旋转机械常见故障振动频谱特征及其敏感参数总结(中国石油大学)

1 / 41 旋转机械常见故障振动频谱特征及其敏感参数总结 (中国石油大学 ) 1.举例说明振系发生共振现象的原因及其常用消除方法 共振：机械系统所受驱动力的频率与该系统的某阶固有频率相接近时，系统振幅显著增大的现象。 电台通过天线发射出短波 /长波信号，收音机通过将天线频率调至和电台电波信号相同频率来引起共振，电波信号将被放大，然后天线将放大后的信号经过过滤后传至喇叭发声。 当驱动频率与桥的固有频率相同时，就会达到共振，共振的效果是使振幅增加。桥本身的动能增加，当突破桥能够承受的形变时，桥就会坍塌。 机床运转时，运动部分总会有某种不对称性，从而对机床的其他部件施加周期性作用力引起这些部件的受迫振动，当这种作用力的频率与机床的固有频率接近或相等时，会发生共振，从而影响加工精度。 2 / 41 防共振措施有 :改进机械的结构或改变激励 ,使机械的固有频率避开激励频率；采用减振装置；机械起动或停车过程中快速通过共振区。此外，利用共振原理的振动机械，可用较小的功率 完成某些工艺过程，如共振筛等。 2列举几种常见的弹性体振动的近似求解方法的核心内容及其相应的适用范围 集中质量法 核心：应用离散思想对细长杆或缆索等对象进行分段，段与段之间通过有质量的节点连接，段是没有质量的且被看作弹性体。外部载荷如重力、分布力均被集中作用在节点上。通过列出各个节 点的动平衡方程与边界条件形成非线性微分方程组，求解固有频率等。 适用范围：早先应用于那些物理参数分布不是很均匀实际系统，后也应用于均匀或近乎均匀的弹性体。 广义坐标法 核心：将系统的惯性和弹性特性转化到一些振型上去。振型本身都是物理坐标确定的函数，在找出这些振型的运动规律3 / 41 后 ，再用它们来确定系统物理坐标的运动。该方法中采用了满足指定边值问题中全部边界条件的比较函数，和只满足边值问题中几何边界条件的函数。这是弹性体振动问题可近似的表示为，从而求解相关参数。 适用范围：确定系统物理坐标的运动。 假设模态法 核心：有限个假设模态振动线性近似的描述弹性体的振动。以梁振动为例，梁的挠度可以表示为：，利用拉格朗日方程，可得出关于广义坐标的一组运动微分方程。梁在振动中的动能，势能 ，由此求得其他相关固有频率及振型。 适用范围：一种广义 坐标近似法，可用于求解系统自用振动与动响应。 模态综合法 核心：把一个复杂结构分解为若干个较为简单的子结构，对4 / 41 于这些子结构，可以很容易找到它们的假设模态，然后根据在对接面上保持位移协调条件，把这些子结构装配成总体结构，这样就可以利用各个子结构的假设模态来综合中体结构的振动模态。 核心 ：描述综合总体结构的振动模态。 有限元法 核心：把一个具有复杂结构的连续系统抽象为有限个元素在有限个节点对接而成的组合结构。每个元素均为一个弹性体。元素的位移用节点位移的插值函 数来表示，通过元素方程和总体方程求解系统固有频率。 适用范围：对每个元素取假设模态，取节点位移作为系统广义坐标。 3. 列举几种常见的离散系统振动的近似求解方法的核心内容及其相应的适用范围。 一、瑞利能量法【上限估式】 第一瑞利商： 第二瑞利商： 5 / 41 步骤：写出 K M R 假设振型 公式计算 二、迹法【下限估式】 步骤： 1、 2、 ， = 对角线的和 准确度不如能量法，但是便于考察物理参数变化时对系统基频的影响。 三、里茨法 步骤： 1、写出 K R 2、假设振型 3、假设模态 6 / 41 4、第一种里茨方程 写出广义刚度阵 第二种里茨方程 代入假设振型 写出广义柔度阵 广义质量阵 求出基准振型 这种方法 不仅可以求得更精确的基频近似值，而且也使用于系统的高阶频率与振型。 