Chapter无损检测技术在设备诊断中的应用mfd,故障诊断,电子科技大学.ppt

第6章 无损检测技术在设备诊断中的应用 * 机械电子工程学院 * 本章内容 1、油样分析技术在机械设备故障诊断中的应用，包括：油样的光谱分析技术、润滑油的铁谱分析技术、应用光谱、铁谱分析应注意的问题等。 2、声发射检测技术在机械设备故障诊断中的应用，包括：声发射检测的基本原理、声发射信号的表征参数、声发射检测仪器简介、声发射检测的研究及应用领域等。 本章要求 1、了解油样分析技术在机械设备故障诊断中的应用。 2、了解声发射检测技术在机械设备故障诊断中的应用。 6.1 油样分析技术 油样分析能取得的信息： 1、磨屑的浓度和颗粒大小反映了机器磨损的严重程度。 2、磨屑的大小和形貌反映了磨屑产生的原因，即磨损发生的机理。 3、磨屑的成分反映了磨屑产生的部位，即零件磨损的部位。 各种油样分析技术的适用范围 6.1.1 油样的光谱分析技术 油样的光谱分析就是利用油样中含有金属元素的原子在高压放电或高温火焰燃烧时，原子核外的电子吸收能量从低能级轨道跃迁到较高能级的轨道，但是这样的原子能量状态是不稳定的，电子会自动地从高能级轨道跃迁回原来能级轨道，与此同时，以发射光子的形式把吸收的能量辐射出去。不同元素的原子放出光的波长不同，称为特征波长。 经过棱镜或光栅分光系统，将辐射线按一定波长顺序排列，所得到的谱图称为光谱。 测量各特征波长的谱线和强度，就可检测到该种元素存在与否及其含量多少，推断出产生这些元素的磨损发生部位及其严重程度，并依此对相应的零部件工作状态作出判断。 6.1.1.1 原子吸收光谱测定法 原子吸收光谱测定法原理 6.1.1.2 原子发射光谱测定法 原子发射光谱测定法原理 6.1.1.3 光谱分析的磨损界限 光谱分析的磨损界限因油样来源的不同变化很大，取决于它们合金成分的多少、设备的类型、工作特点以及初期缺陷的性质。 在某种情形下，显示铜和铁元素含量达 量级时，机器仍运行良好；但在另一种情形下，元素浓度小于 ，事故却即将来临。 因此，采用油样光谱分析技术对机械设备进行工况监测与故障诊断时，一定要针对具体设备和工作条件作反复试验，才能确定出合适的磨损界限。 6.1.2 油样的铁谱分析技术 铁谱分析方法是利用经过稀释的油液通过一块具有高磁场梯度的玻璃片或玻璃管，将润滑油中所含的磨粒或碎屑，按其粒度大小有序地分离开来，经过光学显微观察和光密度计计数，可对磨屑的来源、产生的原因以及零部件磨损的程度进行定性和定量分析，及时作出机器零部件的故障预报。 铁谱仪是铁谱分析的关键设备，根据其工作方式的不同，铁谱仪可分为直读式铁谱仪、分析式铁谱仪和旋转式铁谱仪。 6.1.2.1 铁谱分析仪的工作原理 6.1.2.1.1 直读式铁谱仪 1、2——光伏探测器；3——磁铁；4——光导纤维； 5——白炽灯光源；6——接油杯；7——放大电路； 8——数显装置；9——压块；10——沉积管；11——毛细管 直读式铁谱仪的结构和工作原理 6.1.2.1.1 直读式铁谱仪 磨屑在沉积管内的沉积规律 直读式铁谱仪的性能特点： 1、结构简单，价格便宜（约为分析式铁谱仪的1/4）； 2、制谱与读谱合二为一，分析过程简便快捷； 3、读数稳定性、重复性较差，随机因素干扰影响大； 4、只能提供关于磨屑体积的信息，不能提供关于磨屑形貌、磨屑来源的信息，信息量有限，常用作油样的快速分析和初步诊断。 6.1.2.1.2 分析式铁谱仪 磨屑在铁谱片上的沉积规律 分析式铁谱仪是包括制谱仪、光密度读数器以及双色显微镜在内的成套测试系统。 制谱仪的结构原理 6.1.2.1.2 分析式铁谱仪 分析式铁谱仪的性能特点： 1、提供的信息较丰富。分析式铁谱仪不仅能够提供关于磨损程度的信息，而且通过对磨屑形貌及其成分的观察，还能提供关于磨损发生机理及发生部位的信息，也就是说，分析式铁谱仪所提供的信息比直读式铁谱仪要丰富得多，常用作油样的精密分析。 2、直读式铁谱仪只能进行一次测量，不能将沉积管从磁场中取出后再放上重新读数；而分析式铁谱仪制成的谱片可以保存起来，供以后观察分析用。 3、制谱过程较慢，制作一个完整的谱片约需30min，且制谱时要求较严格，故一般只能在实验室进行。 6.1.2.1.3 旋转式铁谱仪 旋转式铁谱仪的结构原理 传统分析式铁谱仪存在两个固有的缺陷： 1、蠕动泵输送油样时对磨屑的碾压和抛光效应，改变了磨屑的原始形貌，从而影响对其形貌特征识别和磨损机理的研究。 2、由于沉积面积有限，先行沉积的磨屑对流道堵塞，不仅造成了磨屑的堆积，而且还破坏了磨屑在谱片上的沉积规律，从而