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1、设备故障诊断技术与应设备故障诊断技术与应用用第一章开展设备故障诊断的重要意义 1、避免恶性事故的发生，保证安全生产避免恶性事故的发生，保证安全生产 大型往复压缩机、发动机等设备若发生烧瓦、拉缸、阀门损坏等重大事故，损失将在数十万元以上。2、降低能耗降低能耗 大型发动机如T815型有8个缸，经常有12个缸熄火，燃油多消耗1/82/4，即12%25%，若通过诊断进行及时调整，则可节约燃油10%。3 3、开展视情维修，节约维修费用、开展视情维修，节约维修费用 1 台离心泵等大修一次 15 万元左右，若根据情况将维修周期延长1/10，则节维1.5万元，10台泵则节约了 15 万元。开展设备故障诊断工作
2、，平均可节约维修费用25%。4 4、科学化管理的要求、科学化管理的要求 总公司下文评选设备使用先进单位时，故障诊断工作占10%的比重。5 5、未雨筹缪，为将来节约开支打基础、未雨筹缪，为将来节约开支打基础 资金紧张时，需要依托故障诊断技术对设备进行精细管理，在冶金、煤炭等行业目前已成为主要设备管理工作。近近 5 5 年的故障诊断研究基础年的故障诊断研究基础1、获得各类诊断类基金数国内第一 *2 项国家自然科学基金；*3 项北京市自然科学基金；*1 项教育部霍英东基金；*3 项总公司创新基金；*5 项总公司的重点项目2、从事诊断研究的人数国内第一 教授5名，副教授6名，博士生8名，硕士生49名。
3、拥有国内外诊断设备300余万元；并自主开发了大型旋转、往复设备、管线泄漏的诊断系统。3、成果应用数国内第一 自行开发的诊断系统在大庆、辽河、胜利、新疆、塔里木、华北、天津大港、江苏、南海等各油田都进行了使用。第二章、设备主要诊断方法1 1、振动诊断法：是主要使用的方法、振动诊断法：是主要使用的方法2、噪声诊断法：声压、声强法3 3、油液分析法：铁谱、光谱法、油液分析法：铁谱、光谱法4、无损检测法：超声、声发射技术5、温度检测法：接触法、红外法6、应力、应变法7、其它方法：压力法、电流法、转速法等第三章用振动法对石油设备的诊断一、诊断系统二、振动的基本诊断原理三、诊断离心泵、往复泵的轴承、轴等部
4、件四、诊断压缩机、发动机、天然气发动机五、对齿轮箱的诊断六、对输油管线的泄漏诊断一、一、EDESEDES型故障诊断系统型故障诊断系统16 通道，可测振动、温度、压力、转速；主频330KHz，12bit 高精度分析；软件系统智能化分析。1 硬件系统组成2 硬件系统的特点1）12位高精度AD卡，主频高达330K，16通道，分析精度高。2）外挂式设计，形式灵活，使计算机与诊断仪 主机能够独立使用，保证软件系统能够长久升级；3）数据采集量大，数据直接进入笔记本型计算机，无须二次数据传递，操作简便；4）模块化设计，前端、主控、通讯电路自成体系，可靠性高；同时便于维护，能够使硬件系统永久升级；5）自带电池
5、，防尘、防潮设计，便于野外操作；3、软件系统组成4 软件系统的特点1）诊断库技术:设备层、故障层、故障特征层、参数层2）自动建库技术:自动建立注水泵、外输泵、发动机、压缩机、螺杆泵等设备的数据采集库及故障诊断库。3）自动分析技术:自动调用各种诊断方法，进行数据的处理及特征参数的提取。4）智能诊断技术:诊断库与标准库进行自动对比，给出诊断结论。5）报表自动输出:给出简易、精密报告。6）诊断标准自建:自适应寻优。二、振动的基本诊断原理二、振动的基本诊断原理1 振动波形的表达x(t)=A*sin(2ft+)A-振幅，大小f-频率，快慢2 振动的位移、速度、加速度指标位移：x(t)速度：v(t)=dx
