,并预报其发展趋势。声发射监测不受材料诊断具体有以下特点:
a.声发射监测可以获得有关缺陷的动态信息。结构或部件在受力情况下,利用声发射进行监测,可以知道缺陷的产生、运动及发展状态,并根据缺陷的严重程度进行实时报告。而超声波探伤,只能检测过去的状态,属静态情况下的探伤。
b.声发射监测不受材料位置的限制。材料的任何部位只要有声发射,就可以进行检测并确定声源的位置。
c.声发射监测只接收由材料本身所发射的超声波,而超声波监测须把超声波发射到材料中,并接收从缺陷反射回来的超声波。
d.灵敏度高。结构缺陷在萌生之初就有声发射现象,而超声波、X射线等方法必须在展到一定程度之后才能检测到。
e.不受材料限制,因为声发射现象普遍存在于金属、塑料、陶瓷、木材、混泥土及复合材料等等物体中,因此得到广泛应用。
由于声发射方法能连续监视结构内部损伤的全过程,因此得到了广泛应用。声发射技术首先在航空工业部门应用获得成功,随后推广到其他工业部门,许多飞机失事主要是由于结构损伤引起的。结构在*终破裂之前,往往有明显的初始损伤或裂纹,因此,在飞机上安装声发射监视系统,飞行员可以尽早地察觉到初始损伤的存在,或观察到初始损伤或裂纹扩展的情况,推断危险情况的到来,从而采取必要的措施,避免空中飞行事故的发生。石油化工反应罐、锅炉、蓄热器以及高压容器与管道,容器壁厚的增加以及高强度材料的采用,造成突然爆破事故不断发生。其原因除了工作压力高,高强度材料断裂韧性值的降低等因素外,结构中潜在的缺陷(或裂纹)是事故诱发的因素。因此寻找结构中的潜在缺陷,并评定缺陷 的有害程度,是声发射技术应用于压力容器结构 的主要内容。声发射技术还可预测结构的寿命,以便在突然爆炸事故到来之前,作出决断,停止使用,避免事故的发生。在钢铁工业中,可应用声发射技术来合理制定高炉修复计划,正确、及时地确定修复部位,以便充分利用设备,缩短修复时间或者合理地设计、布置高炉内部的结构,提高主炉的使用寿命指标等。在煤炭、地质部门,可应用声发射技术来判断微地震的性质及发生的部位,矿井**性的预测等。土木工程中,应用于结构应力松弛现象的诊断,隧道塌方的预测,大型桥梁疲劳损伤程度的评估等。在机械行业中,利用声发射提供的信息,可找出设备部件初始损伤的存在以及监视损伤的发展,确定损伤程度,制订出维修或更换的时间。在焊接工艺中,用声发射技术来监测焊接过程的裂纹产生及扩展,以及焊接结构完整的评估等。
(4)红外线诊断法
通过测定设备辐射出的红外线,确定温度分布(如加热管的温度分布),以确定设备是否有异常。红外线探测器可分为热探测器和光子探测器两类,前者根据入射红外线的热效应引起探测器才料某一性质变化而实现探测目的;后者则根据入射光子流引起物质电学性质的变化达到探测目的。
红外线测温技术已广泛应用于设备运行过程各阶段的状态监测与诊断,主要包括:
a.在新设备刚刚安装完毕,并开始难收时,用以发现制造和安装的问题;
b.在设备运行过程中和维修之前,用以判断和识别有故障或需特别注意的地方,以便有针对性地安排计划和备件,材料供应计划;
c.在设备检修后,开始运行时,用以评价检修质量,并做好原始记录,以便在以后的设备运行中,为掌握设备的劣化趋势提供依据。
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