工程机械故障诊断第一章概述ppt

1、LOGO工程机械状态检测与故障诊断工程机械状态检测与故障诊断课程类型：考试课。成绩分布：1.平时成绩60%： 作业35%，书写于作业本，字迹工整，完成良好。由老师根据完成次数，正确度，工整度三个方面评分。 书本笔记10%，PPT上的重点类容转抄到书上。由同学们根据次数、工整度互相打分。 课堂纪律15%，不迟到，旷课。2.考查成绩40%：期末考试。第一章第一章 概述概述机械设备故障诊断的意义、目的和任务机械设备故障诊断的意义、目的和任务1设备故障诊断技术的定义、内容和类型设备故障诊断技术的定义、内容和类型2机械设备故障诊断的基本方法机械设备故障诊断的基本方法3机械设备故障的信息获取和检测方法机械

2、设备故障的信息获取和检测方法4第一部分第一部分 机械设备故障诊断的意义、目的和任务机械设备故障诊断的意义、目的和任务一 工程机械故障诊断的意义工程机械故障诊断的意义 随着现代科学技术在设备上的应用，设备的故障日趋频繁，日趋复杂，带来极大的经济损失和人员伤亡。 故障诊断带来重大的经济效益故障诊断带来重大的经济效益31对生产单位，配对生产单位，配置故障诊断系统置故障诊断系统能减少事故停机能减少事故停机率，具有很高的率，具有很高的收益收益/ /投资比。投资比。2对生产单位，配置对生产单位，配置故障诊断系统能延故障诊断系统能延长设备检修周期，长设备检修周期，缩短维修时间缩短维修时间, ,为制为制定合理

3、的检测维修定合理的检测维修制度提供基础，可制度提供基础，可极大地提高经济效极大地提高经济效益。益。宏观上从全社会生宏观上从全社会生产的角度看，花费产的角度看，花费的设备维修费用是的设备维修费用是一笔巨大的数目，一笔巨大的数目，而实施故障诊断带而实施故障诊断带来的经济效益是巨来的经济效益是巨大的。大的。二二 工程机械故障诊断的目的工程机械故障诊断的目的能及时、正确地对各种异常状态或故障做出诊断，能及时、正确地对各种异常状态或故障做出诊断，预防或消除故障预防或消除故障。保证设备发挥最大的设计能力。保证设备发挥最大的设计能力。延长设备服役期限延长设备服役期限和使用寿命，降低设备全寿命周期费用和使用寿

4、命，降低设备全寿命周期费用为设备结构改造设计、合理制造及生产过程提供数为设备结构改造设计、合理制造及生产过程提供数据和信息据和信息三三 机械设备故障诊断的任务机械设备故障诊断的任务任务：任务：（1 1）监视设备的状态，判断其是否正常；）监视设备的状态，判断其是否正常；（2 2）预测和诊断设备的故障并消除故障；）预测和诊断设备的故障并消除故障；（3 3）指导设备的管理和维修）指导设备的管理和维修第二部分、第二部分、 机械故障诊断技术的定义、内容和类型机械故障诊断技术的定义、内容和类型 1.定义2.内容在设备运行中或基本不拆卸的情在设备运行中或基本不拆卸的情况下况下，掌握设备运行状况，判断，掌握设

5、备运行状况，判断产生故障的部位和原因，以及预产生故障的部位和原因，以及预测预报设备状态的技术测预报设备状态的技术三个方面：状态检测三个方面：状态检测、分析诊断和故障分析诊断和故障预测。预测。具体实施过程具体实施过程：a a 信号采集信号采集，使用传感器的得到的振动，使用传感器的得到的振动，压力，温度等信息压力，温度等信息b b 信号处理信号处理，转化为可识别的参数转化为可识别的参数 c c 状态识别状态识别 ，测得参数与标准参数对比测得参数与标准参数对比。d d 诊断决策诊断决策，根据参数判断，采取措施根据参数判断，采取措施被测设备信 号采 集获取检测信号信号处理设备特征信息状态识别对比设备允

6、许参数故障确定趋势分析诊断决策图1-1 设备诊断过程框图3. 3.机械设备诊断技术的分类机械设备诊断技术的分类v按诊断对象分： 1 1 旋转机械诊断技术旋转机械诊断技术 ，比如风机，水泵。，比如风机，水泵。 2 2 往复机械诊断技术往复机械诊断技术 ，比如翻转机械，比如翻转机械 3 3 工程结构诊断技术工程结构诊断技术 4 4 运载器和装置诊断技术运载器和装置诊断技术 5 5 通信系统诊断技术通信系统诊断技术 3. 3.机械设备诊断技术的分类机械设备诊断技术的分类v 按诊断目的和要求分类1 1 功能诊断与运行诊断：功能诊断与运行诊断：功能诊断是指对新的设备或刚维修过的设备检查其功能是否正常。功

