第5章设备状态的判定与趋势分析

第五章设备状态的判定与趋势分析主讲：王林鸿教授、博士机械与汽车工程学院5．1设备状态诊断标准•判断人是否生病的依据是标准（标准体温、标准血压、标准血糖等），同样，判断设备的运行状态的依据仍然是标准；•标准就是准则，就是判据；假如没有标准就会陷入混乱，就会善恶不分，是非颠倒；5．1．1振动诊断标准的判定参数•由于振动部件的疲劳与振动速度成正比，而振动能量则是与振动速度的平方成正比，因此，在振动诊断判定标准中，选择速度为判定参数。•很多诊断标准，如IS02372、IS03945及VDl2056（德）等采用振动速度参数；•还有一些标准，根据设备的低、高频工作状态，分别选用振幅(位移)和加速度。5．1．2状态判定标准的分类1.绝对判定标准；2.相对判定标准；3.类比判定标准。1）绝对判定标准•绝对判定标准由某些权威机构颁布实施。•由国家颁布的国家标准（GB）又称为法定标准，具有强制执行的法律效力。•还有国际标准(ISO)、行业标准、企业集团标准；•这些标准都是绝对判定标准，其适用范围覆盖颁布机构所管辖的区域。▫ISO2372《机器振动的评价标准基础》▫ISO3945《振动烈度的现场测定与评定》▫CDA/MS/NVSH107《轴承振动测量的判据》▫VDI2056《振动烈度判据》（德国标准）2）相对判定标准•相对判定标准是对同一设备，在同一部位定期测试，按某个时刻的正常值作为判定基准，而根据实测值与基准值的倍数，进行设备状态判定的方法。•由于是基于设备自身某时刻的测量值作为判定基准，所以称为相对判定标准。3）类比判定标准•相对判定标准是建立在长期对某一设备的测量数据的基础上。若某个设备运行时间不长、或没有建立长期测量数据的基础，在对设备进行状态判定时，可以采用类比判定标准。•类比判定标准是对多台同样设备在相同条件下运行时，通过对各设备的同一部位的测量值进行相互对比，来判定设备状态的方法。5．1．3振动判定标准介绍•教材列举标准很多便于以后查阅，课堂讲授仅选几个有代表性的标准，目的在于了解振动标准的格式、内容、适用范围和特点；•绝对标准选讲表5-1、5-2、5-3、5-4、5-6；相对标准表5-5；类比判断标准。1．旋转机械振动绝对标准旋转机械常用的振动诊断标准有国际标准化组织颁布的ISO2372和ISO3945，德国标准VDI12056，英国标准BS4675，我国国家标准GB／T1l347一1989等。这些标准在数值级别上大同小异。表5—1ISO2372和ISO3945机械振动诊断标准振动强度ISO2372ISO3945分级范围速度有效值mm/sⅠ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级刚性基础柔性基础0.280.280.450.711.121.802.804.507.1011.2182845AAAA优优0.450.711.12B1.80B2.80CB良4.50CB良7.10DC可11.2DC可18D不可28D不可4571表5-1解读•看表格，更看表注；•两个标准合一表，千万别弄混；•诊断参数为速度有效值（Vrms）；•适用范围：•ISO2372：分小型、中型、大刚、大柔；•ISO3945：分刚性基础、柔性基础；•评价等级：四级（A、B、C、D或优、良、可、不可）。2.旋转机械相对标准注：1．本标准的判断依据有二：(1)实际测量振动值与其初始值之比；(2)所测振动信号的频率范围。2．标准将设备状态评判分为三个等级：“良好”、“注意”、“危险”。振动频率1234567低频振动（≤1000Hz）良好注意危险高频振动（1000Hz）良好注意危险实测值与初值之比表5—5旋转机械振动诊断的相对标准3.类比判断标准1.在低频段(≤1000Hz)测量，其振动值大于其它大多数设备振动值的l倍以上时，判为异常；在高频段(1000Hz)实测振动值大于正常值的2倍以上时，判为异常；2.在低频段测量，若其振动值大于其他设备的2倍以上；或高频段的振动测值大于其他设备4倍以上时，一般判为故障严重，应考虑停机修理。5．2设备状态劣化趋势分析•趋势分析属于预测技术。