四、矩阵迭代法 步骤： 1、计算系统矩阵 S 7 / 41 2、初始假设振型 3、第一次迭代 4、重复迭代 5、出现相等 这种方法使用于只需要求出系统最低几阶固有频率和主振型的情况。 五、子空间迭代法 用前 S阶假设振型矢量同时进行迭代求 解 应用：迭代收敛速度快，精度高，可靠，所以成为大型结构振动分析的最有效方法之一。 六、传递矩阵法 步骤：首先需要将整个结构分解成一系列具有简单力学特性的二端元件，用传递 矩阵来表示各元件一端的广义力与广义8 / 41 位移和另一端的广义力和广义位移之间的关系。 简化为由一系列弹性元件与惯性元件组成的链式方程。 4.举例说明确定系统阻尼的一种方法 结构振动系统阻尼矩 阵的估计方法，先将阻尼矩阵 C按 Liang的理论表达为系统的质量与刚度矩阵 M、 K 的多项式 ,并用多项式的前几项近似表达阻尼矩阵即能导出复模态 , 利用估计模型应具有的动态传递函数应尽可能与实测值一致的原理 ,构造了一个利用动态试验数据确定多项式各种系数的优化估计算法 ,最后用数值算例表明了方法的有效性。 旋转机械常见故障各项参数及解释 1. 频率参数 表 1 振动位移、 速度和加速度之间的关系 频谱就是频率的分布曲线，复杂振荡分解为振幅不同和频率不同的谐振荡，这些谐振荡的幅值按频率排列的图形叫做频谱。 9 / 41 倍频程是指使用频率 f与基准频率 f0之比等于 2的 n 次方，即 f/f0=210 / 41 次方，则 f称 f0的 n 次倍频程。 将时域信号变换至频域加以分析的方法称为频谱分析。 时域 时域是真实世界，是惟一实际存在的域。因为我们的经历都是在时域中发展和验证的，已经习惯于事件按时间的先后顺序地发生。而评估数字产品的性能时，通常在时域中进行分析，因 为产品的性能最终就是在时域中测量的。 频域 非真实的，是一个数学构造。时域是惟一客观存在的域，而频域是一个遵循特定规则的数学范畴。 时域频域的关系 时域分析与频域分析是对模拟信号的两个观察面。时域分析是以时间轴为坐标表示动态信号的关系；频域分析是把信号变为以频率轴为坐标表示出来。一般来说，时域的表示较为形象与直观，频域分析则更为简练，剖析问题更为深刻和方11 / 41 便。目前，信号分析的趋势是从时域向频域发展。然而，它们是互相联系，缺一不可，相辅相成的。 时域和频域的转换 动态信号从时间域变换到频率域主要通过傅立叶级数和傅立叶变换实现。周期信号靠傅立叶级数，非周期信号靠傅立叶变换。时域越宽，频域越短。 s(f) = - + (s(t)e)dt sD(t)= dS(t)/dt sD(f)= - (sD(t)e -j2ft)dt=j2f s(f) 2. 振动稳定性 通常稳定性是指测量仪器的计量特性随时间不变化的能力。依靠频谱分析来判断。 3. 振动方向 12 / 41 3 个振动方向：径向，轴向，水平。 4. 相位特征 相位 (phase)是对 于一个波，特定的时刻在它循环中的位置：一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。描述讯号波形变化的度量，通常以度 作为单位，也称作相角。 5. 轴心轨迹 当转轴旋转时，它会绕转轴 中心点振动，运动的轨迹就是轴心轨迹。正常的轴心轨迹应该是一个较为稳定的、长短轴相差不大的椭圆。 轴心轨迹图有原始、提纯、平均、一倍频、二倍频、倍频等多种轴心轨迹，主要看提纯、一倍频、二倍频的轴心轨迹图。这是因为转子振动信号中不可避免地包含了噪声、电磁信号干扰等超高次谐波分量，使得轴心轨迹的形状变得十分复杂，有时甚至是非常地混乱。