Ejemplo de ensayo sobre estándares de fallas mecánicas

El desgaste de piezas mecánicas es la forma más común e importante de falla de equipos mecánicos, y es uno de los principales obstáculos que afectan el funcionamiento normal de los equipos mecánicos. Según las estadísticas, las fallas por desgaste representan el 80% de las fallas de los equipos mecánicos. La práctica ha demostrado que entre estos métodos, el análisis de ferrografía es el método más eficaz para monitorear las condiciones de desgaste y diagnosticar fallas de desgaste, y desempeña un papel importante en la gestión diaria de los equipos, el mantenimiento predictivo, el análisis de confiabilidad y la predicción de la vida útil.

Sin embargo, en los casi 20 años de aplicación de la tecnología de diagnóstico de ferrografía, los dos pasos clave en el proceso de diagnóstico (la identificación de partículas de desgaste y el diagnóstico de fallas) se basan principalmente en la experiencia humana. La complejidad de los fenómenos de desgaste, la diversidad de objetos de investigación y la falta de comunicación adecuada entre ferrógrafos han llevado a confusión en el uso de la terminología abrasiva y la descripción de fallas por desgaste.

Aunque todavía queda algo de trabajo básico por hacer en la estandarización de la clasificación y la terminología

de abrasivos, gracias a los esfuerzos de algunos investigadores, ya existe una visión relativamente consistente. Por el contrario, existen pocos estudios sobre la clasificación de los defectos de desgaste y la estandarización de las descripciones de los mismos. En el diagnóstico manual, la atención se centra en la identificación de partículas de desgaste y la confusión en las descripciones de fallas de desgaste no tiene un impacto destacado en el diagnóstico de fallas. Con la necesidad urgente de monitoreo in situ y diagnóstico inteligente, así como la aplicación de tecnología de procesamiento de imágenes por computadora y tecnología inteligente (inteligencia artificial y red neuronal) en el diagnóstico de ferrografía, se han presentado nuevos requisitos para la clasificación de fallas de desgaste y el diagnóstico de ferrografía. métodos. Este artículo divide sistemáticamente varios tipos de fallas de desgaste de equipos mecánicos y procesos de diagnóstico de ferrografía, y propone un modelo de diagnóstico de hierro inteligente basado en un análisis integral de los métodos de diagnóstico de ferrografía.

1 Análisis de falla por desgaste de equipos mecánicos

1.1 Causas de falla por desgaste de equipos mecánicos

Falla por desgaste de equipos mecánicos (en adelante, falla por desgaste) se refiere a la falla por desgaste entre dos superficies. El desgaste causado por la fricción entre movimientos relativos hace que la función del equipo caiga por debajo del nivel especificado. En resumen, la falla por desgaste es causada por dos situaciones: ① Falla causada por el desgaste regular esperado en el diseño del equipo. En los pares de fricción de piezas mecánicas generales, el proceso de desgaste de piezas normales se divide aproximadamente en tres etapas: desgaste, desgaste estable y desgaste severo. Después de que el desgaste estable alcanza un cierto período de tiempo, la tasa de desgaste del equipo aumenta rápidamente con el paso del tiempo, excediendo el nivel de desgaste del diseño del equipo, provocando que las condiciones de trabajo se deterioren drásticamente, provocando que el equipo funcione mal o incluso falle por completo. ② Proceso de instalación y uso del equipo Fallo causado por desgaste anormal

. Una mala instalación y/o una limpieza sucia de las piezas mecánicas durante el proceso de instalación provocará un desgaste anormal del equipo durante el funcionamiento, o debido a factores externos inesperados (intrusión de abrasivos, cambios en las condiciones de carga, etc.) durante el uso, un Rayones: Rayones anchos y profundos causados ​​por el deslizamiento en la dirección debido a la acción de los surcos

b Corrosión por picaduras: Mordedura de metal bajo estrés de contacto repetido, etc.) y factores internos (desgaste anormal causado por una mala lubricación, generación de calor por fricción, etc.). ¡Arco inusualmente desgastado! Las fallas son accidentales y repentinas, y su diagnóstico es de gran importancia.