6、(t)/dt=fAcos(2ft+)加速度：a(t)=dv(t)/dt=-f2Asin(2ft+)3 振动的分类复杂周期振动 准周期振动 随机振动4 振动诊断机理 当零部件间隙（如磨损）、质量分布（如不平衡）、配合（如不对中、供油提前角）发生改变时，会使部件间的接触冲击发生变化，或产生附加的冲击，传递到机体表面，则表现为振动的增大（或减小）。5 振动诊断指标的领域按横坐标的量纲，分为以下几个域：1）时域指标 2）频域指标 3）倒频域指标 4）幅值域指标 5）时延域 6)相位域6、振动的时域诊断法1）峰值：灵敏性好(点)2）峰峰值:3）绝对均值:4）有效值:稳定性好(面)5）方差值：时域诊断法的
7、特点时域诊断法的特点 1）简单、方便 2）当振源较为复杂时，只能定性诊断，即指出设备有无异常；无法指出具体的故障部位。6）脉冲值:峰值/绝对均值，诊断轴承的故障7 振动的频域诊断法1）特征频率：频谱图横坐标 f，Hz 2）特征频率幅值:频谱图纵坐标 A,m/s2 频域诊断法特点 各个部件在运转时，都以一定的特征频率进行振动，特征频率所对应的幅值即代表了该部件的振动大小。通过特征频率，可将各个部件的振动分开，实现定位诊断。频域定位诊断原理图三、诊断注水泵、往复泵的轴承、轴等部件三、诊断注水泵、往复泵的轴承、轴等部件离心泵振动测点布置图往复泵振动测点布置图内圈：外圈：滚珠：fa轴的旋转频率；d 滚
8、动体直径；D 轴承的节径；接触角1 诊断滚动轴承2、滑动轴承 油膜涡动：0.5 fr fr轴频 气隙间振：0.8 fr 磨损严重：0.2 fr0.9fr3、轴不平衡:fr fr轴频4、轴不对中：2fr fr轴频5、转子松动：nfr n=2,3四、诊断压缩机、发动机等四、诊断压缩机、发动机等1 1、诊断发动机供油角、诊断发动机供油角 测试原理：振动传感器放在某缸缸盖；光电传感器放置在各缸基准点，对准飞轮贴在该缸上止点处的反光片，同时进行测量。振动波形前沿与转速脉冲前沿之间形成的角度，即为供油提前角。可判断供油提前、落后的情况。压缩机测点布置图2 2、诊断发动机爆燃、熄火或压缩机阀门磨损、诊断发动
9、机爆燃、熄火或压缩机阀门磨损 根据燃烧产生冲击振动、阀门落座时产生冲击振动的大小。发动机爆燃、压缩机阀门磨损发动机熄火五、对齿轮箱的诊断五、对齿轮箱的诊断 齿轮箱最大特点是，频率成份fm、fr是以调幅、调频的形式存在于频谱中的，因此诊断的关键是解调分析。1 1）线性相加：）线性相加：cos(fmt)+cos(frt)2 2）调幅：调幅：fm载波 fr调幅波 (1+A1sin(frt)A2sin(fmt)=A2sin(fmt)+0.5A1A2（cos(fm+fr)-cos(fm-fr)）3 3）调频：调频：A1sin(fmt+A2sin(frt)fm载波 fr调频波 齿轮箱故障特征：啮合频率fm
10、=frz，为载波 轴频：fr，为调制波六、对输油管线泄漏的诊断六、对输油管线泄漏的诊断1 负压波法诊断原理2 2 诊断系统组成诊断系统组成 压力传感器压力传感器+采集系统采集系统+同步系统同步系统+通迅系统通迅系统+工作站工作站3 3 诊断系统的特点诊断系统的特点 1）采用先进的双扭环采集技术，确保采集频率可达到10K，这样采集分辩率可达1万点/秒，每米波长能以33点进行描述，可对微小泄漏信号进行识别。2）采用神经网络方法对特有噪声模式进行记忆，并建立管线全局噪声点结构图，对可能出现的泵、阀起动噪声进行智能判别。管线泄漏诊断系统捕捉到的泄漏波形振动诊断法 通过振动传感器测试机体振动，对幅值、频
