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1、第一章 概论本章的主要内容本章的主要内容l设备故障诊断的目的和意义l设备故障诊断的含义和特性l设备故障诊断技术的应用与发展l设备故障诊断技术与维修方式的关系l设备故障的类型和状态监测技术l设备故障的类型及其可能原因l设备故障诊断的功能和环节l状态监测的技术和方法l设备故障状态的识别方法第一章 概论基本定义基本定义l诊断学lDiagnostics 来自希腊文l意指鉴别、确定l最早指医疗诊断，后为机器诊断l诊断对象l大的复杂系统l子系统（部件）l单个元件l技术进展l故障排除，用感觉、经验和简单仪器l维修机制和可靠性工程，传感器技术和信号分析技术l智能诊断，计算机技术、人工智能和数据挖掘等第一章 概

2、论1.1 设备故障诊断的目的和意义机械故障诊断技术设备健康的初级诊断，由现场作业人员进行精密诊断技术简易诊断技术设备状态和精密分析技术，由诊断专家实施设备的护士设备的医生异常第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义在现代化生产中，机械设备的故障诊断技术越来越受到重视，如果某一零部件或设备出现故障而又未能及时发现和排除，其结果不仅可能导致设备本身损坏，甚至可能造成机毁人亡的严重后果。在流程生产系统中，如果某一关键设备因故障而不能继续运行，往往会涉及整个流程生产系统的运行，造成巨大的经济损失。因此，对于流程设备的故障诊断具有极为重要的意义，例如电力工业的汽轮发电机组，冶金、石油化工的压缩机组等

3、。在机械制造领域中，如柔性制造系统、计算机集成制造系统等，故障诊断技术也具有相同的重要性。因故障存在而可能导致加工质量降低，使整个机器产品质量无法保证。设备故障诊断可预测、预报设备未来的状态，是防止事故和计划外停机的有效手段，是设备维修的发展方向。第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义l1.1.1 1.1.1 设备故障诊断的含义和特性设备故障诊断的含义和特性l机械设备的故障机械设备的故障l反映设备丧失工作效能的程度，或者指设备丧失了它所要求的规定性能，或出现不正常现象。l产生故障的原因：通常是设备的构造处于不正常状态（劣化状态）l各种设备由于制造精度、性能要求以及设计、操作规范不同，判别

4、设备是否存在故障，故障的程度如何，是有不同标准的。压缩机的振动、压力容器的裂纹 第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义l1.1.1 1.1.1 设备故障诊断的含义和特性设备故障诊断的含义和特性l机械设备的故障机械设备的故障l判断故障的准则判断故障的准则：在给定的工作状态下，设备的功能与约束条件不能满足正常运行或原设计期望的要求。l常见的故障常见的故障：使设备或系统立即丧失其功能的破坏性故障由于设计、制造、安装、维护、检修等与设备性能有关的参数不适当造成设备性能降低的故障设备在给定条件下工作时，由于操作不当引起的故障第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义l1.1.1 1.1.1 设备

5、故障诊断的含义和特性设备故障诊断的含义和特性l故障的分类故障的分类l按故障性质：按故障性质：人为故障人为故障：由于操作失误造成的故障自然故障自然故障：设备运行时，由于设备自身的原因（发展规律）发生的故障l按可恢复性按可恢复性：临时性故障、永久性故障临时性故障临时性故障：通过修复或运行参数的调整，可以恢复到正常功能永久性故障永久性故障：全部或部分永久丧失原有功能，除非更换或彻底整修故障零部件，是不能恢复功能的。第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义l1.1.1 1.1.1 设备故障诊断的含义和特性设备故障诊断的含义和特性l故障的分类故障的分类l按故障发展的过程（速度）：按故障发展的过程（速

6、度）：渐发性故障、突发性故障渐发性故障渐发性故障：形成过程较长，即使性能指标略有超出允许值，短时间内不会发生严重问题，通过参数的连续监测，可以预测其发展趋势；突发性故障突发性故障：故障发生的时间短暂，一般是先无明显征兆（征兆是指用参数表示的故障现象），一旦发生故障，往往造成破坏性或灾难性的后果。因此，对于同样是性能参数超标的故障，永久性的、突发性的并带有破坏性的故障严重程度要大得多。第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义l1.1.1 1.1.1 设备故障诊断的含义和特性设备故障诊断的含义和特性l故障的特性：故障的特性：多样性、层次性、多样性、层次性、多因素和相关性、多因素和相关性、延时性