而提纯的轴心轨迹排除了噪声和电磁干扰等超高次谐波信号的影响，突出了工 频、倍频、二倍频等主要因素，便于清晰地看到问题的本质；一倍频轴心轨迹则可以更合理地看出轴承的间隙及刚度是否存在问13 / 41 题，因为不平衡量引起的工频振动是一个弓状回转涡动，工频的轴心轨迹就应该是一个圆或长短轴相差不大的椭圆，而如果轴承间隙或刚度存在方向上的较大差异，那么工频的轴心轨迹就会变成一个很扁、很扁的椭圆，从而把同为工频的不平衡故障和轴承间隙或刚度差异过大很简便地区别开来；二倍频轴心轨迹则可以看出严重不对中时的影响方向等。 通过轴心轨迹图，还可以判断转子的涡动是正进动、还是反进动。 6. 进动方向 转子一边进行旋转运动，同时自身发生转动，如果涡动方向与旋转方向一致，则是正 向涡动，否则是反向涡动。 7. 矢量区域 从坐标原点 O(平衡位置 )画一矢量 ，使它的模等于谐振动的振幅 A，并令 t=0时 A与 x轴的夹角等于谐振动的初位相 0 ，然后使 A 以等于角频率 的角 速度在平面上绕 O 点作逆时针转动，这样作出的矢量称为旋转矢量。显然，旋转矢量 任一时刻在 x 轴上的投影 x=Acos(t+0) 就描述了一个谐振14 / 41 动。 当旋转矢量绕坐标原点旋转一周，表明谐振动完成了一个周期的运动。任意时刻旋转矢量与 x 轴的夹角就是该时刻的位相。 旋转机械故障类型及其振动特征 在实际工作中，如何从振动信号频谱中识别出故障特征是一项较难的工作。尤其对刚从事故障诊 断工作的人员来说，更是如此。有人曾把学习如何识别振动谱图比作学习一种新的工程语言，此比喻 很形象。在分析谱图时应抓住重点，忽略次要因素，以确定故障类型，找出设备存在的问 题。 在分析振动谱图时，要记住两条原则： 1、频率形态代表故障类型； 2、幅值代表故障劣化程度。 15 / 41 下面我们针对一些典型故障分析实际的振动谱图。 一、不平衡 泵、风机、电动机使用一段时间后，由于磨擦、积灰等原因，使转子质心改变，出现不平衡。不平衡的特点是： 1、振动频率单一，振动方向以径向为主。在工频处有一最大峰值，； 2、在一阶临界转速内振幅随转速的升高而增大； 3、谱图中一般不含工频的高次谐波。 一台射流泵正常运转时在工频处幅值最大，达 m 。 3 个月后再测量， 同一处的最大峰值已是 m ，达到泵安全运行的报警值。 拆机修理发现一异物缠绕在叶 轮上，改变了质心。除 异物，工频处幅值仅为 m ，振幅明显减小，泵运行正常。 16 / 41 最大峰值均在工频 1X 处，当 IX 处幅值升高时， 2X、 3X、4X 处的幅值有所降低，故障排除后， 1X 处幅值有所降低，2X、 3X、 4X处的幅值又恢复到原来状态，几乎不变。 二、不对中及轴弯曲 虽然人们普遍认为机械振动主要是不平衡所致，但就旋转机械而言， 70 -75的振动是不对中引 起的。 不对中有两种：平行不对中和角度不对中。平行不对中径向振动比较突出，角度不对中轴向振动 更突出、两者在机器端部或联轴器两边都有 180 的相位差。 不对中振动的特点： 1在 2X处有大的能量分布； 2随着不对中程度的增加，产生很大的轴向振动分量； 17 / 41 3在联轴器的两边振动的相位关系是 180 30 ； 4在 2X 处的幅值大于 1X 处的 50时意味不对中程度已加剧。 三、机械松动 即使装配再好的机器运行一段时间后也会产生松动。引起松动的常见原因是：螺母松动、螺栓断 裂、轴径磨损、甚至装配了不合格零 件。 具有松动故障的典型频谱特征是以工频为基频的各次谐波，并在谱图中常看到 10X。国外有人认为，若 3X处峰值最大，是轴和轴承间有松动，若 4X 处有峰值，表明轴承本身、松动。 