风电机组故障诊断最终版本(含目录)

目录

1.1故障诊断: ........................................................................................................................................ 4 1.2故障诊断的任务 .............................................................................................................................. 4 1.3振动的利用 ...................................................................................................................................... 4 1.4机械振动产生的原因: .................................................................................................................... 5 1.5振动的概念： .................................................................................................................................. 5 1.6每一振动参量都具有三个基本要素： .......................................................................................... 5 1.7机械振动的分类 .............................................................................................................................. 5 1.8机械振动定义： .............................................................................................................................. 9 1.9简谐运动： ...................................................................................................................................... 9 2.1传感器............................................................................................................................................ 10 2.2压电材料： .................................................................................................................................... 11 2.3电涡流式位移传感器 ..................................................................................................................... 11 2.4磁电式速度传感器 ........................................................................................................................ 11 2.5惯性式速度传感器 ........................................................................................................................ 12 2.6压电式加速度传感器 .................................................................................................................... 12 2.7电涡流位移传感器（非接触） .................................................................................................... 12 2.8振动的测试: .................................................................................................................................. 12 2.9常用的传感器有： ........................................................................................................................ 12 2.10振幅测量： .................................................................................................................................. 13 2.11振动检测系统的组成 .................................................................................................................. 13 2.12加速度传感器使用注意事项： .................................................................................................. 14 2.13测振系统的定度和校准 .............................................................................................................. 14 2.14测试系统的一般功能: ................................................................................................................ 14 2.15数据分析与处理的基本要求： .................................................................................................. 15 2.16传感器的灵敏度 .......................................................................................................................... 15 2.17最常用的振动测量 ...................................................................................................................... 15 2.18传感器的测量量程范围 .............................................................................................................. 15 2.19电压输出型压电加速度传感器的测量范围 .............................................................................. 15 2.20测试系统的调试 .......................................................................................................................... 15 3.1何谓旋转机械： ............................................................................................................................. 16 3.2旋转机械典型故障分析： ............................................................................................................ 16 3.3有、无量纲的统计特征值 ............................................................................................................ 16 3.4旋转机械的振动按转子系统在坐标平面内发生的振动形式分为如下三种： ......................... 16 3.5转子平衡时的基本特性： ............................................................................................................ 17 3.6转子振动的基本特性： ................................................................................................................ 17 3.7多跨转子轴系 ................................................................................................................................. 17 3.8转子振动的基本特性： ................................................................................................................ 17 3.9转子不平衡故障的频谱特征： .................................................................................................... 17

1

3.10故障特征： .................................................................................................................................. 17 3.11转子不平衡故障的诊断： .......................................................................................................... 17 3.12转子不对中的类型 ....................................................................................................................... 18 3.13造成不对中的原因: .................................................................................................................... 18 3.14转子不对中的故障特征: .............................................................................................................. 18 3.15转子不对中的故障特征: ............................................................................................................ 18 3.16轴心轨迹： .................................................................................................................................. 18 3.17诊断方法: .................................................................................................................................... 18 4.1滚动轴承故障诊断概述 ................................................................................................................ 19 4.2轴承结构： .................................................................................................................................... 19 4.3滚动体类型 .................................................................................................................................... 19 4.4轴承基本代号、参数名称 ............................................................................................................ 19 4.5滚动轴承的主要故障形式与原因如下： .................................................................................... 20 4.6滚动轴承的振动机理与信号特征 ................................................................................................ 20 4.7滚动轴承的特征频率 .................................................................................................................... 21 4.8传感器和感应频率段的选择 ........................................................................................................ 21 4.9轴承故障信号分布的频段传感器和感应频率段的选择 ............................................................ 21 4.10信号拾取方式： .......................................................................................................................... 21 4.11滚动轴承故障信号分析方法 ...................................................................................................... 22 4.12 轴承故障诊断平台软件设计 ..................................................................................................... 22 4.13波形分析相关知识 ...................................................................................................................... 22 5.1齿轮箱故障原因和分类 ................................................................................................................ 22 5.2齿轮啮合的特征频率 .................................................................................................................... 23 5.3诊断小结 ........................................................................................................................................ 24 5.4小波的发展历史 ............................................................................................................................ 24 5.5小波定义 ........................................................................................................................................ 25 5.6CWT的变换过程 .............................................................................................................................. 25 5.7CWT小结 .......................................................................................................................................... 25 5.8小波包分解树 ................................................................................................................................ 26 5.9小波理论基础-二代小波 ............................................................................................................... 26 5.10实现 .............................................................................................................................................. 26 第6章无损检测技术在设备故障诊断中的应用 ............................................................................... 27 6.1 油样分析技术 ............................................................................................................................... 27 6.2油样的光谱分析技术 .................................................................................................................... 27 6.3光谱分析的磨损界限 .................................................................................................................... 27 6.4油样的铁谱分析技术 .................................................................................................................... 27 6.5铁谱分析仪的工作原理 ................................................................................................................ 28 6.6直读式铁谱仪 ................................................................................................................................ 28 6.7分析式铁谱仪 ................................................................................................................................ 28 6.8对铁谱片进行定性分析的方法主要有： .................................................................................... 28 6.9应用光谱、铁谱分析应注意的问题 ............................................................................................. 29