7、、延时性、不确定性不确定性l多样性多样性有些设备因工艺参数变化、制造和安装中带来的问题，更会产生许多意想不到的其他故障。这就是故障的多样性。在化工过程装置中，有各类静设备（如换热器、传质容器、 反应器、变换器、塔设备等）和动设备（如旋转机械、往复机械等），各种设备不仅结构不同，工艺参数各异，而且制造、安装过程的差异和使用环境不同，在运行期间可能会产生各种各样的故障。第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义l1.1.1 1.1.1 设备故障诊断的含义和特性设备故障诊断的含义和特性l故障的特性：故障的特性：多样性、层次性、多样性、层次性、多因素和相关性、多因素和相关性、延时性、延时性、不确定性

8、不确定性例：离心式、轴流式压缩机压缩的工艺气体中带有粉料，烟气轮机中通过的烟气带有催化剂，容易引起转子的不平衡振动故障，摩擦、磨损故障。高速旋转机械容易产生轴承油膜不稳定故障，转子不对中故障。高速、高压的旋转机械容易发生流体激振故障，转子的自激振动故障。往复式压缩机容易发生管道振动故障，机器主要零部件的磨损、变形、断裂故障。高压容器最担心发生裂纹扩展故障，反应器、塔设备经常会发生内部腐蚀故障，密封泄露故障等。第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义l1.1.1 1.1.1 设备故障诊断的含义和特性设备故障诊断的含义和特性l故障的特性故障的特性l层次性层次性设备一旦表现出某种故障现象（或称“

9、征兆”），就需要追查引起故障的原因（或称“症候”、“病症”）。但有些故障原因往往是深层次的，即上一层次故障源于下一层次故障，表现为多层次性。故障现象止推轴承损坏第一层次原因气体轴向力增大第二层次原因机器发生喘振第三层次原因防喘振放空阀坏转子振动轴承工作不稳定热态对中不良基座松动管道振动流体有压力脉动出口压力、流量不均泵设计叶片数有误第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义l1.1.1 1.1.1 设备故障诊断的含义和特性设备故障诊断的含义和特性l故障的特性故障的特性l多因素和相关性多因素和相关性机械设备的各个元件之间，设备与设备之间是通过机械结构或物料传递来联系的，一个元件或一台设备发生故

10、障，也会引发其他元件或设备故障，这就表现出故障的多因素和相关性。在查找故障原因时，就要全面考虑一切与之有关的因素如：高速、高压的涡轮机、离心式和轴流式的压缩机以及离心泵等旋转机械，当发生转子振动时，引发振动的可能原因很多，有来自滑动轴承、转轴、叶轮、联轴节以及流体激振等方面的问题。第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义l1.1.1 1.1.1 设备故障诊断的含义和特性设备故障诊断的含义和特性l故障的特性故障的特性l多因素和相关性多因素和相关性有些因素是相互关联、互为因果的：如：在旋转机械中，如果发生转子与静子碰摩，摩擦产生转子热弯曲变形。如果热弯曲的方向与转子原始偏心方向相同，则会造成更

11、大的摩擦碰撞，从而发生转子越摩擦越弯、越弯越摩擦的恶性循环。如：转子工作时存在动态不对中，不对中产生转子振动，较大的振幅引起轴承摩擦磨损，磨损后的轴承使转子运转的稳定性更差，彼此相互影响，转子振动愈益严重。不能只注意处理一个方面，必须同时进行合理的对中和更换新的轴承轴瓦，才能最终解决问题。 第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义l1.1.1 1.1.1 设备故障诊断的含义和特性设备故障诊断的含义和特性l故障的特性故障的特性l延时性延时性机械设备在运行中，零部件不断受到冲击、应力、摩擦、磨损和腐蚀等因素作用，发生振动、位移、变形、疲劳和裂纹扩展，促使设备状态不断劣化，劣化状态发展到一定程度

12、就会表现出机械功能失常或者完全丧失功能。故障的形成是由一个缺陷不断累积，状态不断劣化，从量变到质变的过程。故障形成过程中的延时性，促使人们应尽早发现隐患，采取预防措施，减少故障严重时所带来的损失。 第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义l1.1.1 1.1.1 设备故障诊断的含义和特性设备故障诊断的含义和特性l故障的特性故障的特性l不确定性（模糊性）不确定性（模糊性）机械设备运转时的状态，受到多种环境条件的影响，状态劣化趋势表现各不相同。即使在相同的生产工艺过程和相同的机械装备中，也可能因制造、安装、操作状态和管理水平不同，它们的故障发生频度、故障表现的形式和特征是不相同的。有些复杂的机

