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设备状态监测与故障诊断技术第8章-其它物理诊断方法.ppt

设备状态监测与故障诊断技术第8章-其它物理诊断方法.ppt

上传者: suncobest 2017-08-08 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《设备状态监测与故障诊断技术第8章-其它物理诊断方法ppt》,可适用于领域,主题内容包含**第八章其它物理诊断方法学习目标:了解声学监测方法掌握温度监测方法了解无损检测技术。**第一节声学监测方法利用声响判断物品的质量是人们常用的简易方符等。

**第八章其它物理诊断方法学习目标:了解声学监测方法掌握温度监测方法了解无损检测技术。**第一节声学监测方法利用声响判断物品的质量是人们常用的简易方法。例如维修人员用听棒检查轴承的运行状态铁路工人用手锤检验车架以判断其故障等这些都是敲击声检测法。在检测蜂窝结构与复合材料缺陷时也常采用这种办法。这些简单的方法延用至今但它只能是一种定性的故障检测手段依赖于人的经验和技巧。现代的声学监测技术已有了很大的发展目前主要有声学和噪声监测技术超声波检测技术和声发射技术。**一、声音和噪声诊断方法在设备状态监测和故障诊断中听碰到的声音一般为噪声噪声有两类一类是指一些不规则的、间歇的或随机的声波另一类是指不希望有的扰动或干扰声音有时也包括那些在有用频带内任何不需要的干扰。在人们所处的某一环境中所有噪声的总和称为环境噪声。当观测研究某声源时凡与该声源信号存在与否无关的一切干扰统称为背景噪声(如测量噪声、散粒噪声、热噪声等)。第一节声学监测方法**声级计(传感器)是最基本的噪声测量仪器通常由输入放大器、计权网络、带通滤波器、输出放大器、检波器和显示装置组成从表头上可直接读出声压级的分贝(dB)数。机器设备的噪声是伴随着振动同时产生的。利用声音和噪声的测量与分析进行机器设备监测及诊断的主要方法有下列几种:()通过简易诊断技术的评估法这可以通过人的听觉系统主观判断噪声源的频率和位置精估机器运行是否正常或者借助于传声器放大器声级计对机器进行近场扫描测量和表面振速分析用来寻找机器的噪声源和主要发声部位。这种方法可用于机器运行状态的一般识别和精密诊断的粗定位。第一节声学监测方法**.通过频谱分析进行精密诊断与振动诊断方法一样频谱分析是识别声源的重要方法可以寻找发生故障的零、部件及故障原因。对于往复机械或旋转机械一般都可以在它们的噪声频谱信号中找到与转速n(rmin)和系统结构特性有关的基波和谐波峰值及其频率值可用来识别主要噪声源。当峰值频率为好几个零、部件共有时这时就要结合其它方法方可识别和区别究竟哪个零、部件是主要噪声源。.声强法声强探头具有明显的指向特性。声强法测量对声学环境没有特殊要求并可在近场测量测量既方便又迅速。.相关函数法第一节声学监测方法**二、超声波诊断方法正常人耳可以听到的声音的频率范围为mdashHz在此范围内的声音叫作可听声。频率低于Hz的叫次声高于Hz的叫超声用于故障诊断的超声波频率一般是在MHz到MHz以上(MHz=Hz)。利用超声波进行探伤的特点是:超声波有良好的指向性频率越高指向性越好由于频率高波长短超声波可在物体界面或内部缺陷处反射、折射和散射据此可检测物体内部和表面的缺陷。并且波长越短识别缺陷的尺寸越小可检测与其波长同量级的缺陷。第一节声学监测方法**超声波探伤的优点是:设备轻巧操作方便成本低灵敏度高检测速度快可自动化检测适用于野外作业而且超声波对人体无害。缺点是检测时有一定的近场盲区且很难用于在线检测。目前超声波探伤技术已广泛应用于工矿企业的一些重要管线和压力容器的故障诊断。另外超声波测厚技术也是超声波诊断方法的一种这一技术已广泛应用于管道壁厚测量。例如年夏天某化纤公司聚酯生产装置一台热媒加热炉发生热媒加热盘管泄漏在对漏点进行焊接修补的同时利用超声波测厚仪对盘管进行壁厚测量经多点检测得之当时壁厚范围约在~mm(原始壁厚mm)提供了该热媒加热炉继续使用的参考依据。第一节声学监测方法**三、声发射诊断技术当加载物体发生塑性变形、内部晶格位错运动、晶界滑移时或者在裂纹成核、扩展和物体断裂时以及其它缺陷增长时都会以弹性波的形式释放出猝发能量这种现象称为声发射(AcousticEmission)。大多数金属材料的塑性变形和位错运动中的声发射信号很微弱。