11、谱幅值、频谱进行分析，对各种故障进行诊断。振动时域波形振动频域图噪声诊断法噪声诊断法 振动在空气中传播形成噪声。适于诊断远距离（车辆）、不易接近（涡轮增压器）的设备。声压：声的应力值（分贝dB），n=20log10 x 极轻声：0-10（安静的环境）轻声：20-30（图书馆）适中声：40-50（较静办公室）高声：60-70（大商场）甚高声：80-90（繁忙的大街）震耳欲聋：100-120 声强：声的单位能量值。无损检测法无损检测法 频率20000HZ 为超声波1 1、超声诊断、超声诊断 用于探伤，双探头，发射、接收声波，根据反射波形的形状、时差决定零部件缺陷、位置。2 2、声发射、声发射 接收
12、声波，声发射：金属内部晶格发生变形时产生的声音，用于诊断动（高速）、静（压力容器）设备的结构强度。石油大学拥有当今最先进的美国PAC公司4通道声发射诊断系统，取得了对多种设备磨损、管线泄漏的诊断成果。温度检测法温度检测法 1.接触法 AD590:(50，150）；PT100:（50,300)；热电偶:(-50,1200)度 2.非接触法 红外法测温仪：点温仪、红外热像温仪 应力、应变法应力、应变法 通过应变片测试设备应力、应变水平，对强度进行评度。其它方法其它方法 1.压力法：润滑油、进排气（水）压力。2.电流法：电机诊断，变频测转子、定子故障。3.转速法：无负载测功、动平衡校正。第四章石油设
13、备的远程诊断设备远程诊断技术主要特点 (1)采用多种网络方式形成一个完整的企业级诊断系统,实现对远程设备进行实时监控和管理；(2)有利于提高诊断的准确性和可靠性,实现企业和异地专家对设备故障进行实时会诊；(3)能够形成统一的数据库,实现大范围内的诊断知识与诊断数据的共享；(4)具有良好的可扩展性,可以灵活地根据企业规模进行扩展。企业内技术企业内技术企业内技术企业内技术企业内技术企业内技术资源共享资源共享资源共享资源共享资源共享资源共享数据库数据库数据库数据库电子邮件电子邮件电子邮件电子邮件InternetInternetInternet防火墙及防火墙及防火墙及防火墙及防火墙及防火墙及网站缓存网
14、站缓存网站缓存网站缓存网站缓存网站缓存领导及总工领导及总工领导及总工领导及总工领导及总工领导及总工远程管理远程管理远程管理远程管理远程管理远程管理故障诊断故障诊断故障诊断故障诊断故障诊断故障诊断 WEBWEBWEB 服务器服务器服务器服务器服务器服务器故障诊断库故障诊断库故障诊断库故障诊断库故障诊断库故障诊断库服务器服务器服务器服务器服务器服务器Internet Internet 与故障网站与故障网站与故障网站与故障网站与故障网站与故障网站远程专家远程专家远程专家远程专家远程专家远程专家会诊会诊会诊会诊会诊会诊技术人员技术人员技术人员技术人员技术人员技术人员网络网络网络网络采集卡采集卡采集卡采集卡振动传感器振动传感器振动传感器振动传感器网络网络网络网络采集卡采集卡采集卡采集卡温度压力流量温度压力流量温度压力流量温度压力流量设备设备设备设备设备设备管线管线管线管线管线管线现场数据采集现场数据采集现场数据采集现场数据采集现场数据采集现场数据采集与实时检测与实时检测与实时检测与实时检测与实时检测与实时检测谢谢！