3工况监测与故障诊断技术的基本知识
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定义:了解内燃机在使用过程中的状态,确定其整体或局部正常或异常,早期发现故障及其原因,并能预知故障发展趋势的技术。
状态监测三阶段:状态监测、分析诊断、治理预防状态监测在设备运行中,对特定的特征信号进行检测、变换、分析处理并显示、记录,是对设备进行故障诊断的基础工作分析诊断信号分析处理:把获得的信息通过一定的方法进行变换处理,从不同的角度提取最直观、最敏感、最有用的特征信息故障诊断:根据状态监测与信号分析处理所提供的能反映设备运行状态的征兆或特征参数的变化情况,并与某些故障特征参数进行比较,以识别设备是运转正常还是存在故障治理预防存在故障时,就其原因、部位和危险程度采取治理措施和预防的方法铁谱分析技术铁谱分析技术(Ferrography)利用具有高梯度磁场作用的铁谱仪(Ferroscope)将机器摩擦副中产生的磨损颗粒从润滑油液中分离出来,并使其按照尺寸大小依次沉积在一显微基片上而制成铁谱片(Ferrogram),然后置于铁谱显微镜(Ferroscope)或扫描电子显微镜下进行观察;或者按照尺寸大小依次沉积在一玻璃管内,通过光学方法进行定量检测,以获得摩擦副磨损过程的各类信息,从而分析机器的磨损机理和判断磨损的状态。
这种包括从润滑油液取样开始直至作出分析与判断的技术被称之为铁谱分析技术。
机器在运转时,摩擦副零件表面的相对运动和相互接触会产生摩擦、磨损,不断产生磨损颗粒和碎屑(简称磨粒)。
这些磨粒的尺寸极其微小,它们在润滑油中一般呈悬浮状态。
由于摩擦副中润滑油的循环流动,这些磨粒不断地被带出机器的摩擦副表面。
实践证明,机器在不同的磨损状态(跑合期、正常磨损期、严重磨损期)下会产生出各种不同尺寸、形状、浓度和成分的磨粒,监测这些磨粒,通过分析可得出它们的磨损型式和磨损机理,从而判断出机器零件表面的磨损状态,由此可以最直接地反映出机械设备的失效信息。
铁谱分析仪分类(1)分析式铁谱仪(Analytical Fermgnph)分析式铁谱仪是最先开发出来的铁谱技术机器,它的工作原理是使润滑油样流经一个特制的高梯度强磁场,其中的铁磁性磨粒在磁场力的作用下被分离出来并依照尺寸大小有序地沉积在一玻璃基片上,制成铁谱片。
设备状态监测和故障诊断1、齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法1.1齿轮啮合频率产生的机理啮合频率是对一对相互啮合的齿轮而言的,对单个齿轮谈啮合频率是没有意义的。
另外,齿轮传动的特点是啮合过程中啮合点的位置和参与啮合的齿数都是周期性变化的,这就造成了齿轮轮齿的受力和刚度成周期性变化,由此而引起的振动必然含有周期性成分。
对于直齿圆柱齿轮,在齿轮啮合过程中,由于单、双齿啮合区的交替变换、轮齿啮合刚度的周期性变化、以及啮入啮出冲击,即使齿轮系统制造得绝对准确,也会产生振动,这种振动是以每齿啮合为基本频率进行的,该频率称为啮合频率,其计算公式如下:11226060m z n z n f 式中,z 1、z 2 ————主、从动齿轮的齿数;n 1、n 2 ————主、从动齿轮的转速,r/min 。
对于斜齿圆柱齿轮,产生啮合振动的原因与直齿圆柱齿轮基本相同,但由于同时啮合的齿数较多,传动较平稳,所产生的啮合振动的幅值相对较低。
对于没有缺陷的正常齿轮,齿轮啮合频率产生的原因主要有啮合刚度的变化、啮合冲击和节线冲击。
1.2引起齿轮震动的部分原因1.2.1啮合刚度的变化齿轮的啮合刚度是指整个啮合接触区中参与啮合的各对轮齿的综合刚度。
单对轮齿的等效刚度为:1212K K K K K式中,K1、K2——主、从动齿轮的单齿刚度。
刚度的变化主要有两个方面:一是在齿高方向随着啮合位置的变化,参与啮合的单一轮齿的刚度发生了变化;二是参加啮合的齿数随时间作周期性变化。
例如对于重合度在1到2之间的渐开线直齿轮,在节点附近是单齿啮合,在节线两侧单部位开始至齿顶、齿根区段为双齿啮合。
显然,在双齿啮合时,整个齿轮的载荷由两个齿分担,故此时齿轮的啮合刚度就较大;同理,单齿啮合时啮合刚度较小。
从一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合,齿轮的啮合刚度就变化一次。
啮合刚度的变化频率与齿轮的啮合频率相等,说明啮合刚度的变化是啮合频率产生机理之一。
工况监测与故障诊断学中的概念系统故障指系统的构造处于不正常状态(劣化状态)。
它导致系统相应的功能失常,故又称失调或约束条件不满足,即导致系统相应的行为不满足期望的要求。
系统的这种劣化状态称之为故障状态。
判断系统发生故障的准则是:在给定的工作条件下,系统的功能与约束的条件若不满足正常运行或原设计期望的要求,则可判定系统发生故障。
状态监测指系统在工作状态下,特征信号的检测、变换、分析处理以及显示记录,并输出诊断所需的或适用的信息,提供故障诊断的依据。
故障诊断指查明导致系统发生故障的指定层次子系统、联系的劣化状态。
显然,故障诊断的实质就是状态识别。
特征信号指系统的某部分输出,而这部分输出是同所关心的系统功能与约束条件紧密相关的。
系统的功能往往是特征信号的一部分。
系统无故障、有故障时的输出分别称为正常的、异常的输出;相应的,有故障、无故障时的特征信号分别称为异常的、正常的特征信号。
显然,特征信号必然包含了系统中相应的元素、联系的有关状态的信息。
因此,如何选取包含有关状态信息量最多的特征信号,成为电气设备诊断学中重要内容之一。
征兆指对特征信号加以处理而提取的、直接用于诊断故障的信息。
显然,这种处理是去粗取精、提炼信息的过程。
当然,特征信号本身有时也可以作为征兆。
因此,如何提取最有效地用于诊断的征兆,也是机械设备诊断学中重要内容之一。
1河北师范大学职技学院学士学位论文第2章信息融合技术2.1信息融合技术简介近20年来,传感器技术获得了迅猛的发展,各种面向复杂应用背景的信息融合系统也随之大量出现。
在这些系统中,信息表现形式的多样性、信息容量以及信息的处理速度等要求已大大超出人脑的信息融合能力,信息融合技术便应运而生。
在公开的技术文献中,基于信息整合意义的融合一词最早出现在70年代末期。
由于信息融合系统本身所具有良好的性能稳定性、宽阔的时空覆盖区域、很高的测量维数和良好的目标空间分辨率以及较强的故障容错与系统重构能力等潜在特点,因此,自信息融合技术一开始提出,就引起了西方各国国防部门的高度重视,并将其列为军事高技术研究和发展领域中的一个重要专题。