四、齿轮缺陷 用振动频谱来分析齿轮传动存在的问题看起来很简单，但要解释它们却很困难，要发现早期的齿 18 / 41 轮缺陷尤其困难。其主要原因是传感器的安装受到限制和多振源产生一个复杂的频谱。 在传动中，一般存在啮合频率和自振频率。此外，由于齿轮的 频率分量常被齿隙。偏心、载荷以及其他缺陷造成的脉冲所调制，从而出现旁瓣或边带。 一般说来，当在啮合频率处有峰值时，意味着齿轮有问题；当出现啮合频率的高次谐波时，意味 着劣化程度加剧；当出现边带，且边带峰值达到一定 值时，意味着齿轮故障己很严重，到了失效的边 缘。 五滑动轴承故障 a.轴承盖松动：表现在径向上转速频率的 1/2 或 1/3 频率点上的振动。 19 / 41 b.油膜振荡：表现在径向上稍低于转速频率之半频率点上的振动，发生在高速机 上。 六滞后 回旋： 表现在径向上轴的临界转速频率点上的振动。发生在通过轴的临界转速时激起的振动在高转速仍 保持，有时紧固转子零件可消除。 七不平衡往复力和力偶： 表现为径向上转频点和其倍数点上振动的增强。 八扰动增加： 表现在叶片和翼轮通过频率及其谐波频率点上振动烈度的增强，它在径向和轴向上都有表现。 20 / 41 九电磁感应振动： 表现在转频或同步频率的 1 或 2 倍频点上的振动，它在径向和轴向上都有表现，此振动在关闭 源时应消失。 十皮带传动故障： 径向上皮带转频的 1、 2、 3和 4 倍。 此文转自：深圳市杰创立仪器有限公司： 旋转机械故障诊断中的信号处理技术综述 摘要 : 基于旋转机械在各行业的广泛应用，旋转机械的故障诊断技术也倍受重视，从传统的信号处理方法到现代的信号处理方法，旋转机械故障诊断中的信号处理技术在不断发展，不断创新。本文综述了旋转机械故障诊断的传统信号处理方法和现代信号处理方法，分析传统信号处理方法和现代信号处理方法的实际应用，并展望了未来旋转机械故障诊断21 / 41 领域的研究方向。 关键词 : 旋转机械 ; 故障诊断 ; 信号处理技术 1、旋转机械故障诊断的意义 随着机械设备向着高速、重载、精密方向发展，对机械传动设备的要求越来越高。不仅要求机械传动设备能够传递较大的功率和载荷，而且传动系统本身必须具备较好的可靠性，从而降低设备的运营成本并提 高设备运营过程中的安全性。在故障诊断的发展过程中，人们发现最重要、最关键而且也最困难的问题就是故障特征信息提取，其必须借助于信息处理，特别是现代信号处理的理论方法和技术手段，探索故障特征信息提取的途径，发展新的故障诊断理论和技术。 2、旋转机械故障诊断的传统信号处理方法 以傅里叶变换 为核心的经典信号处理方法在旋转机械故障诊断中发挥了巨大的作用，这些方法包括频谱分析、阶比谱分析、相关分析、细化谱分析、时间序列分析、倒频谱分析、包络分析和全息谱等。 22 / 41 在基于 FT 的信号分析方法中，平稳的随机信号常用其二阶统计量来表征 : 时域用相关函数，频域用功率谱。功率谱实质上是一种频域的能量密度分布，因此可以把它视为频域分布，相关函数和功率谱之间也以 FT作为联系的桥梁。然而，基于 FT的频谱分析 技术是建立在信号是平稳性的假设上的，因此具有较大的缺点 : 如被分析的系统必须是线性的，信号必须是严格周期或者平稳的，否则，谱分析结果将缺乏物理意义，分析的结果只有频域信息，丧失了时域特征。而大多数旋转机械故障振动信号是非平稳和非线性信号，对这些非平稳信号，由于傅里叶变换的本质缺陷，使得提取的故障特征有缺陷，影响了故障诊断的准确性。 3 旋转机械故障诊断的现代信号处理方法 3. 1 高阶谱分析技术 功率谱分析的一个最大缺陷是它不包含频率成分间的相位信息，通常也无法处理非平稳和非高斯信号。