《机械故障诊断》第八章 其他预知维修技术

8其他预知维修技术 81概述 预知维修“标准”技术包括振动分析 超声、油样分析、磨损微粒分析和热像。 许多状态监测技术可以用于监测相同的 状态。例如,由油样分析识别的问题也 可以用振动分析或热像再确认。用超声 识别的电气问题可以通过使用热像来验 证。因此,可以通过不同的预知维修技 术证实诊断。这个事实使预知维修更有 说服力,特别是在涉及关键机器时

8 其他预知维修技术 8.1 概述 • 预知维修“标准”技术包括振动分析、 超声、油样分析、磨损微粒分析和热像。 • 许多状态监测技术可以用于监测相同的 状态。例如，由油样分析识别的问题也 可以用振动分析或热像再确认。用超声 识别的电气问题可以通过使用热像来验 证。因此，可以通过不同的预知维修技 术证实诊断。这个事实使预知维修更有 说服力，特别是在涉及关键机器时

82超声波( ultrasound) 声音是在物质分子级别的微观振荡。振动是 结构的微观振荡—物理结构的运动。 超声波定义为人耳听不到的,频率高于 20kHz的声波。空气传播的超声波在20~100 kHz的较低的超声频频率,并且具有以下特 性: 小物体容易碍空气传播的超声波; 不穿入固体表面(尽管可以通过裂纹); 空气传播的超声波沿直线辐射 超声波不能长距离传送

8.2 超声波（ultrasound） • 声音是在物质分子级别的微观振荡。振动是 结构的微观振荡——物理结构的运动。 • 超声波定义为人耳听不到的 ，频率高于 20kHz的声波。空气传播的超声波在20～100 kHz的较低的超声频频率，并且具有以下特 性： 小物体容易碍空气传播的超声波; 不穿入固体表面（尽管可以通过裂纹）; 空气传播的超声波沿直线辐射; 超声波不能长距离传送

超声波检测的应用 压力和真空系统的泄漏检测(例如锅炉、热交 换器、冷凝器、冷却器、蒸馏塔、真空炉、特 殊气体系统); 轴承检验; 蒸汽疏水阀检验; 阀门漏气; 油箱、管路系统及大型冷藏室的密封和垫圈的 完整性; 泵的气蚀; 开关装置中的电晕检测 压缩机阀门分析

超声波检测的应用 • 压力和真空系统的泄漏检测（例如锅炉、热交 换器、冷凝器、冷却器、蒸馏塔、真空炉、特 殊气体系统）； • 轴承检验； • 蒸汽疏水阀检验； • 阀门漏气； • 油箱、管路系统及大型冷藏室的密封和垫圈的 完整性； • 泵的气蚀； • 开关装置中的电晕检测； • 压缩机阀门分析

821超声检测仪( ultrasonic translator) 超声波经过调制和外差处理到可听范围,就可 以“听”到了。 外差是两个波的混频。产生两个原始波型的和 和差: A cos ot·Bcos,t= [AB coS(O+O,)t]/2+[AB cos(o-O,)t]/2 例如:一个轴承产生31~33kHz的信号。与 30kHz的恒定频率混频,得到1~3kHz的差和 61~63k的和。1~3kHz的信息可以听到和 解释。因为和超出了可听范围,所以舍去

8.2.1 超声检测仪（ultrasonic translator） • 超声波经过调制和外差处理到可听范围，就可 以“听”到了。 • 外差是两个波的混频。产生两个原始波型的和 和差： • 例如：一个轴承产生31～33kHz的信号。与 30kHz的恒定频率混频，得到1～3kHz的差和 61～63kHz的和。1～3kHz的信息可以听到和 解释。因为和超出了可听范围，所以舍去。 [ cos( ) ]/ 2 [ cos( ) ]/ 2 cos cos 1 2 1 2 1 2 AB t AB t A t B t       + + −  =

超声波的强度可以通过计量表测定。可调节 信号的强度。可互换的模式允许用户根据不同 类型的检验调节仪器。 扫描模式用于检 测穿越气氛的超声 波,例如压力泄漏 信号 混频器 低通滤波器 或电晕放电; Acos(ont) 接触模式用于检Bcs(c20 测壳体内产生的超 输出 声波,例如轴承、 2)t ABcos(o1-@2 振荡器 泵、阀门或蒸汽疏 水阀的外壳中 图8.2外差

图8.2 外差 •扫描模式用于检 测穿越气氛的超声 波，例如压力泄漏 或电晕放电； •接触模式用于检 测壳体内产生的超 声波，例如轴承、 泵、阀门或蒸汽疏 水阀的外壳中。 •超声波的强度可以通过计量表测定。可调节 信号的强度。可互换的模式允许用户根据不同 类型的检验调节仪器

822超声波检测技术( ultrasound detection techniques) 空气传播超声波的检测从检测器的设置开始。 开始时把计量表选择盘定在对数挡。在频率 选择盘上必须选择“固定频带”的位置。灵 敏度选择定在最大。 把扫描模块指向试验区,开始扫描。步骤是 从粗到细,当接近泄漏点时,进行更微量的 调节。操作时,可能遇到高本底噪声以及低 强度信号,要采取必要的措施