这就要借助传感器和测量仪器通过检测分析声发射信号并进而根据声发射信号的特征推断声发射源的机理和危险性这就出现了声发射技术。第一节声学监测方法**声发射必须有外部条件如力、电磁、温度等因素的作用使材料内部结构、缺陷或潜在缺陷发生变化才能产生能量释放使声发射出来。因此声发射技术是一种ldquo动态rdquo无损检测技术它对增长着的缺陷更敏感可以检测微米数量级的显微裂纹的变化检测灵敏度很高。另外绝大多数金属和非金属都具有声发射特性声发射诊断几乎不受材料所限可以长期对缺陷的安全性进行实时状况监测和险情报警这是声发身技术优于其它无损检测技术的特点。但是由于材料的塑性变形和裂纹扩展等的不可逆性声发射也有不可逆性即认为应力第二次再重复作用时大多数弹性体不会再产生声发射。因此必须知道材料的受力历史或者在构件第一次受力时进行声发射诊断。需要指出的是声发射探伤的技术关键之一是排除背景噪声的干扰。第一节声学监测方法**第二节温度监测方法温度与机器设备的运行状态密切相关。如润滑不良造成机件的异常磨损会使相应部位的温度升高mdashmdash故障征兆高温也会引发机械设备故障尤其在夏季运行时更需注意。旋转机械的的轴承、润滑油和带电设备的接头等是需要重点关注温度和温升的部位。温度诊断技术是利用测量机件工作温度的方式对机器设备的发热状态进行监测从而判断设备的技术状态。温度监测方法包括简易温度监测方法和红外测温监测方法。**一、简易温度监测方法温度是工业生产中重要的热工参数之一温度的变化与被监测设备的性能和工况有密切的关系因此温度监测已被广泛地应用于在线设备的监测上。简易温度监测常用接触式测温仪表常用的有下列几种:膨胀式温度计:分液体式和固体式它们是利用液体或固体受热膨胀的原理制成的如液柱温度计和双金属温度计。压力表式温度计:分液体式、气体式和蒸汽式其作用原理是封闭在固定容积中的液体、气体或某种液体的饱合蒸气受热后体积膨胀或压力变化。第二节温度监测方法**电阻温度计:是利用导体或半导体的电阻值随温度变化的性质来进行测温的。通常以金属热电阻或半导体热敏电阻作为敏感元件用电桥转换变为电压的变化。热电偶温度计:其基本原理是利用物体的热电效应用电位差计等仪表测量出热电势来求出对应的温度值。接触测温由于热接触和热平衡常带来较大的误差同时在应用范围上也有一定的局限性因此非接触测温法越来越受到人们的重视。第二节温度监测方法**二、红外测温监测技术任何物体都存在热辐射。物体温度不同辐射的波长组成成分不同辐射能的大小也不同。在热辐射中很重要的成分是红外线辐射称之为ldquo红外辐射rdquo。红外辐射就是从可见光的红端到毫米波的宽广波长范围内的电磁波辐射。由物体自身发射的红外辐射强度反映了物体自身的温度能提供物体热状态的重要信息可揭示物体的形状特征。因此利用红外辐射温度计和红外成象装置进行系统状态监测和故障诊断得到了迅速的发展和应用。如果按照检测的形状分红外测温设备包括:用于检测点的红外点温仪(红外测温仪)用于检测线的红外行扫描仪用于检测面的红外热像仪和红外热电视。第二节温度监测方法**红外测温设备的主要部分包括精密光学系统和红外探测器。红外测温仪(红外点温仪)是最轻便、最直观、最快速的非接触测温仪它常用于测量物体的一个点(指相对较小的面积)的温度。由于红外测温仪结构简单、轻巧便携、使用方便、价格低廉因而成为现场检测的通用手段。红外热成象系统是把物体发出的红外辐射经光学成象物镜、光机扫描系统投射到液氮致冷红外探测器上探测器把红外辐射信号转变成电信号经放大和处理后在视频显示器上得到与物体表面热分布相应的ldquo实时热图象rdquo。从而实现了把景物的不可见热图象转变为可见图象。第二节温度监测方法**目前常用的热成象主要有红外热象仪和红外热电视两类。近年来利用微机的图象处理和分析系统也得到了广泛的应用。热成象技术具有如下特点:可进行非接触检测可给出空间分辨率和温度分辨率都较好的设备的温度场的二维图象可进行快速和实时测量允许我们进行瞬态研究和大范围设备的快速观测并可记录与重放物面温度场及其演变过程进行数据显示、计算、处理和分析具有全被动式、全天候的特点。第二节温度监测方法**三、红外测温技术在故障诊断中的应用只要表面发出的红外辐射不受阻挡都属于红外诊断技术的有效监测设备例如:旋转机械、变压器、断路器、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、绝缘子串、组合电器、低压电器及二次回路等。