机械故障诊断学PPT课件VIP

1概述，2技术基础，3信号分析与处理技术，4振动诊断，5新诊断技术，本课程的主要内容和基本研究内容；基本故障分类；监测和诊断技术的类型；监测诊断系统的主要环节和诊断策略；设备故障规则；诊断技术的发展。主要参考文献：1 .机械故障诊断，魏亮，机械工业出版社，2005.112。机械故障诊断基础，李国华，化学工业出版社，1999.3.测试技术及其应用，刘景炎，华南理工大学出版社，2000.4.复杂机械故障诊断的分析与小波方法，徐，机械工业出版社，2003。1.1什么是机械故障诊断技术故障：机器未能满足规定和要求的功能的状态，也可称为故障。故障诊断技术：基于能量耗散原理。本质上，这是一种为机器“看病”的技术。它包括“监测”和“诊断”。(1)监测：测量机器的一些特征参数(如振动、噪音和温度)，将测量值与规定的正常值进行比较，判断机器是否正常工作；如果定期或连续监测机器，还可以得到机器状态的趋势规律，可以得到机器的剩余寿命估计，实现状态预测和预报。对机器健康状况的初步诊断也称为简单诊断。诊断：逐一判断机器故障的原因、位置和严重程度，为管理决策提供依据，是对机器健康状况的精确诊断。精确诊断的目标：对简单诊断为异常的机器进行特殊检测、分析和鉴别，最终确定要采取的技术措施。两者的关系：状态监测是基础，故障诊断是在监测基础上的深化和发展。类别：它属于信息技术的广泛理论基础。它涉及数学、物理、化学、机械技术、电子技术、传感技术、计算机和数字信号处理技术、统计模式识别技术等领域。它有四个基本环节：信息获取、分析和处理(数据处理)和状态识别(判断和预测)以及诊断决策。1)信号采集通过传感器将最能表征设备运行状态的信息转换成电信号。基于传感器工作原理的分类物理传感器应用物理效应，如压电效应、磁致伸缩现象、电离、极化、热电、光电、磁电等效应。测量信号量的微小变化将被转换成电信号。化学传感器包括那些将化学吸附和电化学反应等现象作为因果关系的传感器。测量信号量的微小变化也将转换成电信号。2)消除干扰和提取最能反映设备状态的特征参数的信号处理过程。最基本的方法是时域分析和频域分析。有许多处理方法，如各种滤波、包络分析、混沌、自适应等。具有很大的研究空间。3)状态识别将获得的诊断参数值与档案中的标准值进行比较，并根据一定的判断标准判断设备是否正常，涉及模式识别、信息融合、人工智能等多个领域。4)诊断决策根据识别结果进一步分析异常状态，以确定故障的原因、位置、程度和类别。根据诊断结果，预测发展趋势，并提出处理措施，涉及专家系统、模糊控制、人工智能等多个领域.1.2故障类型根据故障的发生和发展速度进行分类：突发性故障和渐进性故障。故障的发生是偶然的，与服务时间无关。事件发生前没有明显的迹象，事件发生后状态的急剧恶化必须立即消除。正常情况下，不会影响设备的使用寿命，如：液压系统油路堵塞，设备润滑油中断，电气系统切断，操作人员出错。由于技术的逐渐退化大多数机械故障属于渐进故障。根据故障表现：功能性故障和潜在故障，设备失去或显著降低其工作能力。这种故障很容易发现，操作者也能感觉到。有些被称为实际断层，与渐进断层有关。故障还没有在功能方面显示出来，但是当它们发展到可识别的程度时，它们被称为潜在故障。对它们的研究在机械故障诊断中具有重要价值。(3)根据发生原因：人为故障和自然故障，在设备制造或检修中使用了不合格零件；操作过程中不遵守操作程序或运输和保证不当导致的设备故障。(提高管理水平)，在设备使用或储存期间，由于各种外部和内部自然因素的影响，如正常磨损、老化、腐蚀等。(不可抗力)1.3监测诊断技术的类型：根据监测信息与诊断对象的关系；直接诊断根据诊断对象自身的信息变化直接判断诊断对象的状态。例如，根据轴承间隙、齿轮齿面磨损、轴疲劳裂纹和变形，直接判断它们的状态。其优点在于诊断可靠性高，缺点在于实施受到设备结构和条件的限制，通常需要关闭和拆卸部件。间接诊断是通过监测运行中设备的温度、声音和振动等次要信息的变化来进行的。根据一般的综合信息，不可测点的状态可以通过可测点的信息得到。缺点是会出现假阳性和假阴性。例如，如果通过监测润滑油的温度来判断轴承状态，则应排除室温、油量、散热条件变化等因素的影响。