2

6.10 声发射检测原理及特点 .............................................................................................................. 29 6.11红外无损检测 .............................................................................................................................. 30 7.1风机故障概述 ................................................................................................................................. 32 7.2齿轮箱故障 .................................................................................................................................... 33 7.3齿轮箱油泵过载 ............................................................................................................................. 33 7.4齿轮箱油封老化 ............................................................................................................................. 33 7.5风力发电机组齿轮油温度过高 ..................................................................................................... 33 7.6齿轮油位低 ..................................................................................................................................... 34 7.7齿轮油压力低 ................................................................................................................................. 34 7.8风机不能自行启动 ......................................................................................................................... 34 7.9叶轮主要故障 ................................................................................................................................. 34 7.10风轮转动时发出异常声响 .......................................................................................................... 34 7.11风速达到额定风速以上，但风轮达不到额定转速，发电机不能输出额定电压 .................. 35 7.12调向不灵或不能调向 .................................................................................................................. 35 7.13风轮转动而发电机不发电（无电压） ...................................................................................... 35 7.14叶片动不平衡引起的振动故障 .................................................................................................. 35 7.15盐雾的危害 ................................................................................................................................... 36 8.1 电动机类型特点与测定标准 ........................................................................................................ 36 8.2电机振动的测量与判定标准 ........................................................................................................ 36 8.3电机振动的测定方法 .................................................................................................................... 37 8.4电机的安装要求 ............................................................................................................................ 37 8.5电机在测定时的状态： ................................................................................................................ 37 8.6定子异常产生的电磁振动 ............................................................................................................. 37 8.7气隙不均匀引起的电磁振动 ......................................................................................................... 37 8.7电动机异常振动的诊断检查过程 ................................................................................................ 38 8.8诊断的检测过程 ............................................................................................................................. 38 8.9电动机不能启动可能原因： ........................................................................................................ 38 8.10电动机带负载运行时转速低于额定值，可能原因： .............................................................. 39 8.11电机外壳带电可能原因： ........................................................................................................... 39 8.12轴承过热可能原因： ................................................................................................................... 39 8.13滑环火花过大可能原因： ........................................................................................................... 39 8.14电动机运转时声音不正常可能原因： ...................................................................................... 39 8.15电机温升过高或冒烟可能原因： .............................................................................................. 40 8.16三相异步电动机发生故障 .......................................................................................................... 40 8.17常见的人工智能技术 .................................................................................................................. 40 8.18模拟电路故障诊断中存在的主要难点可以总结为以下四个方面： ...................................... 40 8.19人工神经网络从以下四个方面去模拟人的智能行为 .............................................................. 41 8.20神经网络： .................................................................................................................................. 41 8.21人工神经元 .................................................................................................................................. 41 8.22神经网络在故障诊断中的应用 .................................................................................................. 41 8.23神经网络的基本功能 .................................................................................................................. 42