在电力系统中输电电缆的接头发热是电力设备中的一个主要问题。如为了防止过热造成停电事故需用大量人力手工测量接头或导线的电阻比。不仅劳动强度大而且作业危险。利用红外温度测量仪则只需手持仪器对着导线接头直接测量几分钟即可完成检查工作。又如电机转子、变压器、开关、闸刀等常常因元件老化造成失效不但会影响正常供电甚至会引起火灾停电检查势必会影响生产。利用红外测量仪进行在线监测代替停电检查可充分显示出它的优越性。电气部件的故障是逐渐恶化的在此过程中往往伴随着温度的升高根据所测温度及电气设备的特点可以判断该设备是否已经变坏并可做出趋势分析。第二节温度监测方法**带电设备(AliveEquipment)红外诊断技术定义:.带电设备:传导负荷电流(试验电流)或加有运行电压(试验电压)的设备。.温升(TemperatureRise):用同一检测仪器相继测得的被测物表面温度和环境温度参照体表面温度之差。.温差(TemperatureDifference):用同一检测仪器相继测得的不同被测物或同一被测物不同部位之间的温度差。第二节温度监测方法**.相对温差(RelativeTemperatureDifference):两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数相对温差deltat可用下式求出:deltat=(tau―tau)tautimes=(T―T)(T―T)times式中:tau和T为发热点的温升和温度tau和T为正常相对应点的温升和温度T为环境参照体的温度。.环境温度参照体(ReferenceBodyOfAmbientTemperature):用来采集环境温度的物体叫环境温度参照体。它可能不具有当时的真实环境温度但它具有与被测物相似的物理属性并与被测物处在相似的环境之中。第二节温度监测方法**运行电气设备的红外检测和诊断周期应根据电气设备的重要性、电压等级、负荷率及环境条件等因素确定。红外检测时一般先用红外热像仪或红外热电视对所有应测部位进行全面扫描找出热态异常部位然后对异常部位和重点检测设备进行准确测温。准确测温应注意下列各项:.针对不同的检测对象选择不同的环境温度参照体.测量设备发热点、正常相的对应点及环境温度参照体的温度值时应使用同一仪器测量.正确选择被测物体的发射率第二节温度监测方法**.作同类比较时要注意保持仪器与各对应测点的距离一致方位一致.正确键入大气温度、相对湿度、测量距离等补偿参数并选择适当的测温范围.应从不同方位进行检测求出最热点的温度值.记录异常设备的实际负荷电流和发热相、正常相及环境温度参照体的温度值。第二节温度监测方法**案例一:kV多油断路器外连接件接触不良个接头有个发热最高温度达属紧急缺陷。案例二:发热接头温度T=正常相T=T=deltat=属一般缺陷。案例一高压断路器外部连接件接触不良案例二电缆头接头接触不良第二节温度监测方法**无损检测(NDTNondestructiveTesting)是指对材料和零、部件进行的非破坏检测以期发现表面和内部缺陷的一项专门技术。表无损探伤法检测表面裂纹的极限能力第三节无损检测技术检测方法裂纹尺寸(mm)注释宽长深目视法mdash受表面状况和光照的影响渗透法与表面状况有关磁粉法与磁化方式有关限于铁磁材料涡流法与激励频率有关适于导体超声波法与反射情况有关X射线法与表面垂直厚度有关声发射法仅在裂纹扩展时才有信号**.渗透探伤法(着色探伤法)用清洗剂(无色)把受检零件表面预先清理干净后在其表面敷以专用的渗透液当表面有开口缺陷时经足够的时间后渗透剂(红色)就渗透到缺陷中然后把零件表面多余的渗透液清洗掉再涂以显象剂形成显象剂(白色)薄膜把缺陷中的渗透液吸出经充分扩散进入显象剂薄膜显现缺陷图景最后就可观测判断缺陷的位置、形状和大小这就是渗透探伤法(PenetrantTesting)。优点:简单方便直观形象成本最低应用范围广。缺点:仅适于表面开口的缺陷类型灵敏度不太高不利于实现自动化不能显示深度。第三节无损检测技术**.磁粉探伤法磁粉探伤(MagneticParticleTesting)是一种应用较早较广的无损检测方法。主要用于探测磁性材料或零、部件表面和近表面的各种缺陷。通过观测施加在构件上的磁粉痕迹就可判定缺陷的位置、取向和大小。