故障诊断专家系统的功能和特点

1、振动监测分析交流材料 北京英华达公司振动监测测分析诊诊断交流材料料北京英华华达公司司20099年111月第2页 共31页目录1.传感感器12.测量量参数553. 轧轧机机械械状态监监测和故故障诊断断的特点点74. 齿齿轮故障障机理和和诊断1115. 滚滚动轴承承故障机机理和诊诊断方法法116. 轧轧机机械械状态监监测故障障诊断的的技术难难点1337. 故故障诊断断专家系系统1777.1故故障诊断断步骤1177.2振振动故障障分类1177.3常常见故障障的诊断断方法1187.4齿齿轮故障障机理1187.5 齿轮故故障的诊诊断1997.6 滚动动轴承故故障诊断断217.7 滚动轴轴承的分分类2117.8 滚动轴轴承失效效模式2227.9 滚动轴轴承的振振动2337.100 齿轮轮和滚动动轴承故故障的特特点2557.111 齿轮轮和滚动动轴承故故障的特特征数据据267.122 齿轮轮和滚动动轴承故故障的信信号分析析方法2277.133 齿轮轮和滚动动轴承故故障的诊诊断标准准：299振动监测测分析在在冶金行行业的应应用1.传感感器TSI=Turrbinne SSupeerviisorry II

2、nsttrummenttatiion传感器亦亦称换能能器或变变换器，它它是将被被测的某某一物理理量（或或信号），按按一定规规律转换换为与其其对应的的另一种种（或同同种）物物理量（或或信号）并并输出的的装置。传感器器是实现现自动检检测与自自动控制制的首要要环节，如如果没有有传感器器对原始始信号进进行准确确的捕获获与转换换，自动动检测和和自动控控制将无无法实现现。所以以，传感感器是故故障诊断断系统中中的重要要部件。传感器的的分类方方法：由于传感感器测量量的物理理量种类类繁多，传传感器的的工作原原理又各各不相同同，因而而传感器器的种类类也很多多，从不不同的角角度研究究就有不不同的分分类方法法。传感感器通常常有如下下几种分分类方法法。（1）根根据被测测物理量量分类。这种分分类方法法说明了了传感器器用途，如如位移传传感器、速度传传感器、加速度度传感器器、温度度传感器器、压力力传感器器、噪声声传感器器等。这这种分类类方法对对用户和和生产单单位来说说是比较较方便的的。其不不足之处处是将原原理互不不相同的的传感器器归为一一类，难难以找出出各种传传感器原原理上的的共性和和差异。（2）按按工作原原理分类类

3、。这种种分类方方法是以以传感器器的工作作原理作作为分类类的依据据，将传传感器分分为应变变式、压压电式、涡流式式、电阻阻式、电电容式、差动变变压器式式等。这这种分类类方法有有利于对对各种传传感器的的原理和和性能进进行分析析研究和和设计改改进，使使应用更更灵活。（2）按按能量传传递方式式分类。从能量量观点来来分，传传感器可可分为有有源传感感器和无无源传感感器两大大类。设备诊断断对传感感器的要要求：传感器是是诊断系系统获取取原始信信号的装装置，正正确地选选用传感感器是设设备诊断断技术的的一个关关键环节节。前面面已介绍绍过传感感器的种种类很多多，即使使对于相相同的被被测量（如如振动），也也有很多多不同种种类的传传感器。由于测测量的目目的和要要求不同同，测量量范围、频响特特性、精精度、灵灵敏度等等有所区区别，而而且测量量环境也也往往不不同，因因此必须须选择合合适的、能满足足检测要要求的传传感器。例如，对对于振动动的精密密诊断，由由于需要要对信号号进行各各种处理理和精细细分析，就就必须采采用高悧悧能精密密传感器器。因此此，根据据设备诊诊断的目目的以及及诊断系系统的配配置来合合理地选选择传感感器的类

