机械设备故障诊断实施技术

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1、机械设备故障诊断实施技术第四章概述：机械故障诊断技术包括对机械零件、机械设备机械系统功能诊断和运行诊断定期诊断和连续诊断直接诊断和间接诊断常规诊断和特殊诊断简易诊断和精密诊断1振动诊断技术2无损诊断技术3温度诊断技术4润滑油样分析技术机械故障诊断技术的分类振动诊断技术测振传感器是用来测量振动参量的传感器。根据所测振动参量和频响范围的不同，测振传感器分为三大类：振动位移传感器振动速度传感器振动加速度传感器1测振传感器1压电加速度传感器某些电介质，当沿着一定的方向对其施力而使之变形时，其内部将发生极化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷；当外力去除后，电介

2、质又重新恢复到不带电的状态。介质的这种机械能转换为电能的现象即为压电效应图5-2压电式加速度传感器典型结构1一基座，2一压电元件，3一质量块，4一预紧弹簧2电涡流振动位移传感器电涡流传感器是一种新近研制成功的传感器，它利用导体在交变磁场作用下的电涡流效应，将形变、位移与压力等物理参量的改变转化为阻抗、电感等电磁参量的变化。由于电涡流传感器具有灵敏度高、频响范围宽、测量范围大、抗干扰能力强、不受介质影响、结构简单以及非接触测量等优点，而被广泛地应用于各工业领域，在汽轮发电机组、压缩机、离心机等大型旋转机械的轴振动、轴端窜动以及轴心轨迹监测中都有应用。此外，电涡流

3、传感器还可用于测厚、测表面粗糙度、无损探伤、测流体压力、转速等一切可转化为位移的物理参量，以及硬度、温度等。5-3电涡流传感器的工作原理图5-4CZF1型电涡流传感器结构图2．电涡流传感器的结构高频反射式电涡流传感器目前被广泛应用，一般由传感器头部、壳体、固定电缆和接头四部分组成在机械故障的振动诊断方法中，振动速度也是一个经常需要观测的物理参量，因为振动速度与振动能量直接对应，而振动能量常常是造成振动体破坏的根本原因3磁电式速度传感器4振动传感器的选用原则在实际测试中，选用振动传感器应本着可用和优化的原则。可用——就是要使所选的传感器满足最基本的测试要求；优化

4、——就是在满足基本测试要求的前提下，尽量降低传感器的费用，即取得最佳的性能价格比。具体要考虑以下问题1．测量范围测量范围又称量程，必须保证不超过传感器的测量量程。2.频响范围振动参量的最显著特性就是其频率构成特性，即一个机械振动信号往往是由许多频率不同的信号叠加而成。传感器的频响特性要好，也就是要求其幅频特性的水平范围尽可能宽频率下限尽可能地低，频率上限尽可能地高。3.灵敏度一般而言，总是希望传感器的灵敏度尽量高，以便检测微小信号。要求传感器的信噪比(S/N)要高，有效地抑制噪声信号4.精度5.稳定性时间稳定性和环境稳定性此外，传感器的工作方式、外形尺寸、重量

5、等也是需要考虑的因素。4.1.2信号记录与处理设备光线示波器、电子示波器、笔式记录仪、磁带机以及数据采集器磁带机和数据采集器：广泛应用模拟式磁带机是模拟式记录仪器的典型代表数据采集器则代表着数字式仪表的发展方向随着计算机技术的飞速发展，基于A/D转换原理的数据采集器功能日趋强大，性能价格比越来越高，且能集记录与分析于一体，从而简化了分析测试过程。数据采集器采样过程是先将模拟信号分为一系列间隔为t的时间离散信号并加以采集量化过程然后将这些时间离散信号的幅值修约为某些规定的量级编码过程将这些时间和幅值均不连续的离散信号编码成一定长度的二进制序列模拟信号数字信号即A

6、/D转换过程，也称数据采集数据采集包括采样、量化与编码三个过程数据采集的基本原理图5-6采样示意图序号项目t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10t11t12采样值1.752.34-0.65-1.661.681.051.402.552.05-0.5-1.95-1.73量化值1.802.20-0.6-1.81.801.01.402.602.20-0.6-1.80-1.80量化误差0.05-0.140.05-0.140.12-0.0500.050.150.10.15-0.07编码值1213631210111413633二进制1100110101100101110

7、010101011111011010110010101012.数据采集器的主要性能指标(1)通道数也就是指采集器可同时记录的信号路数一般为1、2、4、8、16不等(2)采样频率指采集器采集数据的快慢，单位为Hz，其值越大越好。(3)分辨力是指采集器感知信号幅值微小变化的能力(5)信噪比是决定采集器动态范围的指标，单位为dB，要求越大越好。(6)输入输出阻抗是采集器与其他仪器相联时需要考虑的指标，要求输入阻抗尽量大些而输出阻抗尽量小些。(7)存贮容量4.1.2.3信号分析与处理设备理论上的各种数学运算必须借助一定的硬件设备才能真正得以实现，这就是信号的分析与处理

8、设备。信号分析与处理设备分为两大类通用