优点:比渗透探伤更灵敏能探测近表面的缺陷可携带甚至可用于水下探测不需除去像油漆那样的涂层使用简便成本较低显示直观。缺点:仅适于铁磁材料或构件试验前要去除剩磁否则会出假痕迹若要探测所有方向上的缺陷要进行多次探测。第三节无损检测技术**.涡流探伤法涡流探伤法是以电磁感应为基础的。优点:适用范围广灵敏度高超过磁粉探伤所能测到的深度不用耦合剂且可用于高温探伤容易实现自动化和计算机化的数据处理。缺点:由于涡流表面的趋肤效应距表面较深的缺陷难以检测出来由于影响涡流变化的因素很多故必须采用信息处理的方法ldquo去伪存真rdquo这就需要做模拟试验或做标准试块予以对比或做些预试验摸索规律方可做出正确判断涡流对形状复杂的零件存在边界效应。第三节无损检测技术**.射线探伤法在设备诊断中常用的射线有X和gamma射线。射线探伤技术在核反应堆部件的质量检验中在固体火箭发动机的完整性评价中都已得到了具体应用现已成为检查现场安装质量、维护管理和寿命预测的主要手段。其主要缺点是射线对人身有害且设备的成本较高。.光学探伤法光学探伤的主要设备是光学内窥镜。第三节无损检测技术**表各种检测方法的应用范围注:一般的检测方法times较好的检测方法材料监测项目目视检测法温度检测法光学检测法渗透检测法磁粉检测法射线检测法涡流检测法泄漏检测法力学检测法声学检测法超声探伤法超声测厚法声发射法其它方法金属表面开裂纹timestimestimestimestimestimestimestimes表面腐蚀坑timestimestimestimestimes严重腐蚀研磨timestimestimestimestimes内部裂纹timestimes孔隙timestimestimes未焊透缺陷times内部孔穴夹杂times缺陷尺寸times厚度测量timestimestimestimes结构微变化times应力应变测量times涂层金属涂层厚度测量timestimestimestimes涂层剥落times涂层针孔times复合材料脱粘timestimestimes纤维基体配量树脂不完全固化内部孔隙times混凝土混凝土厚度times加强钢筋腐蚀陶瓷表面裂纹times内部裂纹孔隙times其它组装检测timestimes选分timestimestimes**小结(一)利用声响判断物品的质量是人们常用的简易方法。现代的声学监测技术已有了很大的发展目前主要有声学和噪声监测技术、超声波检测技术和声发射技术。温度是工业生产中重要的热工参数之一。简易温度监测常用接触式测温仪表目前非接触测温法mdashmdash红外测温监测技术越来越受到人们的重视。无损检测是指对材料和零、部件进行的非破坏检测以期发现表面和内部缺陷的一项专门技术。**问题与回答互动时间**一、单项选择题(在备选答案中选出一个正确答案并将其号码填在题干中的横线上).声级计是依靠将被测声波转变为电信号最后在表头上指示出读数。A、微音器(传感器)B、扩大器C、检音器D、记录仪.超声的频率范围为。A、低于HzB、高于HzC、高于HzD、低于Hz.下列监测方法中不属于声学监测方法的是。A、声发射诊断技术B、超声波测厚C、声强法D、射线探伤法**.泄漏故障的检查方法有超声波检查、涂肥皂水、涂煤油和等多种方法。A、升温检查B、加压试验C、性能试验D、超速试验.以下测温仪表中不属于接触式测温仪表的是。A、膨胀式温度计B、红外测温仪C、压力表式温度计D、热电偶温度计.一台高速运转的齿轮箱下列部位中最适宜作为温度监测点。A、上箱体盖B、侧箱体盖C、底座D、轴承座.以下无损检测技术中能测得裂纹尺寸最小的是。A、渗透探伤法B、磁粉探伤法C、涡流探伤法D、声发射法.以下无损检测技术中对人体有害的是。A、磁粉探伤法B、涡流探伤法C、射线探伤法D、光学探伤法**二、判断题(在括号内选择打ldquoradicrdquo或ldquotimesrdquo).超声波测厚技术属于超声波诊断方法。().声发射具有可逆性。().体温计属于膨胀式温度计。().红外测温设备是利用物体存在红外辐射的原理工作的。().目前常用的热成象主要有红外测温仪和红外热电视两类。().用来采集环境温度的物体叫环境温度参照体。().红外测温监测技术仅用来检测带电设备。().磁粉探伤法仅适于铁磁材料或构件。()**第八章结束谢谢大家!**

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