7、能诊断是指对新的设备或刚维修过的设备检查其功能是否正常。运行诊断是对正在运行的设备进行状态诊断，了解故障原因，对设备使用寿运行诊断是对正在运行的设备进行状态诊断，了解故障原因，对设备使用寿命预估命预估2 2 定期诊断和连续诊断定期诊断和连续诊断 ；3 3 直接诊断和间接诊断直接诊断和间接诊断 ；直接诊断是直接根据设备零件信息确定设备状态。直接诊断是直接根据设备零件信息确定设备状态。简接诊断是通过与设备运行状况相关的压力，温度，耗油量等数据确定设备简接诊断是通过与设备运行状况相关的压力，温度，耗油量等数据确定设备状态。例如利用轴承支撑油压判断两根转子的对中情况。状态。例如利用轴承支撑油压判断两根

8、转子的对中情况。4 4 常规工况与特殊工况诊断；常规工况与特殊工况诊断；5 5 在线诊断和离线诊断在线诊断和离线诊断第三部分第三部分 、设备故障诊断的基本方法、设备故障诊断的基本方法（一）传统的故障诊断方法v原理原理:是利用各种物理的和化学的原理和手段，是利用各种物理的和化学的原理和手段，通过伴随故障出现的各种物理和化学现象，直接通过伴随故障出现的各种物理和化学现象，直接检测故障。检测故障。 v优点：利用故障所对应的征兆来诊断故障是最优点：利用故障所对应的征兆来诊断故障是最常用、最成熟的方法，以旋转机械为例，振动及常用、最成熟的方法，以旋转机械为例，振动及其频谱特性的征兆是最能反映故障特点。其

9、频谱特性的征兆是最能反映故障特点。v缺点：征兆与故障并不是一一对应，所以需要缺点：征兆与故障并不是一一对应，所以需要较长时间积累经验。较长时间积累经验。（二）、故障的智能诊断方法1. 1.定义：以传统的诊断方法为基础，将人工智能定义：以传统的诊断方法为基础，将人工智能的理论和方法用于故障诊断，目前已广泛应用，成的理论和方法用于故障诊断，目前已广泛应用，成为设备故障诊断的主要方向。为设备故障诊断的主要方向。2.2.原理原理: :用计算机去做原来只有人才能做的智能用计算机去做原来只有人才能做的智能任务，包括推理、理解、规划、决策、抽象、学习任务，包括推理、理解、规划、决策、抽象、学习等功能。专家系

10、统（等功能。专家系统（Expert SystemExpert System）是实现人工智）是实现人工智能的重要形式能的重要形式. . 专家系统由知识库、推理机以及工作存储空间专家系统由知识库、推理机以及工作存储空间（包括数据库）组成。（包括数据库）组成。专家系统的核心问题是知识专家系统的核心问题是知识的获取和知识的表示。的获取和知识的表示。第四部分、机械设备故障信息获取和检测方法第四部分、机械设备故障信息获取和检测方法一、故障信息的获取方法( (一一) )直接观测法直接观测法应用这种方法对机器状态做出判断主应用这种方法对机器状态做出判断主要靠要靠人的经验和感官人的经验和感官，且限于能观测，且限

11、于能观测到的或接触到的机器零部件。到的或接触到的机器零部件。有时借助简单工具仪器来延伸扩展人的观测能力，有时借助简单工具仪器来延伸扩展人的观测能力，例如：听棒，光学内窥镜，磁性涂料，着色剂例如：听棒，光学内窥镜，磁性涂料，着色剂( (二二) )参数测定法参数测定法 根据设备运动的各种参数的变化来获取根据设备运动的各种参数的变化来获取故障信息是广泛应用的一种方法。故障信息是广泛应用的一种方法。 如振动噪声、温度、压力、变形、阻值如振动噪声、温度、压力、变形、阻值等参数。等参数。其中振动是信息的最重要来源。其中振动是信息的最重要来源。原因：（原因：（1 1）任何设备运行中必然产生振动信号）任何设备

12、运行中必然产生振动信号 （2 2）从当前测试手段上来讲，利用振动信号测试最）从当前测试手段上来讲，利用振动信号测试最方便，实用方便，实用处理方法：频谱分析，即从振动频率分布来判断故障处理方法：频谱分析，即从振动频率分布来判断故障( (三三) )磨损残渣磨损残渣测定法测定法根据磨损残渣在润滑油中含量及颗粒根据磨损残渣在润滑油中含量及颗粒分布可以掌握零件磨损情况，并可预分布可以掌握零件磨损情况，并可预防机器故障的发生。例如：有关这方防机器故障的发生。例如：有关这方面的详细内容将在后续叙述。面的详细内容将在后续叙述。(四四)设备性能指设备性能指标的测定标的测定 设备性能指标包括整机及零部件性设备性能

13、指标包括整机及零部件性能指标能指标整机性能的测试：整机性能的测试：主要通过输入、输出量的变化信息来判主要通过输入、输出量的变化信息来判断机器的工作状态。断机器的工作状态。 例如，柴油机耗油量与功率的变化，例如，柴油机耗油量与功率的变化，机床加工零件精度的变化，风机效率的机床加工零件精度的变化，风机效率的变化等均包含着故障信息。变化等均包含着故障信息。机器零部件性能的测定：机器零部件性能的测定：主要通过强度测试，这对预测机器设备主要通过强度测试，这对预测机器设备的可靠性，预报设备破坏性故障具有重的可靠性，预报设备破坏性故障具有重要意义。要意义。二、机械设备故障的检测方法 机器设备有各种类型，因而