其优点是可以在线实时进行，根据综合信息提高诊断的可靠性是一个备受关注的研究方向。根据诊断时间，每隔一段时间(如一周、一个月或几个月)进行一次常规诊断，对运行的设备进行检测和诊断，也称为巡回检测和诊断。连续诊断使用现代仪器和计算机信息处理系统来连续监测和诊断设备的状态。两者的选择取决于设备的临界程度和设备性能的退化速度等因素。(3)根据诊断环境：在线诊断是指不离开现场，直接将传感器采集的信息发送到分析处理仪器或计算机进行分析、处理和诊断。优点：实时性好，无故障。缺点：成本高，不灵活，适用于关键设备。此外，要求在线诊断中使用的传感器不应干扰被监测对象的正常操作。离线诊断记录现场设备的状态信号，并在实验室或其他合适的地方进行处理和分析。优点：灵活方便，成本低。缺点：不及时，容易出现故障，一般用于普通设备的日常检查。(3)根据诊断方法的完善程度：简单诊断是对设备是否存在故障的初步判断，包括对故障发展趋势的初步估计。一般来说，便携式仪器主要由现场工作人员使用和实施。精确诊断是在简单诊断的基础上进行的。除了检查设备是否有故障和故障的严重程度外，还对故障的位置、类别、原因和发展趋势做出准确的判断和预测。常用仪器分为三类：以监测仪器为主体的监测装置，如本特利序列和飞利浦序列，由传感器和指示仪器组成，主要用于监测振动。缺点：振幅监控不能作为动态过程特征；在强烈振动之前，故障的症状并不明显。仪器没有分析功能，由人工经验判断。2.监控仪配有软件和硬件设备：它是一个目前没有商品供应，但这种系统已在国内外得到开发和应用。故障诊断专家的知识和推理方法需要存储在计算机中。监控信号输入后，计算机可以模拟专家的工作，对设备状态进行专家级的分析、判断、预测和操作决策。人工神经网络(ANN)是另一种人工智能系统，它模拟由大脑的神经结构构建的网络系统。通过学习，它具有大脑处理信息的一些特点，能够根据输入的监控信息对设备状态做出适当的分析、判断和响应处理决策。(学习瓶颈，通常是现有故障的有限数据)。1.4、一般设备故障率的故障规律设备故障率：设备直到时间T才会发生故障，而下一个单位时间的故障概率称为设备故障率。计算公式：单位时间内同一种设备的故障次数经过时间设备故障率t在时间Nt的设备总数故障率随时间变化的规律，曲线由三段组成，形状像浴缸。分为磨损期、正常使用期、磨损期、高磨损期，由设计、制造和试验缺陷引起，在设备大修或改造后会重新出现。它低、稳定、近似恒定，是设备运行的最佳时期。故障是由随机因素引起的，不可预测，容易消除，且不影响使用寿命。设备后期的故障率越来越高，是由磨损、疲劳、老化、腐蚀等引起的。这是设备接近终点的标志。1-5故障诊断技术的发展：在第二次世界大战中，这项技术的重要性得到了承认；(2)第二次世界大战后，相应的技术没有迅速发展。(3)20世纪60年代以后，电子技术、计算机技术、1965年快速傅立叶变换方法以及相应的数字信号处理和分析技术的发展，为设备诊断技术奠定了技术基础。美国成立于1967年，美国机械故障预防小组目前在航空、航天、军事和核能等尖端领域处于领先地位。英国：机器健康护理和状态监测协会成立于20世纪70年代初，在监测和诊断摩擦、磨损、汽车和飞机发动机方面处于领先地位。瑞典：SPM公司-轴承监控技术，AGEMA公司-红外热成像技术；丹麦：BK公司振动和噪声监测技术；挪威：船舶诊断技术。日本：它始于20世纪70年代，在民用行业(钢铁、化工、铁路等)具有优势。)。中国：第一次上课是在1979年。自20世纪80年代初以来，它在石油化工、冶金和电力行业得到了很好的应用，并在其他领域得到了逐步发展。(1)后期维护系统POM(后期维护)早期维护系统。特点：不坏，不修，适用于小型设备。(2)预防性维护系统(预防性维护)也称为基于时间的维护系统(时基维护)或计划维护系统。特点：静态维护系统。当设备达到强制维护的预定小时或吨公里时，大多数企业仍然使用它。(3)预测维护系统- PRM(预测维护)也称为基于状态的维护系统CBM(基于状态的维护)。特点：在状态监测的基础上，根据设备运行的实际质量确定维修时间和规模。它是一个动态的维护系统，是一个