往复机械故障诊断技术的基础知识概述

weixin

内燃机

　　往复机械故障的特殊性

　　  · 有旋转运动、往复运动、冲击

　　  · 振动随负荷、转速、路况变化

　　  · 振源及其复杂

　　  · 工作过程不稳定


　　常用监测与诊断方法

　　  · 动力性能检测

　　  · 温度检测

　　  · 启动性能检测

　　  · 进排气系统检测

　　  · 振动检测

　　  · 瞬时转速检测

　　  · 油液污染分析


　　基于振动分析的诊断方法

　　  · 振动分析诊断方法的难点

　　  · 转速和负荷对振动的影响

　　  · 传递函数的周期性对振动的影响

　　  · 各种冲击对振动的影响

　　  · 各种激励相互作用的影响


　　基于速度波动的内燃机故障诊断方法

　　内燃机转速波动信号的测量过程

　　转速波动信号(不做齿平均)

　　转速波动信号(6个齿平均)

　　油液分析技术

　　它是通过对润滑油中所含金属磨粒的气相色谱、红外谱、光谱和铁谱等进行分析，获取机器的润滑和磨损的状态信息，用以评判机器的磨损状况、预报故障或者确定故障的部位、原因和类型等的一项技术。常见的金属磨粒的检测与分析方法有：磁性碎屑探测法、油液光谱分析法以及油液铁谱分析法。

　　磨损过程与磨粒尺寸及浓度的关系

　　内燃机常见故障诊断

　　1、热力参数判断法

　　热力参数包括：转速、功率、油耗、温度、压力、烟气等


　　(1)直接判断法

　　凭简单仪表及经验判断内燃机工作状态及故障，例如：看烟的颜色判断燃烧是否完全、有没有故障。


　　(2)图谱分析

　　通过仪器测出气缸内压力示功图、高压油管内压力波、进排气管内的压力波，找出可判断相关部件或系统工作状态的特征参数，然后将运行中的状态与之比较。


　　2、油路系统故障诊断方法

　　(1)测量方法：

　　测油路系统的信号可以用喷油压力或缸体振动信号

　　a. 喷油压力信号可用油管压力传感器，分：

　　  · 外卡式：安装方便，但性能不稳定。

　　  · 串接式：性能稳定、信号可靠，但安装麻烦。

　　b. 缸体表面振动信号一般用加速度传感器拾取。


　　(2)测点选择：

　　测点的选择必须遵循：

　　  · 测点能充分反映被测对象的工作信息，且信号稳定信噪比高，对故障比较敏感;

　　  · 便于安装、测试，尽量不影响机器的正常运行，所以压力信号点选在被测缸高压油管的两端，振动信号的选择比较困难，可多测几个点，最后选择对振动最敏感的点。


　　(3)采样频率选择

　　喷油压力信号频率较低，振动信号频率高，所以这两种信号应采用不同的采样频率。


　　3、机械故障的诊断方法

　　内燃机的机械故障主要用振动信号分析法

　　测量参数：振动加速度

　　测点：选对振动敏感的点，一般选在缸盖或缸体侧面

　　采样参数：

　　  · 采样频率，以高频采样较合适

　　  · 采样长度，4～8K


　　(1) 时域分析法：

　　  · 时域平均

　　  · 时域指标、均方根值、峭度指标等


　　(2) 频域分析法：

　　  · 频谱分析，用于带能量分析效果比较好

　　  · 倒谱分析


　　4、缸套、活塞磨损、拉缸的监测与诊断

　　(1) 拉缸的原因

　　拉缸：气缸壁与活塞外圆表面上沿活塞移动方向出现的深浅不同的沟纹、拉毛、擦伤等，拉缸直接影响气缸的密封，造成漏气。


　　产生的原因：间隙过小，破坏液体润滑，出现金属微粒凸点的直接接触。


　　(2) 利用缸体振动信号对磨损及拉缸故障的监测

　　  · 机身表面振动加速度总振级判别：机身上安装若干个传感器，测正常工作间隙时各点的总振级作为参考振级，每隔一段时间测工作状态的振级，如果某点的总振级突然升高，则对应点的缸内可能有严重的拉伤。

　　  · 功率谱中频带功率比来判别


　　5、连杆组件故障的诊断

　　连杆主要承受缸体内气缸压力和往复惯性力所产生的交变载荷，常见故障为：连杆衬套、轴瓦的磨损，螺栓松动断裂。


　　(1) 连杆衬套磨损的诊断

　　  · 时域中振动总振级的变换趋势看间隙的变化

　　  · 频域中用频带内的总能量判断

　　  · 随时间的增加，能量集中于某一频带内。


　　(2) 连杆大头轴瓦与曲柄销间的间隙异常诊断

　　  · 从时域波形中看有否异常冲击

　　  · 频域中用选定频带内的总功率的变化来判断


　　(3) 连杆螺栓松动的诊断

　　连杆螺栓松动的特征为振动响应的低频段发生变化，峰值数增加。


　　往复压缩机常见故障诊断

　　1、 需监测的参数

　　  · 压力--监测进、排气，冷却水、油等工作状态

　　  · 温度--监测进、排气，冷却水、油主要摩擦副的工作状态

　　  · 流量--测瞬时值、累计值

　　  · 主电机输入功率

　　  · 泄漏--监测填料、气阀、活塞环等工作状态

　　  · 振动--监测电机、气缸、曲轴箱、机组、轴承的状态


　　2、 振动监测

　　(1) 管道振动的诊断

　　a. 振源

　　  · 气柱振动系统

　　  · 机械振动系统

　　b. 压力脉动测量

　　c. 分析


　　(2) 机组振动监测

　　  · 主要测：主轴瓦、十字头、缸体、阀盖等振动加速度


　　3、诊断系统

　　4、烧损的主轴颈上瓦片

　　本文由声振之家根据百度文库《往复机械的故障诊断》讲义的部分内容整理编辑而成