3

9.1风电变流器系统功能： ................................................................................................................. 42 9.2风电变流器基本原理： ................................................................................................................ 42 9.3电气主接线中采用 ......................................................................................................................... 42 9.4变频器故障 ..................................................................................................................................... 43 9.5轻故障分类与报警:........................................................................................................................ 43 9.6重故障分类与报警:........................................................................................................................ 43 9.7单元欠电压: .................................................................................................................................. 43 9.8单元缺相: ...................................................................................................................................... 43 10.1组态软件通常有以下几方面的功能： ...................................................................................... 43 10.2组态软件主要解决的问题： ...................................................................................................... 44 10.3窗口............................................................................................................................................... 44 10.4工程浏览器 ................................................................................................................................... 44 10.5图形工具箱 ................................................................................................................................... 44 10.6图库管理器 ................................................................................................................................... 45 10.7系统要求--硬件配置 .................................................................................................................. 45 10.8创建简单工程(工程总体概况) ................................................................................................... 45 10.9使用组态软件的一般步骤 ........................................................................................................... 45 10.10选型说明 .................................................................................................................................... 46

1.1故障诊断:

利用各种检查和测试方法，发现系统和设备是否存在故障的过程是故障检测；而进一步确定故障所在大致部位的过程是故障定位。 1.2故障诊断的任务

1.3

振动的利用

琴弦振动；振动沉桩、振动拔桩以及振动捣固等;电子谐振器；振动检测；振动 压路机;振动给料机;振动成型机等。

4

1.4机械振动产生的原因:

根本原因是存在一个或几个力的激励。不同性质的力激起不同类型的振动。一般是在启动或者停止过程中的振动信号是非平稳的。设备在实际运行中，其表现的周期信号往往淹没在随机的振动信号中。若设备故障程度增加，则随机振动的周期成分加强，从而整台设备振动增大。因此，从某种意义讲，设备振动诊断的过程，就是从随机信号中提取周期成分的过程。 1.5振动的概念：

振动是物体运动的一种形式，它是指物体经过平衡位置而往复运动的过程。 振动可用位移、速度、加速度三个参量表征

1 位移：振动物体离开平衡位置的距离。常用（μm）、（mm）作单位。 2 振动速度：振动物体离开平衡位置的快慢，用（mm/s）作单位。

3 振动加速度：物体振动速度的变化率，位移的二阶导数，用g表示。 将振动参数随时间变化的状态画出来，叫振动波形。 1.6每一振动参量都具有三个基本要素： ? 振幅X、频率f、相位ψ。 ? 位移x=Xsin（ωt+φ0） ? φ0-----初始相位，rad。 ? ω----角频率。 1.7机械振动的分类

（1）按诊断的目的和要求分类：a、功能诊断和运行诊断；b、定期诊断和连续监控； c、直接诊断和间接诊断。 （2） 按诊断对象分类

●旋转机械诊断技术：如汽轮发电机组、燃气轮机组、水轮机组、风机及离心泵等。 ●往复机械诊断技术：包括内燃机、往复式压缩机及泵等。

●工程结构诊断技术：如海洋平台、金属结构、框架、桥梁、容器等。

●运载器和装置诊断技术：飞机、火箭、航天器、舰艇、火车、汽车、坦克、火炮、装甲车等。 ●通讯系统诊断技术：如雷达、电子工程等。按振动规律分类主要是根据振动在时间历程内的 变化特征划分。大多数机械设备的振动是周期振动、准周期振动、窄频带随机振动和宽频带随机振动的一种。

一般将机械振动划分为以下几种类型：

5

（1）自由振动：是物体受到初始激励（脉冲）所引发的一种振动。振动靠初始激励一次性获得 振动能量，历程有限，一般不会对设备造成破坏。不是现场设备诊断所必须考虑的因素。

6

自由振动给系统一定的能量后，系统产生振动。若系统无阻尼，则系统等幅振动；有阻尼， 则系统为衰减振动。 （1）自由振动方程：

对方程求解，得到： ；m 物体质量；k物体的刚度。

振动频率Wn与初始条件无关，完全由物体力学性质决定，称为固有频率。 结论：对复杂系统也成立；强迫振动、非线性振动也与此有关。

7

强迫振动特点：如上图所示，衰减振动随时间推移而消失，而强迫振动则不受阻尼影响，是一种和激振力同频率的诊断。由此可见，强迫振动不仅与激振力的性质有关，而且与物体自身固有的特性有关（质量刚性阻尼）有关。