1.2 Clasificación de los defectos de desgaste

El objetivo de la clasificación es resumir diversos defectos de desgaste que se utilizan habitualmente pero que realmente existen a nivel internacional

según determinadas normas: Varios tipos básicos. Una clasificación razonable puede simplificar el trabajo de diagnóstico, facilitar la identificación del estado durante el proceso de diagnóstico de fallas y mejorar la efectividad del diagnóstico de fallas. Debido a la superioridad única de la tecnología de ferrografía en el diagnóstico de fallas de desgaste, la clasificación en este artículo está dirigida principalmente a los métodos de diagnóstico de ferrografía. Según los diferentes propósitos de aplicación, es más apropiado clasificar las fallas por desgaste según los siguientes aspectos. 1.2.1 Clasificación según el mecanismo de desgaste

Diferentes mecanismos de desgaste producirán diferentes partículas abrasivas. Por lo tanto, el mecanismo de desgaste que causa la falla por desgaste se puede determinar mediante el análisis de partículas abrasivas, lo que sirve para el diseño y fabricación de equipos. Los mecanismos de desgaste relacionados con el análisis de lubricantes se pueden dividir en las siguientes categorías:

a Desgaste adhesivo: causado por la acción del material de apoyo de soldadura en fase sólida de una superficie a otra cuando las superficies de contacto se mueven entre sí. . una especie de desgaste.

b Desgaste abrasivo: tipo de desgaste causado por la migración de material causada por partículas duras o protuberancias duras. c Desgaste por fatiga: tipo de desgaste en el que los materiales se caen debido a la fatiga causada por tensiones alternas cíclicas. El desgaste por fricción debe clasificarse en esta categoría.

d Desgaste corrosivo: tipo de desgaste causado por una reacción química con el medio circundante. Incluyendo desgaste por oxidación, molienda por hidrógeno y desgaste por corrosión de los medios. 1.1.2 Clasificación por forma de desgaste

La generación de partículas abrasivas está estrechamente relacionada con la superficie de desgaste, por lo que se puede clasificar según la forma de daño de la superficie de desgaste. Según la forma de desgaste, el fallo por desgaste se puede dividir en:

Daño por fatiga y formación de picaduras superficiales.

c Peeling: La superficie del metal se vuelve quebradiza debido al fortalecimiento de la deformación, se generan microfisuras bajo carga y luego se desprenden. d Pegado: la unión superficial formada por adhesión tiene una alta resistencia de conexión, lo que provoca daños por corte a cierta profundidad en la capa superficial, lo que resulta en un desgaste severo. e Corrosión: El daño superficial ocurre debido a la reacción química entre el metal y el medio circundante debido a la humedad contenida en el aceite lubricante y la ruptura de la película de aceite lubricante.

Los arañazos, picaduras, descamaciones y pegados mencionados anteriormente se pueden dividir en formas macroscópicas y microscópicas. Para el diagnóstico de ferrografía, se utilizan principalmente formas microscópicas. 1.2.3 Clasificación por tipo de desgaste

Para la descripción de fallas de desgaste, los analistas de ferrografía han adoptado un conjunto de métodos de clasificación aplicables basados ​​en las características del análisis de ferrografía, que se pueden resumir por tipo de desgaste como: un normal Desgaste y desgaste de rodaje: Desgaste normal que se produce con frecuencia en superficies deslizantes.

b Desgaste de corte: Desgaste abrasivo anormal provocado por la penetración mutua de superficies deslizantes.

cDesgaste por fatiga rodante: Desgaste por fatiga de la superficie de contacto rodante.

d Desgaste compuesto por rodadura-deslizamiento: desgaste por fatiga y desgaste adhesivo relacionado con el tren de engranajes.

e Desgaste por deslizamiento severo: desgaste provocado por sobrecarga y alta velocidad en la superficie de deslizamiento. 1.2.4 Clasificación por causas de desgaste

Clasificación por causas de desgaste, las fallas por desgaste se pueden dividir en fallas causadas por intrusión abrasiva, mala lubricación, agua en el aceite, mala instalación o grietas, sobrecarga, alta velocidad , sobrecalentamiento y fatiga. Esto puede proporcionar información útil para el diseño, mantenimiento y reparación de equipos.

1.2.5 Según el grado de desgaste

Según el grado de desgaste, los defectos de desgaste se pueden dividir en desgaste normal y desgaste severo.

No existe una línea cuantitativa clara entre el desgaste normal y el desgaste severo. Según la importancia del equipo y la sensibilidad de diagnóstico, el grado de desgaste se puede dividir en 3 niveles: normal, b Extraer información útil (síntomas) del estado de desgaste del equipo del espectro de partículas de desgaste: identificación y estadísticas de partículas de desgaste, atención, extremadamente alto (alarma) También se puede dividir en 4 niveles: desgaste anormal normal, relativamente normal, anormal y severo; 1.2.6 "Clasificación por materiales de desgaste

Según los materiales de desgaste, los fallos de desgaste se pueden dividir en fallos de desgaste de metales ferrosos, fallos de desgaste de metales no ferrosos y fallos de desgaste de no metales.