14、出现的故障也多种多样，不同机器设备有各种类型，因而出现的故障也多种多样，不同的故障需要采用不同的方法来诊断。的故障需要采用不同的方法来诊断。一）振动和噪声的故障检测的方法一）振动和噪声的故障检测的方法这是大部分机器所共有的故障表现形式，一般采用以下方法进行诊断，这是大部分机器所共有的故障表现形式，一般采用以下方法进行诊断，后续章节将详细介绍：阅读后续章节将详细介绍：阅读P12 5声学法声学法4冲击能量与冲击脉冲测定法冲击能量与冲击脉冲测定法 3模态分析与参数识别法模态分析与参数识别法2特征分析法特征分析法1、 振动法振动法 二)材料裂纹及缺陷损伤的故障检测方法4 4磁粉探伤法磁粉探伤法1 1超

15、声波探伤法超声波探伤法3 3渗透探伤法渗透探伤法2 2射线探伤法射线探伤法5 5涡流探伤法涡流探伤法6 6激光全息检测法激光全息检测法7 7微波检测技术微波检测技术 8 8声发射技术声发射技术 三）设备零部件材料的磨损及腐蚀故障检测方法(1)超声探伤法(2)光纤内窥技术：采用特质光纤内窥镜直接观测材料表面磨损及腐蚀情况(3)油液分析技术：1）是油液本身的物理化学性能分析 2）是对油液中残渣的分析四）温度、压力、流量变化引起的故障检测的方法 机器设备系统的有些故障往往反映在一些工艺参数，如机器设备系统的有些故障往往反映在一些工艺参数，如温度、压力、流量的变化中。主要利用相关传感器测量。温度、压力

16、、流量的变化中。主要利用相关传感器测量。例如：在温度测量中常用例如：在温度测量中常用接触式测温仪接触式测温仪（热电阻、电热偶）（热电阻、电热偶）和和非接触式测温仪非接触式测温仪（红外测温仪，红外热像仪）。（红外测温仪，红外热像仪）。三、诊断参数的选择和判断标准一）诊断参数的选择原则1 1诊断参数的多能性诊断参数的多能性 多能性是指参数能全面地表征诊断对多能性是指参数能全面地表征诊断对象状态的能力。选择参数应该选择包含最多诊断信息、的象状态的能力。选择参数应该选择包含最多诊断信息、的诊断参数。诊断参数。 2 2诊断参数的灵敏性诊断参数的灵敏性 是指随故障的变化，所选择参数的变是指随故障的变化，所

17、选择参数的变化较其他参数更为明显。例如，发动机活塞副磨损之后，化较其他参数更为明显。例如，发动机活塞副磨损之后，功率的输出和压缩空气泄漏率都会发生变化，但是功率下功率的输出和压缩空气泄漏率都会发生变化，但是功率下降范围只有降范围只有5%-7%5%-7%，而后者达，而后者达40%-50%40%-50%。3 3诊断参数应呈单值性诊断参数应呈单值性 随着故障的发展，诊断参数的变随着故障的发展，诊断参数的变化应该是单值递增或递减，即诊断参数值的大小与故障的化应该是单值递增或递减，即诊断参数值的大小与故障的严重程度有较确定的关系严重程度有较确定的关系. .例如零部件磨损状况与润滑油例如零部件磨损状况与润

18、滑油中残渣的含量。中残渣的含量。4 4诊断参数的稳定性诊断参数的稳定性 在相同的测试条件下，所测得的诊在相同的测试条件下，所测得的诊断参数值离散度要小，即重复性好。断参数值离散度要小，即重复性好。5 5诊断参数的物理意义诊断参数的物理意义 诊断参数应具有一定的物理意义，诊断参数应具有一定的物理意义，且能量化，即可以用数字表示且便于测量。比如温度的高且能量化，即可以用数字表示且便于测量。比如温度的高低，振动频率的大小。低，振动频率的大小。二）诊断的周期1. 1.定义：定义：对需要定期诊断的机器，需要确定诊断周期，即两对需要定期诊断的机器，需要确定诊断周期，即两次诊断的间隔时间。次诊断的间隔时间。 2.2.诊断周期的确定方法：诊断周期的确定方法：“适时检测适时检测”法：根据当前的测定法：根据当前的测定值和过去测定值确定下一次检测时间。值和过去测定值确定下一次检测时间。 （三）诊断标准的确定（三）诊断标准的确定 在测得检测参数后，就需要判断所测出的值是正常还是异常。其方法是将实在测得检测参数后，就需要判断所测出的值是正常还是异常。其方法是将实测数据与标准值进行比较。判断标准共有三种，需按诊断对象来确定采用哪测数据与标准值进行比较。判断标准共有三种，需按诊断对象来确定采用哪一种。一种。（1 1）绝对判断标准：针对某类机械根据大量实践经验总结