而实际的振动信号大多是非平稳和非高斯信号，尤其在旋转机械系统发生故障时更是如此。其中 一种非高斯性是各频率成分间的相互关联作用，产生和频与差频成分，称为信号的非线性，对应的相位关系称为二次相位耦合。对于这种非线性现象，功率23 / 41 谱是无能为力的。高阶谱是分析非高斯信号的主要数学工具，已被运用到旋转机械故障诊断中，其出发点和动机主要有 : (1) 高斯信号的高阶统计量等于零，当非高斯信号淹没在高斯白噪声中时，利用高阶统计量可以大大降低噪声的干扰。一般而言，旋转机械振动信号中的噪声可以近似地当 作高斯噪声处理，因此采用高阶谱分析振动信号更容易提取故障信息 ; (2) 从更高阶概率结构表征随机信号，弥补了二阶统计量( 功率谱 ) 不包含相位信息的缺陷，能定量地描述非线性相位耦合。对高阶谱的研究比较多，已经形成了成熟的理论。目前高阶谱已被成功地运用到滚动轴承、齿轮和转子系统的故障诊断中。 3. 2 ARMA 模型的现代谱分析技术 对旋转机械故障振动信号进行频域分析，通常是采用基于傅里叶分析的经典功率谱分析方法。不同于傅里叶分析的新的谱分析方法称为 “ 现代谱分析 ” 。其中 ARMA 时序模型是应用较广的一种现代谱分析方法，它利用信号的信息对被窗函24 / 41 数截取的有限信号以外的信息进行预测或外推，提高了谱分析的分辨率和真实度。特别是其中的 AR 模型能够较好地描述信号频谱中的谱峰，得到的频谱比傅 里叶频谱更平滑，具有良好的频率分辨力，从而获得了广泛的应用。在国外，这方面的研究工作一直在开展。早在 1983年， Gersch 采用 AR模型和近邻法相结合对旋转机械故障进行分类，而国内也开展了这方面的研究工作。 3. 3 几何分形技术 目前在旋转机械故障诊断领域中，最成熟的方法是基于线性理论的时域和频域方法，随着现代科学技术的发展，机械设备越来越复杂化，基于线性理论的故障诊断方法的缺点和局限性也越来越突出，与非线性原理和方法相融合将是旋转 机械故障诊断技术的一个重要发展方向，因此，基于现代非线性理论的故障诊断方法研究十分活跃。分形理论是非线性科学的一个重要方面，特别适合研 究各种 “ 复杂现象 ” ，把它应用于机械故障诊断领域是近年来国际学术界的新动向。 当旋转机械发生油膜涡动、转子裂纹、转子与定子碰摩、基座松动等故障时，往往会产生混沌现象，采用几何分形方法25 / 41 对振动信号分析可以有效地提取各种故障特征，其中关联维数应用得最为广泛。 3. 4 时频分析技术 旋转机械振动信号绝大多数是非平稳、非线性的，这些非平稳和非线性的振动信号包含了丰富的故障信息。对于这些非平稳和非线性的振动信号，时频分析方法是一种有效的分析方法。在目前常用的旋转机械故障诊断方法中，由于时频分析方法能有效地分析非平稳信号因而在旋转机械故障诊断中的应用最为广泛。 时频分析法将时 域和频域组合成一体，这就兼顾到非平稳信号的要求。它的主要特点在于时间和频率的局部化，通过时间轴和频率轴两个坐标组成的相平面，可以得到整体信号在局部时域内的频率组成，或者看出整体信号各个频带在局部时间上的分布和排列情况。时频分析在语音处理、地震资料分析、信号检测和数据压缩等多个领域得到了广泛应用。对于旋转机械而言，当其发生故障时的振动信号，大量是非平稳、非线性的信号，因此，时频分析方法是进行旋转机械故障特征提取的一个重要的方法和特征提取工具，并广泛应用于旋转机械故障诊断中。 26 / 41 信号的时频分析分为线性和二次型两种。典型的线性时频表示有 : 短时 Fourier 变换、小波变换和 Gabor变换等。