发动机状态监测与故障诊断讲义

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1、定义：了解内燃机在使用过程中的状态，确定其整体或局部止常或异常，早期发现故障及其原因，并能预知故障发展趋势的技术。状态监测三阶段：状态监测、分析诊断、治理预防状态监测在设备运行中，对特定的特征信号进行检测、变换、分析处理并显示、记录，是对设备进行故障诊断的基础工作分析诊断信号分析处理：把获得的信息通过一定的方法进行变换处理，从不同的角度提取最直观、最敏感、最有用的特征信息故障诊断：根据状态监测与信号分析处理所提供的能反映设备运行状态的征兆或特征参数的变化情况，并与某些故障特征参数进行比较，以识別设备是运转正常还是存在故障治理预防

2、存在故障时，就其原因、部位和危险程度采取治理措施和预防的方法铁谱分析技术铁谱分析技术(Ferrography)利用具有高梯度磁场作用的铁谱仪(Ferroscope)将机器摩擦副屮产生的磨损颗粒从润滑油液屮分离出來，并使其按照尺寸大小依次沉积在一显微基片上而制成铁谱片(Fenogram),然后置丁•铁谱显微镜(Ferroscope)或扫描电子显微镜下进行观察；或者按照尺寸大小依次沉积在一玻璃管内，通过光学方法进行定量检测，以获得摩擦副磨损过程的各类信息，从而分析机器的磨损机理和判断磨损的状态。这种包括从润滑油液取样开始直至作出分析

3、与判断的技术被称之为铁谱分析技术。机器在运转时，摩擦副零件表面的相对运动和相互接触会产生摩擦、磨损，不断产牛磨损颗粒和碎屑(简称磨粒)。这些磨粒的尺寸极其微小，它们在润滑油中一般呈悬浮状态。由于摩擦副中润滑油的循环流动，这些磨粒不断地被带出机器的摩擦副表面。实践证明，机器在不同的磨损状态(跑合期、正常磨损期、严重磨损期)下会产生出各种不同尺寸、形状、浓度和成分的磨粒，监测这些磨粒，通过分析可得出它们的磨损型式和磨损机理，从而判断出机器零件表面的磨损状态，由此可以最肓接地反映出机械设备的失效信息。铁谱分析仪分类(1)分析式铁谱仪(

4、AnalyticalFerrng叩h)分析式铁谱仪是最先开发出来的铁谱技术机器，它的工作原理是使润滑油样流经一个特制的高梯度强磁场，其中的铁磁性磨粒在磁场力的作用下被分离出来并依照尺寸大小有序地沉积在一玻璃基片上，制成铁谱片。利用铁谱显微镜或扫描电子显微镜对谱片上的磨粒进行观察和分析，推断机械摩擦副表面的磨损状态；通过对铁谱片的加热分析、扫描电镜x射线能谱分析，确定谱片上磨粒的成分，从而推断其来源部位；利用光密度计等定量测量磨粒覆盖面积百分数，通过对测量结果的趋势分析来判断机械设备的磨损程度，预报机器零部件的磨损趋势。2导油管【

5、徽曲泵4玻厲基片7贮油杯CTrfl1油样I2守冊三，5磁场装世(1)旋转式铁谱仪(RotaryParticleDepositor)1983年英国斯旺西(swsea)大学研制了旋转式铁谱仪，也被称为旋转式磨粒沉积器，简称RPDo旋转式铁谱仪的核心装置是一圆形磁铁，磁铁转动的同时产生离心力，油液中的磨粒在磁场力和离心力的共同作用下按尺寸大小沉积排列在一方形基片上，分别形成内、中.外三个同心圆环，为RPD铁谱片。由于离心力的作用，油液中大部分的污染颗粒被清除，避免了污染颗粒埋没磨屑现象的发生。此后对谱片的分析与分析式铁谱仪相同，利用

6、各种仪器和方法，观察磨粒的形貌，确定磨粒成分，判断机械设备的磨损程度，预报机器零部件的磨损趋势。RPD的最大缺点是磁场中的磁力线垂直于基片，磨粒沉积时会在磁力线方向上堆积，当基片挪离磁场时，长长的磨屑链会随机倒下，造成谱片分析的困难。中国矿业大学摩擦学研究所杨志伊教授等人针对旋转式铁谱仪的缺点和去处污染颗粒的优点，结合分析式铁谱仪的优点设计出了KTP型旋转式铁谱仪。事实表明，KTP型旋转式铁谱仪不但弥补了分I•油样2•毛细管3.沉积借4.磁铁5•灯6.光导纤维7•光电探头8劇吸泵9•废油10.电子线路11.数&屏析式铁谱仪及RP

7、D的不足，而且在主要性能指标上已达到和超过了分析式铁谱仪。如今，这一型号的铁谱仪已在诸多厂家和研究单位普及。磁性磨粒按照尺寸大小依次沉积在一玻3管内。光电传感器接受人、小磨粒沉积位置的两道光束，测定磨粒浓度的读数，这两个读⑶直读式铁谱仪()直读式铁谱仪使润滑油样流经一个特制的高梯度强磁场，其屮的铁数直接代表大、小磨粒的相对数量，可以被用来解释机器摩擦副的磨损状态。因为没有谱片，直读式铁谱仪不能对磨粒的形貌和材料成分进行分析。但该仪器操作过程简单方便、分析结果定量化，因而对机器工况监测特别有用。目前，它在工厂、基地、港口、船舶等处

8、得到广泛应用。(4)在线铁谱仪(on.nneFermgmph)上述铁谱仪需从机器中先采集油样，再送到实验室利用仪器进行分析，而后再将分析结果返回到现场，根据需耍进行检查与维修。如此一来，取样、制谱工作繁杂，不仅增加了工作量，而且提高了成本。为克服这些不足，研制了