13、械系统，故障形成的机理还不太清楚，而有些机械系统，即使机械故障机理清楚，但是有哪些因素形成故障，各种因素影响的程度有多少，有时亦往往难以确定。在设备故障诊断过程中，还存在故障征兆和故障原因关系之间的不确定性：一种故障征兆可能来自多种故障原因；一种故障原因也会表现出多种故障征兆。这种表象和成因之间的模糊性，给设备诊断工作带来一定难度。需要人们不断探索，积累经验，寻求新的诊断理论和方法。 第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义l1.1.1 1.1.1 设备故障诊断的含义和特性设备故障诊断的含义和特性l诊断：诊断：指采用各种测试、分析手段和故障状态的识别方法来确定故障的性质、程度、类别和故障部

14、位，并研究故障产生机理的一门学科。 l设备故障诊断的含义设备故障诊断的含义：模拟医学界的疾病诊断思路而提出来的。 l指应用现代测试分析手段和诊断理论方法，对运行中的机械设备出现故障的机理、原因、部位和故障程度进行识别和诊断，并且根据诊断结论，确定设备的维修方案和防范措施。l设备故障诊断包含的内容设备故障诊断包含的内容l信号采集和状态监测信号采集和状态监测利用各种传感器和监测仪表获取设备运行状态的信息，并对信号进行分析处理。 第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义l1.1.1 1.1.1 设备故障诊断的含义和特性设备故障诊断的含义和特性l故障诊断故障诊断如果发现设备工作状态不正常或存在故障

15、，则需要对能够反映故障状态的特征参数和信息进行识别，利用专家的知识和经验，像医生诊断疾病那样，诊断出设备存在的故障类型、故障部位、故障程度和产生故障的原因。l诊断决策诊断决策根据诊断结论，采取控制、治理和预防措施的决策。在故障的预防措施中还包括对设备或关键零部件的可靠性分析和剩余寿命估计。设备诊断技术所包含的内容比较广泛，诸如设备状态参数（力、位移、振动、噪声、裂纹、磨损、腐蚀、温度、压力和流量等）的监测，状态特征参数变化的辨识，机器发生振动和机械损伤时的原因分析，故障的控制与防治，机械零部件的可靠性分析和剩余寿命估计等，都属于设备故障诊断的范畴。 第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义

16、l设备故障诊断包含的内容设备故障诊断包含的内容设备传感器信号采集、数据显示分析处理、状态识别故障诊断、决策巡回监测监护运行停机检修治理、预防参考图谱状态监测诊断决策故障诊断第一章 概论1.1 设备故障诊断的目的和意义l1.1.2 1.1.2 设备故障诊断的应用与发展设备故障诊断的应用与发展 现代化生产企业为了极大限度地提高工业生产水平和经济效益，不断地向规模化和高技术含量发展，因此生产装置趋向大型化、高速高效化、自动化和连续化，人们对设备的要求不仅是性能好，效率高，还要求在运行过程中少出故障，否则因故障停机带来的损失是十分巨大的。故障诊断技术在企业内的推广应用，使企业收到明显的经济效益，一些大

17、型的流程工业，大修间隔时间大大延长，而设备的故障率却明显下降。已有不少企业的关键设备能力够达到长周期、满负荷运行。 例：美国某电厂故障诊断效益分析例：美国某电厂故障诊断效益分析电厂情况 装机容量：1000MW，电费：$0.015元/千瓦时，产值约：$1亿元/年事故损失 按可靠性分析，事故停机14次/年，停产损失$15万元/天诊断效果 能查出50%事故，其中50%由诊断系统查出（含虚警20%）， 修复：3天/每事故诊断效益（节约费用） B=140.50.5315(1-0.2)=$126万元/年投入经费 投资，$20万元；年监测费：$1.5万元/年诊断成本 A=(20万/10年折旧)+1.5万/年