8.2.2 超声波检测技术（ultrasound detection techniques） • 空气传播超声波的检测从检测器的设置开始。 开始时把计量表选择盘定在对数挡。在频率 选择盘上必须选择“固定频带”的位置。灵 敏度选择定在最大。 • 把扫描模块指向试验区，开始扫描。步骤是 从粗到细，当接近泄漏点时，进行更微量的 调节。操作时，可能遇到高本底噪声以及低 强度信号，要采取必要的措施

823隔离竞争超声波( isolating competing ultrasounds) 扫描一个区域的目的是检测独特的咝咝声 竞争超声波给泄漏点的隔离造成困难。可以尝 试以下方法。 关掉被怀疑泄漏的设备。否则,用物理屏障隔 离这个区域。正确操作仪器并使用屏蔽技术。 尽可能接近可疑的泄漏点,并且使方向背离竞 争超声波。通过减小灵敏度和把聚焦探头的顶 端压在可疑的区域,每次检查小剖面 通过可疑声音的“滤出”,跟踪泄漏的声音。 调节频率选择盘,直到背景声最小

8.2.3 隔离竞争超声波（isolating competing ultrasounds） ➢扫描一个区域的目的是检测独特的咝咝声。 ➢竞争超声波给泄漏点的隔离造成困难。可以尝 试以下方法。 • 关掉被怀疑泄漏的设备。否则，用物理屏障隔 离这个区域。正确操作仪器并使用屏蔽技术。 • 尽可能接近可疑的泄漏点，并且使方向背离竞 争超声波。通过减小灵敏度和把聚焦探头的顶 端压在可疑的区域，每次检查小剖面。 • 通过可疑声音的“滤出” ，跟踪泄漏的声音。 调节频率选择盘，直到背景声最小

一些隔离竞争超声波的常用方法 用身体屏蔽试验区。 靠近泄漏区放一块夹纸板并调整其方向,使 它在试验区和竞争超声波之间起屏障的作用。 用手(戴手套)围住橡胶聚焦探头的顶端, 使得食指和拇指封闭。把手的其他部分放在 试验区,在试验区和本地噪声之间形成屏障。 连同手套,可以用布片包裹探头的顶端。要 小心不要阻塞顶端的端面。这种方法使用了 三个屏障:橡胶聚焦探头、戴手套的手和布 片 如果需要大面积覆盖,可以用产生反射的材 料,例如焊接工的屏障或油漆工的罩单

一些隔离竞争超声波的常用方法 • 用身体屏蔽试验区。 • 靠近泄漏区放一块夹纸板并调整其方向，使 它在试验区和竞争超声波之间起屏 障的作用。 • 用手（戴手套）围住橡胶聚焦探头的顶端， 使得食指和拇指封闭。把手的其他部分放在 试验区，在试验区和本地噪声之间形成屏障。 • 连同手套，可以用布片包裹探头的顶端。要 小心不要阻塞顶端的端面。这种方法使用了 三个屏障：橡胶聚焦探头、戴手套的手和布 片。 • 如果需要大面积覆盖，可以用产生反射的材 料，例如焊接工的屏障或油漆工的罩单

弱超声波的检测( detecting weak ultrasounds) 当泄漏速度很低时。为了得到较好的信号,应 增加系统的压力(如果允许)。或者使用液体 泄漏放大器( liquid leak amplifier)。 某些特殊配制的液体产生薄膜。在流速很低的 状态下产生小气泡。当气泡内爆时,产生超声 波并且可以用检测器拾取为耳机中的爆裂声 应用称为音频发生器( tone generator)的超 声波发射器。常用于例如热交换器、油罐或液 桶等设备。音频发生器在油罐内部将产生强烈 的稳定的超声波信号。如果在外部检测到信号, 这就是泄漏的征兆

弱超声波的检测（detecting weak ultrasounds） • 当泄漏速度很低时。为了得到较好的信号，应 增加系统的压力（如果允许）。或者使用液体 泄漏放大器（liquid leak amplifier）。 • 某些特殊配制的液体产生薄膜。在流速很低的 状态下产生小气泡。当气泡内爆时，产生超声 波并且可以用检测器拾取为耳机中的爆裂声。 • 应用称为音频发生器（tone generator）的超 声波发射器。常用于例如热交换器、油罐或液 桶等设备。音频发生器在油罐内部将产生强烈 的稳定的超声波信号。如果在外部检测到信号， 这就是泄漏的征兆

82.4超声波的应用 泄漏检测( leak detection) 泄漏时产生紊流。这时,产生范围宽广的噪 声。这些声音的高频超声波成分具有极短的 波长,因此信号趋向于一定的方向性。强大 的超声波成分可以从耳机中听到,并且可以 在超声波仪表上看到强度的增加。 蒸汽和空气的泄漏( steam and air leaks) 热交换器、锅炉和冷凝器的泄漏(heat exchangers, boilers and condenser leaks

8.2.4 超声波的应用 泄漏检测（leak detection） • 泄漏时产生紊流。这时，产生范围宽广的噪 声。这些声音的高频超声波成分具有极短的 波长，因此信号趋向于一定的方向性。强大 的超声波成分可以从耳机中听到，并且可以 在超声波仪表上看到强度的增加。 蒸汽和空气的泄漏（steam and air leaks） 热 交 换 器 、 锅 炉 和 冷 凝 器 的 泄 漏 （ heat exchangers, boilers and condenser leaks）