4、类型，是是完成诊诊断任务务的重要要环节。在传感感器的选选择上主主要应遵遵循如下下原则：（1）传传感器应应具有良良好的响响应特性性。由于于被诊断断对象的的原始信信息（一一次信息息）是通通过传感感器获得得的，如如果传感感器传输输信号失失真或不不稳定，对对于同样样的原始始输入信信号，其其输出信信号就不不一样，传传感器输输出有误误差的信信号，将将使诊断断造成困困难和错错误。（2）传传感器从从被测对对象抽走走的能量量要小。有些传传感器是是属于能能量交换换型的，被被测量对对象的物物理状态态与某种种形式的的能量有有关，为为了获得得信息，传传感器要要从被测测物体的的状态中中抽走信信息（能能量），进进行能量量交换。但为了了不扰乱乱被测物物体的状状态，具具体来说说，为了了能正确确地反映映被测设设备和系系统的特特征量，传传感器从从被测系系统抽走走的能量量必须很很小。（3）传传感器加加在被测测对象上上的负载载尽可能能小。接接触型传传感器是是将传感感器或传传感元件件安装在在被测物物体上，肯肯定会在在被测量量对象上上加上一一定的负负载，并并可能扰扰乱被测测对象的的状态和和特性，例例如加速速度传感感器、电电阻温度度

5、传感器器和被测测对象进进行直接接接触是是不可避避免的，如如果忽视视了这种种负载影影响，有有时甚至至会导致致得不到到有关被被测对象象的正确确状态信信息。所所以，必必须减小小传感器器的体积积、质量量、刚度度、热容容量等会会引起负负载影响响的参数数，以减减少这些些参数对对被测对对象的影影响。（4）传传感器应应有较高高的稳定定性和较较长的使使用寿命命。用于于状态监监测系统统的传感感器，由由于长期期连续监监测的需需要，必必须有较较高的稳稳定性和和较长的的使用寿寿命，以以减少监监测系统统自身故故障率、维护工工作量和和运行成成本。（5）另另外，传传感器还还应满足足信号传传递、记记录和处处理方便便的要求求，能适适应复杂杂的工作作环境，具具有较好好的抗干干扰能力力。用于冶金金行业的的风机、水泵、减速机机以及齿齿轮箱等等设备的的振动监监测的传传感器主主要有如如下几种种：a) 电涡流传传感器图1i. 工作原理理：电磁磁转换，一一般来说说电涡流流传感器器由探头头（prrobee）+延延伸电缆缆（Exxtennsioon ccablle）+前置器器（coondiitioonerr，又称称适配器器或前置置放大器器

6、）组成成，二次次仪表给给前置器器提供-18VV-332V（一一般用-24VV）直流流电源，前前置器通通过本身身的振荡荡电路给给探头以以2M Hz的的高频振振荡信号号，此等等高频振振荡信号号通过探探头的线线圈会产产生交变变的磁场场A；此此等交变变的磁场场在被测测量的金金属表面面会产生生电场，该该电场在在被测量量的金属属表面会会产生涡涡流电流流，此电电场的存存在又会会产生磁磁场B；如此一一来磁场场B和磁磁场A就就会产生生耦合作作用，探探头和被被测金属属表面的的距离如如果发生生变化的的话，磁磁场B和和磁场AA就会产产生耦合合作用就就会发生生改变；前置器器拾取磁磁场B和和磁场AA就会产产生耦合合作用的的改变，加加以放大大并量化化成成线线性变化化的电压压信号；二次仪仪表接受受这种成成线性变变化的电电压信号号去量化化探头和和被测金金属表面面的距离离。所以以电涡流流传感器器一般都都是用来来测量被被测量金金属表面面的位移移变化的的。无论论哪一种种电涡流流传感器器，无论论是哪一一公司的的电涡流流传感器器，他的的工作原原理都是是如此。ii. 分类：我我们按照照电涡流流传感器器的探头头直径可可以分为为8mm

