设备状态监测与故障诊断技术教学课件林英志PPT 08-其它物理诊断方法.ppt

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1、设备状态监测与故障诊断技术主讲人：林英志第八章其它物理诊断方法学习目标：除了振动监测外，声学监测方法、温度监测方法和其它一些无损检测技术在设备状态监测与故障诊断技术中也占有重要的地位。本章将介绍其它物理诊断方法，重点讲解超声和声发射诊断技术、红外测温技术、无损探伤法等内容，要求了解声学监测方法，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

2、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）。声级计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、

3、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。1．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。2．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

4、以在它们的噪声频谱信号中找到与转速n（r/min）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。3．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。4．相关函数法二、超声波诊断方法正常人耳可以听到的声音的频率范围为20—20000Hz，在此范围内的声音叫作可听声。频率低于20Hz的叫次声，高于20000Hz的叫超声，用于故障诊断的超声波频率一般是在0.5MHz到10MHz以上（1MHz=1000000

5、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。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，200

6、2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3.5～4mm（原始壁厚4mm），提供了该热媒加热炉继续使用的参考依据。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

7、推断声发射源的机理和危险性，这就出现了声发射技术。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“动态”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