18、=$3.5万元/年诊断经济效益系数 C=B/A=36第一章 概论1.1设备故障诊断的目的和意义l1.1.2 1.1.2 设备故障诊断的应用与发展设备故障诊断的应用与发展l大型机组发生故障的危害大型机组发生故障的危害l大型炼油装置，化肥装置，乙烯装置停产一天，损失数百万。 l电力部门一台30万千瓦发电机组故障停机一天，少发电720万度，直接经济损失数百万，简接经济损失将是数千万。l80年代初，某大化肥厂的合成气压缩机发生强烈振动，由于振因复杂，一时找不到应对措施，全厂被迫停产二个月，仅化肥产值损失上亿元。 l20世纪内发生美国三里岛核电站放射性物质外逸，前苏联乌克兰境内的切尔诺贝利核电站爆炸，印

19、度博帕尔市农药厂的异氰酸甲酯毒气泄漏。 第一章 概论l1.1.3 设备故障诊断和维修方式的关系设备故障诊断和维修方式的关系l维修的目的：维修的目的：l排除故障或故障隐患，恢复设备的功能和精度。l主要的维修方式：事后维修、定期维修、状态监测维修主要的维修方式：事后维修、定期维修、状态监测维修l事后维修（故障维修事后维修（故障维修POM）：）：当设备性能、精度下降到合格水平以下或发生故障而不能再继续使用时才进行的修理1.1 设备故障诊断的目的和意义第一章 概论l1.1.3 设备故障诊断和维修方式的关系设备故障诊断和维修方式的关系l预防维修预防维修定期维修定期维修(计划维修计划维修PM)以设备运行时

20、间为基础的维修方式。即根据设备的磨损规律、故障率出现规律，实现制定计划，确定修理类别、修理间隔期、修理内容及技术要求。状态监测维修（预知性维修状态监测维修（预知性维修PRM）在设备运行时，对它的各个主要部位产生的物理、化学信号进行状态监测，掌握设备的技术状况，对将要形成或已经形成的故障进行分析诊断，判定设备的劣化程度和部位，在故障发生前胸有成竹地制订预知性维修计划，确定设备应该修理的内容和时间。最经济合理的维修方式。1.1 设备故障诊断的目的和意义第一章 概论l1.1.3 设备故障诊断和维修方式的关系设备故障诊断和维修方式的关系l三种维修制度比较三种维修制度比较1.1 设备故障诊断的目的和意义

21、维修方式内容比较使用对象事后维修（故障维修）设备使用到出现故障或性能、精度下降到合格水平以下而无法继续使用时才进行维修。设备结构相对简单，修理不复杂，能及时获得修理配件，发生故障后停机修理不会对生产造成损失，一般均设有备机。定期维修（计划维修）按磨损规律和故障概率得出维修周期，再根据生产计划定期停机维修。大修时对设备进行解体检查，更换或修理零部件。适用于单机连续运行的流程工业和自动化生产线上的设备，对这些设备已充分掌握其磨损规律和故障概率。某些关键设备和零部件，按疲劳寿命或可靠性分析计算得到使用周期，到时必须更换，以确保设备安全可靠。状态监测维修(预知性维修)根据对设备运行状态监测获得的信息，

22、判断设备是否存在故障，故障程度和发展趋势，提出最佳的维修时间和维修部位用于单机连续运行的生产设备，停机损失巨大的大型机组和重大设备，不宜解体检查的高精度设备以及发生故障后会引起公害的设备。这些设备必须具备状态监测与故障诊断的条件。第一章 概论l1.1.3 设备故障诊断和维修方式的关系设备故障诊断和维修方式的关系l预知性维修的优点：预知性维修的优点：l减少突发性事故，保证设备安全和产品质量，降低设备维修费用。l减少停机时间，降低停产损失。l延长检修周期，增加产品年产量。l采用预知性维修方式，免除过剩维修，延长了设备和零部件使用寿命。l减少购置设备和备品备件费用，节约维修工时、备件消耗和原材料消耗

23、 日本资料介绍，采用设备诊断技术，每年设备维修费用可减少日本资料介绍，采用设备诊断技术，每年设备维修费用可减少252550%50%，而故障停机时间可降低，而故障停机时间可降低75%75%，经济效益十分显著。，经济效益十分显著。 国内也加强了对旋转机械的振动监测和压力容器的安全检测，一国内也加强了对旋转机械的振动监测和压力容器的安全检测，一些大型装置的心脏设备些大型装置的心脏设备大机组，大检修周期从一年可延长到二年或大机组，大检修周期从一年可延长到二年或三年，而故障率比装置投产初期有明显下降。一些企业每年从减少停三年，而故障率比装置投产初期有明显下降。一些企业每年从减少停机维修时间损失这一项上，