（3）自激振动：在没外力作用下，系统自身的原因所产生的激励而引起的振动。

要引起自激振动必须存在初始扰动，它的振幅并不随时间的推移而衰减，一旦出现自激振动，往往难以控制，如不及时处理，常因激烈振动而损坏设备。因机械故障而产生的振动，多属于受迫振动和自激振动。

8

1.8机械振动定义：

物体或物体的某一部分在一定位置附近来回往复的运动 实例:心脏的跳动，钟摆，乐器，地震等 周期和非周期振动 1.9简谐运动：

具有加速度与位移的大小x成正比,而方向相反特征的振动称为简谐运动。 最简单、最基本的振动 谐振子作简谐运动的物体

9

2.1传感器

又叫“一次”仪表，是一种器件，又称换能器或拾振器。它是感受物体振动并将其转换成电信号的一种传感元件。 它有两个作用：

? 其一是敏感作用，对被测对象某种物理量(如位移、速度、加速度或力)敏感，并完成对该被测量信号的拾取；

? 其二是变换作用，将被测非电量变换成电量输出将这些描述机械振动量的物理量转换成电量（电流、电压、电荷）或电参数（电阻、电容、电感）的变化，然后输至“二次”仪表进行放大及记录、显示或分析。 测振传感器的分类

某些晶体， 当沿着一定的方向受到外力的作用的时候，其内部的晶格会发生变化，产生极化现象，同时在晶体的两个表面上便产生了符号相反的电荷；当外力去掉以后，就又恢复到原来的

10

3.1何谓旋转机械：

主要运动由旋转运动来完成的机械 汽轮机、离心式压缩机、水泵、风机，电动机

核心：转轴组件 转子、轴、齿轮传动件、叶轮、联轴器 滑动轴承、滚动轴承支座、定子、机座密封、密封装置

3.2旋转机械典型故障分析：

1转子不平衡的故障机理与诊断2不对中故障机理与诊断3油膜轴承的故障机理与诊断4旋转失速与喘振故障机理与诊断5动静件摩擦的故障机理与诊断6转子支承部件松动的故障机理与诊断7转轴裂纹的故障机理与诊断 3.3有、无量纲的统计特征值

3.4旋转机械的振动按转子系统在坐标平面内发生的振动形式分为如下三种： 横向振动、轴向振动、扭转振动，旋转机械故障所激发的振动多为横向振动。

16

3.5转子平衡时的基本特性：

转子不平衡大多数情况下，旋转机械的转子轴心线是水平的，转子的两个支承点在同一水平线上。设转子上的圆盘位于转子两支点的中央转子开始转动后，由于离心力的作用，转子产生动挠度。此时，转子有两种运动：一种是转子的自身转，即圆盘绕其轴线AO′B的转动；另一种是弓形转动，即弯曲的轴心线AO′B与轴承联线AOB组成的平面绕AB轴线的转动。 3.6转子振动的基本特性：

对应于转子一阶横向固有频率的转速称为临界转速。以临界转速为分界可把转子系统分为两种：如果机器的工作转速小于临界转速，则称为刚性轴；如果工作速高于临界转速，则称为柔性轴。 3.7多跨转子轴系

由高压转子、中压转子、低压转子和发电机转子组成。 3.8转子振动的基本特性：

如果机器的工作转速小于临界转速，则称为刚性轴；如果工作转速高于临界转速，则称为柔性轴。

3.9转子不平衡故障的频谱特征：

振动幅值与转速平方成正比 工频的1倍频能量较大 同一平面x,y振动相位差90 转子不平衡故障的时域特征 呈现为类似简谐振动的波形 由于其他振动信号源（松动、不动中、轴承磨损、噪声）的影响，实际的信号不会是标准的正弦波。 3.10故障特征：

静不平衡、力偶不平衡的幅 值谱相似 静不平衡转子两侧轴承的振动相位相同

力偶不平衡，转子两侧轴承的振动相位相反，转子不平衡故障的特征小结：主要表现为径向振动 振动能量主要集中在工频的1倍频，振动幅值随转速升高而迅速增大 振动幅值不随负荷的增大而增大 同一平面X、Y方向振动相位差90°会引起地基的不均匀沉降。 3.11转子不平衡故障的诊断：