1.2.7 Dividido por objetos de diagnóstico

Algunas fallas de desgaste se conocen comúnmente como "tiro de cilindro", "tiro de cilindro", "quema de cilindro", "sujeción de cilindro", "quema de cilindro", "quema de cilindro" ", " "tanque de combustión", "tanque de combustión", "tanque de combustión", "tanque de combustión", "tanque de combustión", "tanque de combustión", "tanque de combustión", "tanque de combustión", "tanque de combustión", "tanque de combustión "tanque", "Se denominan "cilindro de combustión", "cilindro de combustión", etc." y "eje de sujeción". Se puede observar que las fallas de desgaste también se pueden clasificar según el estado de diagnóstico de equipos específicos y se pueden formular los estándares de diagnóstico correspondientes.

En el diagnóstico de fallas, ciertos métodos de clasificación deben usarse tanto como sea posible de acuerdo con diferentes propósitos de diagnóstico y requisitos de tareas, y deben promoverse capa por capa para evitar el uso cruzado.

2 Tecnología de diagnóstico Ferrogram

La tecnología de diagnóstico Ferrogram es una tecnología de diagnóstico basada en el análisis de partículas de desgaste. Esta tecnología se utiliza para monitorear el estado de desgaste de las piezas mecánicas, y el estado de desgaste del equipo mecánico en funcionamiento se puede determinar sin encender o apagar el equipo mecánico.... Las partículas de desgaste generadas por las piezas mecánicas existen en el aceite lubricante como una fase separada y se separan del aceite lubricante bajo la acción del campo magnético del ferrógrafo. Las partículas de desgaste producidas por condiciones de trabajo específicas y diferentes piezas metálicas tienen características diferentes.

Al observar el color, la forma, la cantidad, el tamaño y la distribución del tamaño de las partículas de desgaste, se puede inferir el grado de desgaste, las causas del desgaste y las ubicaciones del desgaste de los equipos mecánicos.

Según la perspectiva del diagnóstico de equipos mecánicos [4], el proceso de diagnóstico de fallas consta principalmente de tres pasos: medición de señales (detectar señales características del estado del equipo), extracción de síntomas (extraer síntomas de las señales características detectadas), Identificación de estado (identificación del estado del equipo en función de estos síntomas y otra información de diagnóstico). Específicamente, el proceso de diagnóstico de ferrografía se puede dividir en los siguientes pasos:

a Tomar una muestra de aceite, realizar una tabla de espectro y obtener una recopilación de señales características de las partículas de desgaste en el estado de desgaste del equipo;

Medición de parámetros de desgaste;

c Identificar el estado de desgaste del equipo con base en los signos anteriores (diagnóstico de estado), incluida la identificación de si el equipo tendrá o no un estado de desgaste anormal ( diagnóstico precoz de fallos) y si se ha detectado la anomalía (Solución de problemas). Anormalidad (diagnóstico de fallas);

d Según los signos y el estado del equipo, analice más a fondo el estado de desgaste y la tendencia de desarrollo del equipo (análisis de estado), incluso cuando el equipo falla, analice la ubicación, tipo, y Naturaleza, causa y tendencia, etc.;

e Tomar decisiones para intervenir en el equipo y su proceso de operación con base en el estado y tendencias del equipo.

3 Método de diagnóstico de ferrografía por fallas de desgaste y modelo de diagnóstico de ferrografía inteligente

3.1 Método de diagnóstico de ferrografía

Desde la llegada de la tecnología de ferrografía, el foco de su desarrollo ha sido Se centra principalmente en los dos primeros pasos del proceso de diagnóstico y hay menos investigación sobre la teoría y los métodos de identificación de fallas de desgaste. Esto se puede ver en la gran cantidad de tecnología de ferrografía utilizada para monitorear las condiciones de desgaste y los datos de diagnóstico de fallas.