24、可获得数千万元的经济效益。机维修时间损失这一项上，可获得数千万元的经济效益。 1.1 设备故障诊断的目的和意义第一章 概论l 设备状态监测与故障诊断的关系设备状态监测与故障诊断的关系l有时统称为设备故障诊断l诊断是目的，监测是手段；监测是诊断的基础和前提，诊断是监测的最终结果l状态监测通常是通过监视和测量设备或部件运行状态信息和特征参数（如：振动、温度、压力等），并以此来判断其状态是否正常。l如：当特征参数小于允许值时便认为是正常，否则为异常。还可以用超过允许值的多少来表示故障严重程度，当它达到某一设定值（极限值）时就应停机检修。l有些情况下，检测结果不需要作更进一步的处理和分析，仅以有限的几

25、个指标就可以确定设备的状态以监测为主的简易诊断。l通常所称的“故障诊断”不是简易诊断，而是指比较复杂的精密诊断。l设备故障诊断不仅要检查出设备是否正常，还要对设备发生故障的部位、产生故障的原因、故障的性质和程度给出深入的分析和判断，即要做出精密诊断。因此，故障诊断有着十分不同的专业倾向。1.1 设备故障诊断的目的和意义第一章 概论1.2 设备故障的类型和状态监测技术l1.2.1 设备故障诊断的类型及其可能的原因设备故障诊断的类型及其可能的原因l在过程工业装备的动设备和静设备中，出现故障的类型是多种多样的。l目前对动设备的故障监测与诊断相对较多，因为动设备结构复杂，零部件多，配合精度要求高，并且

26、始终处于运动状态。特别是各种大型旋转机械，鉴于它们的重要性和复杂性，是故障监测与诊断中的重点研究对象。l设备故障的类型从表现形式看，大致可分为如下两大类： l结构损伤性故障结构损伤性故障l运动状态劣化性故障运动状态劣化性故障 第一章 概论1.2 设备故障的类型和状态监测技术l1.2.1 设备故障诊断的类型及其可能的原因设备故障诊断的类型及其可能的原因l故障类型一：结构损伤性故障故障类型一：结构损伤性故障l1-1-裂纹裂纹 可能由于疲劳、腐蚀、应力集中和应力突变等原因引起裂纹的扩展会造成突发性故障或事故如：压力容器、大型旋转轴系以及受循环载荷变化的活塞杆、连杆、曲轴、齿轮等零件l2-2-磨损磨损

27、 运动部件相对摩擦，摩擦副之间缺少润滑，颗粒物料对叶片的冲刷等原因均会产生磨损现象运动部件磨损后，配合精度下降，机器效率下降，还会产生振动、噪声和发热变形等现象第一章 概论1.2 设备故障的类型和状态监测技术l1.2.1 设备故障诊断的类型及其可能的原因设备故障诊断的类型及其可能的原因l故障类型一：结构损伤性故障故障类型一：结构损伤性故障l3-3-腐蚀腐蚀 是一种化学反应现象。设备材料耐蚀性差，与某些物料接触产生化学腐蚀，有些材料内部存在应力腐蚀、电化腐蚀转子、轴承、齿轮等部件当存在静电感应或磁电作用时，会产生电流腐蚀腐蚀引起金属体减薄、强度变弱、表面接触状态变坏，设备失去工作效能，是一种危险

28、的潜在故障l4-4-变形变形 设备因为外加负荷、不均匀热膨胀、管道力、物料冲击力、流体激振力、惯性力、内应力和设备结构薄弱等原因产生变形变形加大设备内应力，破坏零部件的配合精度，产生动静元件之间的摩擦，引发机器振动第一章 概论1.2 设备故障的类型和状态监测技术l1.2.1 设备故障诊断的类型及其可能的原因设备故障诊断的类型及其可能的原因l故障类型一：结构损伤性故障故障类型一：结构损伤性故障l5-5-断裂断裂 负荷过大，局部应力集中，振动激烈，或在循环载荷下产生金属疲劳，均可能引起机械零部件断裂例如：透平机、轴流式压缩机叶片断裂或围带断裂、齿轮断齿、轴承碎裂，压缩机活塞杆、连杆折断等情况发生，