机器出现不平衡故障的同时，常常还伴有其他的问题，如：不对中、松动等。其他类的故障也会引起工频1倍频的振动能量。在给出结论前，需要进行综合分析。

据美国MONSANTO石化公司统计，旋转机械故障的50~60 %是由转子不对中引起的。

17

3.12转子不对中的类型

轴承不对中：轴颈在轴承中偏斜 轴系不对中：各转子不处在同一直线上

平行不对中：轴线平行位移 角度不对中：轴线交叉成一角度 综合不对中：轴线位移且交叉 3.13造成不对中的原因:

安装误差 管道应变影响 温度变化热变形 基础沉降不均

危害:滚动轴承 振动噪声 过度磨损“卡死”滑动轴承 油膜承载失稳 半速涡动 油膜振荡严重时油膜破裂而烧损轴瓦.

角度不对中: 螺栓拉力作用下，两半联轴节中存在一个弯矩，力图减小两轴中心线的交角 轴旋转一周，弯矩作用方向交变一次，弯矩施加于轴的弯曲变形也每周变化一次，由此引起工频振动.上侧螺孔旋转到下侧时，螺孔距离增大，拉伸力变化一次。联轴节带着轴发生轴向蹿动，振动频率为转速频率下侧螺孔转到上侧时，螺孔距离变小，拉紧力减弱，不存在迫使轴产生轴向蹿动的力.

3.14转子不对中的故障特征:

振动的振幅与转子的负荷有关 负荷越大、振幅越大 不对中故障对转子的激励力随转速的升高而加大 激励力与不对中量成正比 轴系具有过大的不对中量时， 3.15转子不对中的故障特征:

振动幅值 振动频谱中2x幅值超过1x幅值约50％时，常常说明是径向不对中。2x值相对于1x幅值的高度常取决于联轴器的类型和结构。 2X幅值接近1X幅值是常见的，尤其是平行不对中严重时。轴向2x或3x幅值约是1x转数频率幅值的30％到50％时，说明是角向不对中。联轴节两侧轴承振动的相位差 平行不对中，径向振动差180. 角度不对中，轴向振动差180° 3.16轴心轨迹：

香蕉形、8字形、外圈中产生一个内圈.

不对中故障，除了1x，2 x频率外，还会出现3x倍频. 3.17诊断方法:

简易诊断 轴向振动 精密诊断

18

4.1滚动轴承故障诊断概述

第一阶段:利用通用的频谱分析仪诊断轴承故障。 第二阶段:利用冲击脉冲技术诊断轴承故障 第三阶段:利用共振解调技术诊断轴承故障 第四阶段:以计算机为中心的滚动轴承监测系统

概述旋转机械是设备状态监测与故障诊断工作的重点，而旋转机械的故障有相当大比例与滚动轴承有关。滚动轴承是机器的易损件之一，据不完全统计，旋转机械的故障约有30％是因滚动轴承引起的 4.2轴承结构：

由内环、外环、滚动体和保持架组成 4.3滚动体类型

球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子和球面滚子等

1 球轴承分类:深沟球轴承\\角接触轴承\\调心球轴承\\推力球轴承\\带座轴承 2 滚子轴承:圆锥滚子轴承\\调心滚子轴承\\圆柱滚子轴承\\滚针轴承 3.角接触轴承 4.圆柱滚子轴承

4.4轴承基本代号、参数名称

19

滚动轴承异常的基本形式滚动轴承在运转过程中可能会由于各种原因引起损坏，如装配不当、润滑不良、水分和异物侵入、腐蚀和过载等都可能会导致轴承过早损坏。 4.5滚动轴承的主要故障形式与原因如下：

(1).疲劳剥落这是滚动轴承常见的一种异常形式。 (2).磨损是滚动轴承另一种常见的异常形式。

(3).塑性变形轴承因受到过大的冲击载荷、静载荷、落入硬质异物等在滚道表面上形成凹痕或划痕。

(4).腐蚀润滑油、水或空气水分引起表面锈蚀（化学腐蚀）轴承内部有较大的电流通过造成的电腐蚀以及轴承套圈在座孔中或轴颈上微小相对运动造成的微振腐蚀(是微动磨损与腐蚀协同作用的结果)