En la actualidad, existen tres métodos para el diagnóstico de fallas utilizando tecnología de ferrografía: método de diagnóstico de ferrografía cualitativa, método de diagnóstico de ferrografía cuantitativa (estrictamente hablando, método de diagnóstico de ferrografía cuasi cuantitativa) y método de diagnóstico de ferrografía cualitativa y cuantitativa. Método de diagnóstico combinado de ferrografía. El método de diagnóstico cualitativo de ferrografía puede obtener una gran cantidad de información sobre el estado de desgaste de las láminas de ferrografía, pero se ve afectado en gran medida por factores subjetivos como la experiencia del operador, y el proceso de identificación del estado lo completan expertos o analistas en el sitio. El diagnóstico consiste en inferir el estado de desgaste de la máquina basándose en información como la forma, cantidad, color, tamaño y distribución del tamaño de las partículas abrasivas en el espectro. La hoja de informe de análisis de ferrograma que se utiliza actualmente es un resumen del diagnóstico cualitativo del ferrograma. La aplicación de métodos matemáticos difusos al diagnóstico cualitativo de ferrogramas permite a las computadoras simular métodos de identificación expertos para el diagnóstico del estado de desgaste. Este método tiene un cierto grado de inteligencia, pero no es la clave para el desarrollo de la tecnología de diagnóstico de ferrogramas. El diagnóstico cuantitativo actual del ferrograma es diagnosticar el estado de desgaste del equipo en función de la concentración de partículas abrasivas en la hoja del ferrograma y la distribución del tamaño de las partículas abrasivas. El diagnóstico utiliza principalmente métodos como el análisis de funciones, el análisis de tendencias y la teoría gris. Algunos métodos pueden reflejar el grado de inteligencia hasta cierto punto. El diagnóstico cuantitativo de la ferrografía es altamente objetivo, pero los datos proporcionados solo pueden reflejar una pequeña cantidad de información sobre el estado de desgaste y no se pueden aplicar al análisis de muestras de lípidos. El diagnóstico de ferrograma que combina métodos cuantitativos y cualitativos es actualmente el método más práctico. Generalmente, primero se juzga la posibilidad de falla y la tendencia de los parámetros cuantitativos, y luego el diagnóstico se confirma mediante el análisis de ferrograma de partículas abrasivas de viruta.

Para mejorar la precisión y la inteligencia de la tecnología de diagnóstico de ferrografía, es necesario desarrollar aún más métodos de diagnóstico de ferrografía cuantitativa. Este método debería poder analizar de forma integral y cuantitativa las características de las partículas abrasivas, como la forma, el tamaño, la cantidad, el color y la distribución del tamaño de las partículas, y debería diagnosticarse desde la perspectiva de la inteligencia artificial y las redes neuronales. Con el continuo desarrollo de la tecnología de análisis de imágenes por computadora hasta la inteligencia artificial, especialmente la tecnología de redes neuronales, se han creado condiciones poderosas para la realización de un diagnóstico cuantitativo integral de la ferrografía y su inteligencia. Cuando se aplica la tecnología inteligente al diagnóstico de ferrografía, el tercer paso del proceso de diagnóstico no solo se vuelve tan importante como los dos primeros pasos, sino que también se convierte en la clave para la tecnología de diagnóstico inteligente. Por lo tanto, es necesario estudiar la teoría y el método del desgaste. identificación de fallas.

Debido a la complejidad de los fenómenos de desgaste y la dificultad del análisis de partículas de desgaste, el desarrollo del diagnóstico inteligente por ferrografía ha sido lento. En 1989, la American Carborundum Company desarrolló un sistema experto en análisis de ferrografía llamado FAST [5], que recientemente se convirtió en el sistema FASTPLUS.

Según los informes, el sistema experto se puede utilizar para analizar cortes de ferrogramas y tomar decisiones a través del diálogo entre humanos y máquinas. Sin embargo, desde un punto de vista de principio, este sistema saca conclusiones principalmente comparando las partículas de desgaste características en la hoja del espectro con las fotografías del patrón de partículas de desgaste almacenadas en el CD del sistema, por lo que tiene importantes limitaciones. En China, la literatura [6] introdujo la tecnología de análisis de imágenes por computadora y la teoría y los métodos de inteligencia artificial en la tecnología de análisis de ferrografía, estableció un modelo de sistema de interpretación de imágenes de ferrografía basado en una pizarra, realizó algunas investigaciones y logró resultados de investigación muy buenos. Debido a la búsqueda de una inteligencia completa en el diagnóstico de ferrografía, esta tecnología aún está lejos de ser práctica.