29、轻则引起机器振动，重则发生机器损坏、工艺气体外泄等严重后果l6-6-剥落和烧伤剥落和烧伤摩擦副润滑不良或断油，工作表面接触应力过大，使金属的工作表面产生金属微粒剥落如齿轮、滚动轴承工作表面的点蚀就是疲劳引起的剥落现象金属表面温度过高、轴承工作时断油、间隙过小、振动和冲击，均可导致摩擦烧伤第一章 概论1.2 设备故障的类型和状态监测技术l1.2.1 设备故障诊断的类型及其可能的原因设备故障诊断的类型及其可能的原因l故障类型二：运动状态劣化性故障故障类型二：运动状态劣化性故障 l1-1-机械位置不良机械位置不良转子不平衡由于设计错误、材料缺陷、加工装配误差、动平衡方法不正确、转子弯曲变形、因多种原

30、因引起的转子原始平衡状态破坏，均可能发生转子的不平衡振动。转子不平衡振动是旋转机械最常见的振动故障。转子不对中由于机器安装时转子与转子之间对中超差、 轴承架热膨胀不均匀、管道力作用、基础或机座变形等原因，可能会引起转子因对中不良产生的振动转子不对中也是旋转机械中常见的振动故障第一章 概论1.2 设备故障的类型和状态监测技术l1.2.1 设备故障诊断的类型及其可能的原因设备故障诊断的类型及其可能的原因l故障类型二：运动状态劣化性故障故障类型二：运动状态劣化性故障 轴承工作不稳定热态变形零部件松动或机器底脚松动l2-2-刚性不足刚性不足支承体、基础刚性不足：有时可导致共振转子刚性不足：有时可导致共

31、振（柔性转子）l3-3-摩擦摩擦转子与定子的干摩擦内摩擦第一章 概论1.2 设备故障的类型和状态监测技术l1.2.1 设备故障诊断的类型及其可能的原因设备故障诊断的类型及其可能的原因l故障类型二：运动状态劣化性故障故障类型二：运动状态劣化性故障 l4-4-流体激振流体激振压力脉动与管道共振：脉动的激励频率与管道的气柱或液柱固有频率接近旋转失速：流体方向与叶片安装角方向不一致，对叶片产生冲击，引起流体压力脉动，导致旋转失速喘振：涡流团堵塞流道后，引起流体在机器内大幅度吞吐倒流现象汽蚀：离心泵中的一种特有现象滑动轴承油膜振荡：高速滑动轴承由于设计不当、结构不良、转子受到外力作用等因素，作用在轴颈上

32、的油膜力不稳定，因而发生油膜失稳。当轴颈在轴承中的涡动频率与转子的自振频率一致时，就会发生油膜的自激振动。l5-5-非线性的谐波共振非线性的谐波共振第一章 概论1.2 设备故障的类型和状态监测技术l1.2.2 设备故障诊断的功能和环节设备故障诊断的功能和环节l设备故障诊断技术应具备的功能：设备故障诊断技术应具备的功能：l在不拆卸或少拆卸机械设备的条件下，能够定量地检测、评价设备各部分的运动和受力状态、缺陷和磨损状态，性能的劣化和故障状态；l能够确定设备的故障性质、类型、程度、部位及故障发展趋势，预测设备的可靠性程度；l能够确定故障来源，提出整改措施。第一章 概论1.2 设备故障的类型和状态监测

33、技术l1.2.2 设备故障诊断的功能和环节设备故障诊断的功能和环节l设备的故障诊断过程的四个环节：设备的故障诊断过程的四个环节：l信号采集信号采集利用各类传感器（包括人的感官）采集到能反映设备故障特征的运行参数；l信号处理信号处理利用各种分析仪器对采集到的信息进行加工和分析处理，提取能反映故障状态、性质、类型和程度的特征信息；l故障诊断故障诊断依赖人的知识和经验或诊断技术中的数学、物理方法，分析、诊断故障产生的原因，确定故障类型和发生部位；l故障防治与控制故障防治与控制对已经确定的故障提出控制方案或预防、治理措施。第一章 概论1.2 设备故障的类型和状态监测技术l1.2.3 状态监测的技术和方