(5).断裂过高的载荷会可能引起轴承零件断裂。

(6).胶合所谓胶合是指一个零部件表面上的金属粘附到另一个零件部件表面上的现象。 (7).保持架损坏这一损伤会进一步使振动、噪声与发热加剧，导致轴承损坏。 1.滚动轴承的磨损失效磨损是滚动轴承最常见的一种失效形式。

2. 滚动轴承的疲劳失效在滚动轴承中，滚动体或套圈滚动表面由于接触载荷的反复作用，表层因反复的弹性变形而致冷作硬化，下层的材料应力与表层出现断层状分布，导致从表面下形成细小裂纹，随着以后的持续负荷运转，裂纹逐步发展到表面，致使材料表面的裂纹相互贯通，直至金属表层产生片状或点坑状剥落。轴承的这种失效形式称为疲劳失效。轴承运转时，一旦发生疲劳剥落，其振动和噪声将急剧恶化。

3. 滚动轴承的腐蚀失效轴承零件表面的腐蚀分三种类型。a. 化学腐蚀， b. 电腐蚀， c. 微振腐蚀，

4.6滚动轴承的振动机理与信号特征

引起滚动轴承振动的因素很多。有与部件有关的振动，也有与制造质量有关的振动，还有与轴承装配以及工作状态有关的振动。? 滚动轴承在工作时，滚动体与内环或外环之间可能产生冲击而引起轴承各元件的固有振动。? 各轴承元件的固有频率与轴承的外形、材料和质量有关。

20

5.8小波包分解树

小波分解树表示只对信号的低频分量进行连续分解。如果不仅对信号的低频分量连续进行分解，而且对高频分量也进行连续分解，这样不仅可得到许多分辨率较低的低频分量，而且也可得到许多分辨率较低的高频分量。这样分解得到的树叫做小波包分解树(wavelet packet decomposition tree)，这种树是一个完整的二进制树。

5.9小波理论基础-二代小波

（1）提升小波又称为第二代小波变换，Sweldens于1995年提出的。 （2）提升小波的分解过程由3部分组成：分解、预测和更新。

5.10实现

提升小波包分析函数的设计

(1)对数据提升小波包变换和更新函数

26

Function wm_TS(x () As Double, lev As Integer,Ls_1, Ls_2, Ls_3, Ls_4, s) Function wm_GX (x_lw, F, DF, y) As Double 2)Private Sub TZTQ_2(aa , TZTQ_2)

? 其中，aa为输入变量，TZTQ_2为返回变量。

? 使用TZTQ_2()函数实现特征变量的计算，如均值、方差等特征变量。 第6章无损检测技术在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。 6.2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低能级轨道，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。 6.3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。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。 6.4油样的铁谱分析技术

(1)具有较宽的磨粒尺寸检测范围和较高的检测效率； (2)能同时进行磨粒的定性检测和定量分析；

(3)能够准确监测机器中一些不正常磨损的轻微症兆，具有磨损故障早期诊断的效果。

27

6.5铁谱分析仪的工作原理

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，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（根据其工作方式的不同）。 6.6直读式铁谱仪

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。 6.7分析式铁谱仪

分析式铁谱仪组成包括：制谱仪、光密度读数器以及双色显微镜。 分析式铁谱仪的性能特点

1、提供的信息较丰富。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。

分析式铁谱仪的使用流程 1、取样：2、制谱：

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

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，从而影响铁谱的定量分析。

铁谱定性分析是使用铁谱显微镜对铁谱片上沉积的颗粒进行形状、尺寸大小、形貌和成分的分析，建立磨损状态类型与磨损颗粒形态的相互关系，判别摩擦副的磨损状态，以确定故障情况和磨损部位。

6.8对铁谱片进行定性分析的方法主要有：

（1）铁谱显微镜法（2）扫描电镜法（3）加热分析。

铁谱分析优点：具有较高的检测效率和较宽的磨屑尺寸检测范围，可同时给出磨损机理、磨损部位以及磨损程度等方面的信息。缺点：1、操作环节较多，监测周期较长，影响因素复杂，检测与诊断的正确性取决于操作人员的经验与熟练程度。2、对采样要求较为苛刻，分析成功与否，