3.2 Niveles de diagnóstico ferrográfico para fallas de desgaste

Según el propósito del diagnóstico ferrográfico y las necesidades de las aplicaciones prácticas, los niveles de diagnóstico ferrográfico para fallas de desgaste se dividen en tres niveles:

El primer nivel de diagnóstico monitorea el estado del equipo tres veces para determinar si el estado de desgaste es normal;

El segundo nivel de diagnóstico: según el primer diagnóstico, determina la causa y el tipo de estados y tipos de desgaste anormal. Analizar las causas, tipos, formas e incluso tendencias del estado de desgaste anormal para tomar medidas de mantenimiento o mejorar el diseño. Las fallas causadas por diferentes razones tienen diferentes manifestaciones, reflejando así diferentes estados de falla. La causa del desgaste se puede identificar a través de la forma, tamaño, cantidad, distribución y otras características de las partículas abrasivas;

Diagnóstico de tercer nivel: se utiliza para determinar la pieza o componente donde ocurrió la falla, y también Proporciona información para el diagnóstico de segundo nivel. Información adicional.

Bajo un microscopio ferroscópico se pueden distinguir las partículas abrasivas producidas por diferentes materiales mediante calentamiento o tratamiento químico húmedo de las láminas espectrales, aislando así la falla a diferentes piezas.

Debido a la complejidad de la estructura del equipo, el uso del mismo material de par de fricción para el mismo equipo y las limitaciones de los medios para identificar materiales, aislamiento y localización de fallas no siempre son efectivos. Sin embargo, para mejorar la eficacia y la exhaustividad del diagnóstico de fallas de desgaste, sin duda es necesario un diagnóstico a este nivel.

En el diagnóstico manual, los tres niveles de diagnóstico anteriores a menudo se llevan a cabo simultáneamente. Sin embargo, debido a la necesidad de monitoreo in situ y diagnóstico inteligente, es necesario introducir inteligencia artificial o tecnología de redes neuronales en la ferrografía. Clasificar los niveles de diagnóstico de fallas de desgaste.

3.3 Modelo de diagnóstico inteligente de ferrograma

Basado en las necesidades de las aplicaciones prácticas, este artículo propone un modelo de sistema de diagnóstico inteligente de ferrograma, como se muestra en la Figura 1. Se han completado algunos trabajos importantes.

El sistema incluye tres módulos: módulo de análisis de partículas de desgaste, módulo de identificación y estadística de partículas de desgaste y módulo de diagnóstico de ferrograma de fallos de desgaste mecánico: en el módulo de análisis de partículas de desgaste se pueden utilizar ordenadores

Hay dos métodos: análisis de imágenes y análisis manual simulado. El subsistema de análisis de imágenes de ferrograma [7] puede extraer parámetros cuantitativos característicos de las partículas de desgaste. Incluye características digitales morfológicas y características de densidad óptica. Parte de la información extraída se ingresa en el módulo de estadísticas e identificación de partículas de desgaste, que utiliza tecnología de red neuronal para identificar las partículas de desgaste [8]. base de datos de información de partículas; parte de ella se ingresa directamente en la base de datos de información de partículas. El subsistema de análisis manual simulado adopta el método de colaboración hombre-máquina para extraer manualmente los parámetros característicos cualitativos de las partículas de desgaste y utiliza el sistema experto de red neuronal para identificar las partículas de desgaste [9]. Los resultados de la identificación se envían a la base de datos de información de partículas de desgaste después de las estadísticas. ; parámetros de sujeción cuantitativos Medidos con un densímetro óptico, los resultados de la medición se envían directamente a la base de datos de información de partículas abrasivas. Según las diferentes necesidades, los datos de la base de datos de información de partículas abrasivas se pueden organizar de diferentes maneras para formar diferentes archivos de datos para el diagnóstico y monitoreo de fallas. El módulo de diagnóstico de ferrograma de fallas de desgaste mecánico puede realizar el diagnóstico del estado de desgaste, el diagnóstico del tipo de falla de desgaste y el diagnóstico de la causa del desgaste de acuerdo con las necesidades del usuario. La realización de los tres utiliza el modelo de red neuronal [l0 transferido de Shenzhen Training Bar www.szpxb.com]. En el diagnóstico de ferrografía, además de utilizar los archivos de datos de la base de datos de información de partículas de desgaste como vectores de entrada, también es necesario aprovechar al máximo el conocimiento de la base de conocimientos del equipo que se está monitoreando. El sistema también puede extraer datos directamente de la base de datos de información de partículas de desgaste y utilizar tecnología de redes neuronales para predecir las tendencias de desgaste.