在很多实际场合，还要求二次型的时频表示能够描述该信号的能量密度分布。这样一种更加严格意义下的时频表示称为信号的时频分布。而基于经验模态分解 ( Empirical Mode Decomposition， EMD)的时频分析方法，是一种优秀的时频信号分析方法，尤其适合于非线性、非稳态的信号序列处理。 3. 5 盲信号处理技术 盲信号分离是指根据观测到的混合数据确定一个变换，从而恢复原始信号或者信号源，其中术语 “ 盲 ” 有两重含义 : (1) 源信号不能观测 ; (2) 源信号与噪声如何混合是未知的。 由于噪声信号的存在，实际观测到的信号是故障信号和噪声的混合数据，因此近几年盲信号分离技术在齿轮的故障诊断中得到了应用。 27 / 41 盲信号处理技术领域也有很多值得进一步研究的课题，例如当 ICA和独立因子分析 ( Independent Component Analysis，ICA) 用于盲信号分离 ( Blind Signal Separation， BSS) 时，如何解决源信号的概率密度函数 ( Probability Density Function， PDF) 的学习的问题 ; 如何有效解决盲解卷( Blind Deconvolution)问题 ; 当叠加噪声为非高斯的或脉冲噪声时，如何准确估计源信号的个数的问题 ; 在非平稳情况下如何提高跟踪能力和如何提高解的鲁棒性等等。 4 总结和展望 以上对信号处理技术的一些方法及其在旋转机械故障诊断中的应用进行 了综述。不仅研究了传统的旋转机械故障特征提取技术中的信号的幅域分析、信号的时域分析以及以傅里叶变换 (FT)为核心的经典信号处理分析方法，而且研究了旋转机械故障特征提取应用中的高阶谱分析技术、 ARMA 模型的现代谱分析技术、几何分形技术、时频分析技术、盲信号处理技术等几种方法的基本理论和算法以及它们在旋转机械故障特征提取中的实际运用。 28 / 41 虽然这些方法应用到旋转机械故障诊断的领域中，取得了一定的研究成效 。但由于这些理论和方法还在不断地发展，算法也在不断地改进中，因此目前还处于一个初级的过程，为了能更好地为旋转机械故障诊断服务，今后还需要将对这些理论和算法作进一步的研究。如何把其他的和新的信号处理方法引入到旋转机械故障诊断领域中去，是今后需要大力研究的方向。由于大型旋转机械的组成、结构和运行状态等诸多方面的复杂性，从而使旋转机械表现出来的故障行为也极其复杂，因此，如何更好地综合运用这些方法，也是今后研究的重点。 工况监测与故障诊断复习题作业题 1 概论 1、 什么是工况监测与故障诊断？书 P3 工况监测与故障诊断是指在一定工作环境下，查明导致系统某 种功能失调的原因或性质，判断劣 化发生的部位或部件，预测状态劣化的发展趋势 29 / 41 2、 开展工况监测与故障诊断技术研究的意义？书 P4 ?预防事故，保证人身和设备的安全； ?推动设备维修制度的改革； ?提高经济效益 3、设备状态监测与故障诊断技术包括哪几方面的内容？ 书P5 传统诊断方法 ,数学诊断方法，智能诊断方法 2 故障的概念与分类 1、 什么是故障？判断故障的准则是什么？书 P7 故障：故障是指可修复产品 “ 丧失了其规定功能 ” ，可修复产品是指零、部件经故障再经修理后 能继续使用； 30 / 41 判断故障的准则：在给定的工作状态下，机械系统的功能与约束条件下不能满足正常运行或原 设计期望的要求 2、 机械系统产生故障的原因有哪些？书 P7 ?