28

首先取决于能否从润滑系统中取到有代表性的油样。3、对非铁磁性磨损颗粒的检测效果欠佳，影响了其对有色合金摩擦副的监测效果。 6.9应用光谱、铁谱分析应注意的问题

1、机器发生异常磨损的判别机器是否发生异常磨损，不仅仅看润滑油中所含磨损颗粒数量的绝对值大小，更重要的是要看油中的磨粒随时间的变化速率和大磨粒的尺寸变化趋势。磨损量的正常值、注意值、警告值是通过反复实践、总结、修正摸索出来的。不同机械、不同部位标准不同。

2、主观因素的影响

铁谱分析是利用铁谱技术对润滑油中金属颗粒的尺寸、形态、颜色、数量及分布状况进行定性分析，受人主观因素影响较大，要求分析人员具有一定的理论知识和丰富的实践经验。对同一台设备同一部位润滑油的分析，最好由一个人负责，以保持分析结果的一致性和连续性。 3、光谱、铁谱结合分析

光谱分析可以了解润滑油中金属含量，但不能分析金属颗粒的形状、磨损类型。 铁谱分析可以了解磨损颗粒形状和类型，但不能准确掌握磨损金属含量。 两者结合，既可定性又可定量地分析润滑油中的金属含量， 而且有利于分析金属颗粒的来源。两者互为补充，互为参考。 4、监控标准和侧重点

发动机的主要磨损颗粒为铁颗粒，铁的含量有一定程度升高问题不大，但铝、铜、铅、铬含量稍有升高，则可能伴随着异常磨损。变速箱主要磨损颗粒为铜颗粒，铁含量的增加，一定伴随着异常磨损。

液压系统对润滑油清结度要求非常高，任何金属含量的升高都表明存在异常磨损，应引起重视。发动机和变速箱出现异常磨损，将在一段时间后才会产生故障，但液压系统一旦出现异常磨损，将在很短时间内产生故障。对液压系统的监控周期要短，一旦发生异常磨损，应立即采取措施，防止发生故障。

6.10 声发射检测原理及特点

材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射利用仪器检测、分析声发射信号并利用声发射信息推断声发射源的技术称为声发射技术。 特点：

① 检测动态缺陷，如缺陷扩展，而不是检测静态缺陷；

② 缺陷的信息直接来自缺陷本身，而不是靠外部输入扫查缺陷。 声发射检测技术

优势1) 灵活性强：2) 非接触：3) 短时间： 4) 使用范围广： 声发射的来源与产生

位错运动和塑性变形；裂纹的形成和扩展 声发射类型:1）连续发射;2）突发发射。

分析方法1：振铃计数2、振幅及振幅分布3、能量

声发射检测定位方法：1）直线定位法2）平面三角形定位法3）归一化正方阵定位法

29

检测系统结构：组成部分：信号接收部分、信号处理部分、测量显示部分 (1)声发射在材料研究中的应用 金属材料

材料、工件或结构在交变载荷作用下经常发生疲劳断裂，是最常见的故障之一。声发射是监测其发生和发展过程的重要手段。采用声发射监测与三点弯曲试验相结合可以评价表面渗透层(渗氟、渗碳等)的脆性。 非金属材料

(2) 声发射在焊接中应用

声发射在焊接中的应用主要包括两个方面：一是焊接过程中对焊缝质量进行实时监控，以及焊后进行无损检测。二是进行压力容器的在役检测。

6.11红外无损检测

是利用红外物理理论，把红外辐射特性的分析技术和方法，应用于被检对象的无损检测的一个综合性应用工程技术。

红外无损检测技术的特点(1)操作安全(2)灵敏度高(3)检测效率高

所存在的主要问题(1)确定温度值困难(2)难于确定被检物体的内部热状态(3)价格昂贵 红外无损检测基础 红外辐射及传输

红外辐射实际是波长为0.75~100μm的电磁波。红外辐射亦称为红外线、热辐射。 红外辐射分为三个波段

(1)近红外波段波长为0.75~3.0μm。 (2)中红外波段波长为3.0~20μm (3)远红外波段波长大于20μm。

30

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/c5h6.html