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第三節 設備故障診斷常用方法(下)
三、溫度測量法
通過溫度測量可以找出機件的缺陷并能診斷出各種由熱應力引起的故障。
(一)測溫儀表
分為接觸式和非接觸式兩類。
1.熱電偶(重點)
(1)特點:熱電偶與后續儀表配套可以直接測量出0 0C~18000 C范圍內液體、氣體內部以及固體表面的溫度。測量范圍非常寬,對象可以是氣體、液體溫度,也可以是固體表面的溫度。
(2)原理:熱電偶是基于熱電效應進行工作的。
熱電偶由兩根不同材料的導體A,B焊接而成。焊合的一端T為工作端(熱端)、用以插入被測介質中測溫,連接導線的另一端T0為自由端(冷端)若兩端所處溫度不同,則所產生的熱電動勢由儀表指示。熱電偶的熱電動勢與熱電偶的材料、兩端溫度T、T0 有關,與熱電極長度、直徑無關。在冷端溫度T0 不變,熱電偶材料已定的情況下,其熱電動勢只是被測溫度的函數。
2.熱電阻溫度計(重點)
(1)原理:
熱電阻溫度計利用材料的電阻率隨溫度變化而變化的特性,與電橋相配合,將溫度按一定函數關系轉換為電量。
(2)分類:
按敏感材料的不同,有金屬熱電阻溫度計和半導體熱電阻溫度計兩種。常用的金屬熱電阻有鉑熱電阻、銅熱電阻、鎳熱電阻等。其結構有普通型熱電阻和鎧裝熱電阻。
3.紅外測溫儀器(重點)
(1)原理:
核心是紅外探測器,它能把紅外輻射能轉變為電能。紅外測溫儀器是利用紅外輻射原理,采用非接觸方式,對被測物體表面進行觀測,并能記錄其溫度變化的設備。
(2)常用的紅外測溫儀器:紅外測溫儀、紅外熱像儀。
①紅外測溫儀:是紅外測溫儀器中最簡單的一種。品種多、用途廣泛、價格低廉,用于測量物體 “點”的溫度。
②紅外熱像儀。它能把被測物體發出的紅外輻射轉換成可見圖像,這種圖像稱為熱像圖或溫度圖。這種測溫方法簡便、直觀、精確、有效,且不受測溫對象的限制,因此,在溫度測量中得到比較廣泛的應用,并有著寬廣的應用前景。
四、裂紋的無損探傷法
裂紋是機器零部件最嚴重的缺陷。裂紋可能在原材料生產、零部件加工以及設備使用等各個階段產生。
對設備零部件裂紋的檢查,主要采用無損探測法。利用無損探測技術不僅能發現機件的裂紋,以及腐蝕、機械性能超差等變化,而且還可以根據機件損傷的種類、形狀、大小、產生部位、應力水平、應力方向等信息預測損傷或缺陷發展的趨勢,以便及時采取措施,排除隱患。
有多種無損探測法供選用,如目視——光學檢測法、滲透探測法、磁粉探測法、射線探測法、超聲波探測法、聲發射探測法、渦流探測法等。
(一)目視—光學檢測法
對于封閉結構內部不能直接觀察的零件,主要使用工業內窺鏡進行目視——光學檢測。
(二)滲透探測法
使著色滲透液或熒光滲透液滲入機件表面開口的裂紋內,然后清除表面的殘液,用吸附劑吸出裂紋內的滲透液,從而顯示出缺陷圖像的一種檢驗方法。
(三)磁粉探測法
根據探測漏磁場方式的不同,可將磁性探測法分為磁粉探測法、探測線圈法、磁場測定法和磁帶記錄法。
磁粉探測法所用設備簡單,操作方便,檢測靈敏度較高,適用于各種形狀的鋼鐵機件,這種探測法可以發現鐵磁材料表面和近表面的裂紋,以及氣孔、夾雜等缺陷。其缺點是這種探測法不能探測缺陷的深度。
(四)射線探測法
x射線和y射線,主要用來探測機件內部的氣孔、夾渣、鑄造孔洞等立體缺陷,當裂紋方向與射線平行時也能被探測出來。穿透力強,能夠探測很厚的機件。
優點是探測的圖像較直觀,對缺陷尺寸和性質的判斷比較容易,而且探測結果可以記錄下來作為診斷檔案資料長期保存。
其缺點是,當裂紋面與射線近于垂直時就難以探測出來,對微小裂紋的探測靈敏度低,探測費用較高,射線對人體有害,必須有防護措施。
(五)超聲波探測法
可以探測垂直于超聲波的金屬和非金屬材料的平面狀缺陷??商綔y的厚度大、檢測靈敏度高、儀器輕便便于攜帶、成本低,可實現自動檢測,并且超聲波對人體無害。
其缺點是探測時有一定的近場盲區、探測結果不能記錄、探測中采用的耦合劑易污染產品等。
(六)聲發射探測法
1、基本原理
物體在外部條件(如力、熱、電、磁等)作用下會發聲,根據物體的發聲推斷物體的狀態或內部結構的變化。
2、特點
(1)探測時需要對設備外加應力;
(2)動態檢測,在加載或運行狀態下進行;
(3)裂紋主動參與,提供裂紋活動的信息;靈敏度高、覆蓋面大、不會漏檢;
(4)不能反應靜態缺陷情況。
(七)渦流探測法
1、原理:
機件中存在損傷時,被監測機件表面的渦流將發生改變,相應的渦流磁場也將改變。
2、特點:
(1)適用范圍廣,適用于導電材料表面或近表面探傷;靈敏度高,可自動顯示報警;
(2)非接觸式;
(3)可用于高溫探傷;
(4)可用于顯示、記錄和成像;
(5)深層缺陷難以探測;
(6)影響因素多;
(7)判斷缺陷的種類、形狀、大小比較困難;
(8)存在邊界效應。
五、磨損的油液污染檢測法
根據監測和分析油液中污染物的元素成分、數量、尺寸、形態等物理化學性質的變化,便可以判斷是否發生了磨損及磨損程度。常用的方法包括油液光譜分析法、油液鐵譜分析法、磁塞檢查法。
(一)油液光譜分析法:
1、原理:
利用原子發射光譜或原子吸收光譜分析油液中金屬磨損產物的化學成分和含量,從而判斷機件磨損的部位和磨損嚴重程度的一種污染診斷法。
2、特點:
光譜分析法對分析油液中有色金屬磨損產物比較適用。 用于早期、精密的磨損診斷。磨屑粒度一般小于10微米。
(二)油液鐵譜分析法:
從油樣中將微粒分離出來,并按照微粒的大小排列在基片上,通過光學或電子顯微鏡讀出大小微粒的相對濃度,并對微粒的物理性能做出進一步分析。油液鐵譜分析能提供磨損產物的數量、粒度、形態和成分四種參數,通過研究即可掌握有關的磨損情況。
(三)磁塞檢查法:
用一個帶有磁性的金屬棒,直接伸到機器內部潤滑油的底部,然后把油泥吸上來,用肉眼來觀察,用于檢查磨損后期磨粒尺寸大于70μm的情況的情況。
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