环境因素： 机械能 机械能不但能沿着各个零件传递，而且还和外部介质发生相互作用，以静载荷和 动载荷的形式对机械系统产生作用； 热能 由于周围介质温度发生变化以及机械在运转过程中的发热作用，会产生一定的热能； 化学能 化学能也会对零件产生影响，如含有水分和侵蚀成分的空气会使零件产生腐蚀破 坏； 31 / 41 其他能量 除上述几种主要能量外，还有核能、电磁能以及生物因素等同样会对零件产生 破坏作用，影响机械系统的工作能力； ?人为因素： 设计不良 即使设计者认为是完美的机械系统，实际上总是存在者薄弱环节； 质 量偏差 制造过程中的过失误差和明显缺陷，在机械系统检验时一般都会暴露出来，可 以在制造范围内予以消除 使用不当 质量合格的机械系统，在其整个生命周期内的运输和保管技术要求、使用条件 和使用方法、维护保养和修理制度以及操作人员的技术水平等，对实际故障率将产生很大影响 ?时间因素 32 / 41 3、 说明故障率曲线意义？ P12 4、什么是故障模式、故障机理？书 P12 故障模式：故障模式是指由外因和内因对机械系统共同作用结果所显现出来的 故障形态 故障机理：故障机理是指引起机械系统故障的物理、化学变化等的内在原因、规律及其原理。 3 工况监测与故障诊断技术的技术知识 1、 工况监测与故障诊断具体包括哪几个阶段？其基本内容有哪些？书 P17 阶段： ?信号采集及其处理； ?状态监测； ?故障识别 基本内容： ?在机械系统合适的部位，测取其有关状态的特征信号，这需要选择合适的传感器和测量 33 / 41 方法； ?采用合适的征兆提取方法与装置，从特征信号中提取机械系统有关状态的征兆； ?采用合适的状态识别方法与装置，依据征兆进行推理而识别出机械系统的有关状态； ?采用合适的状态趋势分析方法与装置，依据征兆与状态进行推理而识别出有关状态的发 展趋势，这里包括故障的早期诊断与预测； ?采用合适的决策形成方法与装置，从有关状态及其趋势形成正确的干预决策；或者深入 系统的下一层次，继续诊断；或者已达指定的系统层次，做出调整、控制、自诊治、维修等有关决 策。 34 / 41 2、 设备工况监测与故障诊断技术的区别与联系？书 P18 诊断是目的，监测是手段，监测是诊断的前提 工况监测通常是指通过检测手段，采集和测量机械系统或部件在运行状态下的有关信息和特征 参数，以此来检查机械系统或部件的状态是否正常 机械系统或部件的故障诊断，不仅要检查出机械系统或部件是否正常，还要对机械系统或部件 发生故障的部位、产生故障的原因、故障的性质和程度、给出正确的深入的判断，即要求作出精密 诊断。 3、 工况监测与故障诊断技术的分类？书 P19 ?按诊断对象的类别分类： 旋转机械诊断技术； 往复机械诊断技术； 工程结构诊35 / 41 断技术； 机械零件诊断技术 液压系统诊断技术； 电气设备诊断技术； 生产过程总和诊断技术 ?按诊断方法 分类： 振动与噪声监测法： A.振动诊断法 B.声学诊断法； 声学监测法； 性能参数法： A.温度诊断法 B 强度诊断法 C.压力流量诊断法 D.表面形貌诊断法 电参数诊断法； ?按诊断的目的、要求和条件的不同分类 性能诊断和运行诊断； 定期诊断和连续诊断； 直接诊断和间接诊断 36 / 41 在线诊断和离线诊断； 简易诊断和精密诊断； 4、 系统分析在工况监测与故障诊断中的作用及工作过程？书 P25 作用： 1.确定设计的监测与诊断系统的目标和系统的功能 2.提出监测与诊断系统的初步技术方案 3.提出监测与诊断系统设计的具体实施计划 4.提出监测与诊断系统的关键技术问题，并进行分析研究。 工作过程： 主要分三步，第一，确定任务；第二，提出初步技术方案；第三，可行性分析 5、 监测与诊断系统的基本结构组成？书 P26 典型的 检测与诊断系统由主机，分机传感器 37 / 41 3、 振