34、法状态监测的技术和方法l常用的监测与诊断技术l1-1-振动信号监测诊断技术振动信号监测诊断技术应用最为普遍，原因：由机械振动引起的设备损坏率很高，故障率达60%；振动信号中含有丰富的机械状态信息量，如同人的脉搏；振动信号转变为电信号后，便于进行数据处理与分析，处理成为多种能够反映故障状态的特征信息谱图，为进一步识别故障提供依据。第一章 概论1.2 设备故障的类型和状态监测技术l1.2.3 状态监测的技术和方法状态监测的技术和方法l常用的监测与诊断技术l2-2-声信号监测诊断技术声信号监测诊断技术噪声诊断、超声波诊断、声发射诊断技术噪声分析与诊断的目的：寻找机器发出噪声的主要声源，以便采取相应措

35、施降低噪声利用噪声信号判别故障。利用声波信号进行监测与诊断故障的方法声音监听法：听棒、机械故障听诊器频谱分析法：从噪声的频谱中找出与机械系统工作特性有关的纯音峰值声强法：根据各点所测声强值的大小和正负，判断机器各部分发射噪声的大小和方向第一章 概论1.2 设备故障的类型和状态监测技术l1.2.3 状态检测的技术和方法状态检测的技术和方法l常用的监测与诊断技术l3-3-温度信号监测诊断技术温度信号监测诊断技术物体温度的直接测量技术用膨胀式温度计、半导体、热电阻、热电偶等测温传感器进行测量有接触式、非接触式之分。热红外测量技术主要用于要求远距离、非接触测量物体表面温度的场合。仪器：红外点温计、红外

36、热像仪、红外热电视用途十分广泛，便于测多种设备的多个测点第一章 概论1.2 设备故障的类型和状态监测技术l1.2.3 状态检测的技术和方法状态检测的技术和方法l常用的监测与诊断技术l4-4-润滑油的分析诊断技术润滑油的分析诊断技术润滑油流经摩擦面后产生一系列物理化学性能变化，携带了设备运转状态的内部信息。油液分析诊断技术：监测润滑系统中的某些物化特性，从中获取设备内部的故障信息分为：油品的理化性能分析技术、铁谱分析技术、光谱分析技术等l5-5-其它无损检测技术：无损探伤等其它无损检测技术：无损探伤等第一章 概论1.3 设备故障状态的识别方法l信息比较诊断法l参数变化诊断法l模拟试验诊断法l函数

37、诊断法l故障树分析诊断法l模糊诊断法l神经网络诊断法第一章 概论1.3 设备故障状态的识别方法l1-信息比较诊断法信息比较诊断法l对包括振动幅值、频率、相位、转速、位移、模态以及温度、压力、流量等工艺参数的多种信息进行数据采集和存储，建立数据库，并做出趋势分析等图谱。l每次大修以后，需要把机器运行状态的多种信息保存下来。l机器一旦出现故障，把当前数据和历史数据进行比较，再结合故障表现的信息特征，利用诊断知识，做出故障原因和故障状态的判别。某些数据采集器、在线监测系统和微机自动诊断系统就是利用这种方法进行的。l在信息比较诊断方法中，知识和规则是十分重要的。更多的现场故障处理经历和丰富的知识库建立

38、，可以提供有比较的信息，其诊断的成功率往往是比较高的。第一章 概论1.3 设备故障状态的识别方法l2-参数变化诊断法参数变化诊断法l机器发生振动故障，一般都存在着一个与转速、压力、流量、温度等操作参数相关的门槛值，在门槛值以下，振动不明显，在门槛值以上，振动就变大或者突然增大。l有时需要改变操作参数，在参数变化过程中测量并分析信号特征，观察机器振动与那些因素有关，这样比较容易找出故障发生的原因和部位。轴上裂纹诊断：工作转速下很难识别故障，但在转速升降过程中由于裂纹的开合，有可能在反应敏感的频率域上进行诊断。判别离心压缩机的振动是否由轴承油膜振荡引起，除了观察它的振动频率与转子的一阶自振频率是否相近之外，还要观察转子涡动频率随转速的变化。对于一个油膜不稳定的转子，其涡动频率成分可能在转速较低时就已经存在。第一章 概论1.3 设备故障状态的识别方法l3-模拟试验诊断法模拟试验诊断法l设备有很多故障，它所表现的征兆与故障原因之间的关系是未知的或者是不确定的，必须通过模拟试验，研究故障形成的机理和特征，解答产生这种故障的原因，提出表现这种故障的特征参数以及各种参数之间的定量关系等问题。l几个例子：高速、高压的离心式压缩机和离心泵转子上存在迷宫密封的流体激振；