其目标是从过去和现在的已知情况出发，分析设备的正常、异常和故障三种状态，推测故障的发展过程，有利维修决策和过程控制。两类设备诊断模式1.一类是在线故障监测诊断系统，对重要设备进行24小时的连续监测分析。2.另一类模式称为点巡检制度，是采用便携式仪器，对设备进行定期的巡检，记录所测定的参数，根据在时间历程的数据进行故障判断、劣化趋势分析。五定作业制度：定人员、定时间、定测点参数、定测点部位、定测量仪器。5．2．1状态趋势分析的作用l）检查设备状态是否处于控制范围以内（判定）；2）观测设备状态的变化趋向或现实状况（预报）；3）预测设备状态发展到危险水平的时间（报警）；4）早期发现设备异常，及时采取对策（决策）；5）及时找出有问题的设备(确诊)。趋势分析图例图5—5时域指标的趋势分析图例趋势分析管理图实例1.图表上部：绘出诊断设备简图，并注明测点位置。2.图表中部：记录的是振动速度。3.图表下部：记录的是振动加速度。绘制趋势管理图的步骤第1步制作图表格式首先要编制如图5—6所示的表，在左上栏绘出设备简图，标明测点。设备的规格参数是诊断的重要依据，必须从实填写。第2步标明刻度低频领域以振动速度表示，选择合适的计量单位，如图所示的范围在0.01—10cm／s之间，每格为0.1cm/s。中频领域Hd及高频领域Hi以加速度g为计量单位。第3步填入标准值把设备在正常状态下的振值作为标准值记入图表。当无历史数据或经验数据以确定标准值时，可用正常状态下的振动平均值取代。第4步填入判断标准需填入报警(Caution)值Xc及危险(Danger)值Xd，当无历史数据或经验数据时，可利用第3步中在正常状态下测得的N个振值，首先计算出标准方差σ，然后再利用σ计算出报警值Xc及危险值Xd。以上报警值和危险值都必须记入图中。第5步按时间序列填写测定值按规定的点检测定周期，对被监测的设备各规定测点进行设备状态参数的测取，然后将测得的值按时间序列的先后填入表格，用曲线或折线将这些数据点连接起来，构成了设备状态参数的趋势曲线。图5-6承载信息•1月23日振动速度值突然升高——故障；•措施：▫2月27日紧固松动的螺栓；▫3月1日更换轧辊轴承；•结论：故障原因主要是轴承损坏，其次是螺栓松动（1号测点信号变化远高于2号测点）；•低速机械加速度信号反应迟钝。5．2．2趋势分析应用方法•即是趋势管理图中的总体测量值都是位于注意范围之内，也必须经常注意有无任何特殊的趋势。•因为设备如在正常状态下，其测点值是中间多两端少，在标准线的上下均等，并且应是随机分布•因此，在采用了理论性的统计方法之后，对数据的不规则性的检查很有必要。测点值分布五项检查1.测点值的连接链是否够长；2.测点值是否偏向标准值()的一侧；3.测点值是否多分布于注意线(±)的近旁；4.测点值是否具有一定的倾向性；5.测点值是否具有一定的周期性。链的概念：链是由连续出现在标准值的某一侧的测点值所构成的。链的长度为连续出现在标准值一侧测点值的个数。xx丰田利夫数据不规则检验方法1.当测定值跑出上下管理线外时，设备一定异常。2.当测定值处在上下管理线内时，未必绝对正常。3.利用“链”进行判断时的几种情况：1.测点值是否在标准值中心线一侧连续出现：5点注意，7点异常（图5-7a）；2.测点值是否在偏向标准值中心线一侧有数值偏多现象：10/11，16/20为异常（图5-7a）；3.测点值的链是否表现出时而上升，时而下降的倾向：5点注意，7点异常（图5-7b）；4.测点值的链是否具有周期性变化，注意周期长度和振幅变化。（图5-7c）；三个不同形式的趋势管理图a)偏向一侧b)有倾向性c)周期变化点巡检模式下的趋势预报分析利用Excel电子表格对点巡检模式下的测量数据进行趋势预报分析。图5—8从测量数据拟合抛物线趋势公式y=3E-05x2-2.125x+411990.000.200.400.600.801.001.201.401.601.802月2日3月24日5月13日7月2日8月21日本章习题：•5-1，5-2，5-4，5-6.Thankyouforyourattention!谢谢大家