7、m，111mm，114mmm，177mm，225mmm，355mm，550mmm等等。一般来来说，我我们在电电涡流传传感器的的选型时时最根本本的依据据就是用用户所提提出的具具体的被被测量金金属表面面的变化化范围（测测量范围围）。一一般来说说，电涡涡流传感感器的测测量范围围要小于于探头的的半径（例例如Beentlly 88mm电电涡流传传感器的的测量范范围是22mm，BBKV 8mmm分体电电涡流传传感器的的测量范范围是22mm，BBKV 8mmm分体电电涡流传传感器的的测量范范围是11.5mmm）。具体某某一个电电涡流传传感器的的测量范范围可以以查阅该该公司的的产品样样本。iii. 安装和调调试：电电涡流传传感器的的安装一一般是采采用L型型支架，瓦瓦体本身身打孔或或延伸杆杆安装。电涡流流传感器器应用于于现场时时，要注注意被测测量金属属表面的的有效长长度和宽宽度均要要大于电电涡流传传感器的的探头直直径的两两倍以上上；而且且在该传传感器安安装位置置的上下下左右探探头直径径的两倍倍以上的的空间范范围内没没有其他他的金属属物体存存在；如如果测量量要求在在同一个个位置安安装两个个以上的的电涡流流

8、传感器器时，每每两个电电涡流传传感器之之间的直直线距离离要大于于该传感感器的探探头直径径的3-5倍。电涡流流传感器器应用于于具体的的现场时时，一般般把它的的直流静静态工作作电压要要调整到到合适的的值：一一般来说说轴振传传感器的的直流静静态工作作电压要要调整到到-100V；轴轴位移的的测量范范围一般般是对称称的，所所以轴位位移传感感器的直直流静态态工作电电压要调调整到-10VV，并将将二次仪仪表中关关于轴位位移测量量通道的的零点电电压设置置为-110V；胀差的的测量比比较特殊殊，大部部分现场场胀差的的测量范范围不是是对称的的，因此此胀差传传感器的的直流静静态工作作电压要要按照具具体测量量范围和和该传感感器的线线性范围围去推算算，例如如某厂的的高压胀胀差测量量范围是是-26mmm，那么么我们可可以选用用BKVV 的117mmm电涡流流传感器器完成，此此时传感感器的直直流静态态工作电电压应该该调整到到-6VV，如果果用户要要求的胀胀差测量量范围是是对称的的话（-444mm ），传传感器的的直流静静态工作作电压应应该调整整到-110V。（齿轮轮）转速速测量的的电涡流流传感器器安装时时一般将将电

9、涡流流传感器器的探头头表面调调整到距距被测量量齿轮顶顶部1mmm，此此时要求求被测量量齿轮的的径向跳跳动很小小；（键键相槽）转转速测量量的电涡涡流传感感器安装装时一般般将电涡涡流传感感器的探探头表面面调整到到距被测测量有键键槽同圆圆周转子子平面约约2mmm（量电电压为-10VV），（键键）转速速测量的的电涡流流传感器器安装时时一般将将电涡流流传感器器的探头头表面调调整到距距被测量量有键同同圆周转转子键表表面约22mm（量量电压为为-100V），此此时要求求被测量量齿轮的的径向跳跳动很小小。至于于说不同同的现场场要求测测量其他他的位移移量时，可可以依此此类推。b) 速度传感感器i. 工作原理理：磁电电转换，速速度传感感器一般般都由内内部永久久磁缸，支支撑弹簧簧，线圈圈，外壳壳和信号号电缆构构成。一一般来说说，速度度传感器器是直接接和被测测物体用用刚性连连接在一一起的；当被测测量物体体发生振振动时，速速度传感感器和被被测物体体一起运运动，但但是由于于速度传传感器内内的支撑撑弹簧的的存在，使使得永久久磁缸和和线圈做做相对运运动，如如此一来来线圈切切割磁力力线，速速度传感感器就成成了一个个小型的的发电机机；被测测物体的的振动速速度越快快，速度度传感器器输出的的电压越越高，二二次仪表表即是拾拾取此等等电压信信号去量量化被测测物体的的振动速速度，二二次仪表表将此电电压信号号进行积积分后就就为被测测物体的的振动位位移。无无论哪一一种速度度传感器器，无论论是哪一一公司的的速度传传感器，他他的工作作原理都都是如此此。图2ii. 分类：速速度传感感器又称称惯性式式速度传传感器，一一般我们们使用的的全都是是惯性式式速度传传感器，只只是不同同的生产产厂家的的惯性

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