2025年工业设备故障诊断模拟测试卷

2025年工业设备故障诊断模拟测试卷考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪一项不属于工业设备故障诊断的常用信息获取手段？A.触摸检查B.电流、电压测量C.声音和振动分析D.润滑油光谱分析2.在频谱分析中，峰值的频率值通常代表设备的哪个特征？A.平均运行速度B.轴的转速C.支撑系统的固有频率D.故障产生的特征频率3.故障树分析（FTA）主要用于？A.设备正常运行状态分析B.故障后果的严重程度评估C.确定导致顶事件发生的各种可能原因及其逻辑关系D.预测设备未来的剩余寿命4.对于旋转机械的早期滚动轴承故障，哪一种振动信号分析方法通常更为敏感？A.时域统计参数分析B.频谱分析C.转差频分析D.小波包分析5.工业设备状态监测系统的主要目的是？A.完全替代人工操作B.实时显示设备参数C.及时发现设备异常状态，预测潜在故障D.计算设备的理论寿命6.在液压系统中，油液污染主要是哪一种故障模式的主要诱因？A.液压泵磨损B.液压马达内漏C.液压缸运动不畅D.控制阀卡滞7.采用振动分析诊断设备故障时，通常需要通过哪个参数来识别不平衡故障？A.峰值B.均值C.谐波频率成分的幅值（特别是基频）D.信噪比8.“诊断策略”在故障诊断过程中指的是？A.诊断人员的技术水平B.选择的诊断方法和步骤的组合C.设备故障发生的物理过程D.诊断仪器的精度9.下列哪种方法通常不用于设备故障的定量诊断（即预测剩余寿命或故障程度）？A.故障树分析B.基于物理模型的方法C.基于数据驱动的方法（如神经网络）D.振动分析10.对设备进行预防性维护的主要依据是？A.设备实际运行状态和故障诊断结果B.设备出厂时的推荐周期C.操作人员的主观感觉D.设备外观的可见损伤二、简答题（每题5分，共25分）1.简述振动分析在工业设备故障诊断中的作用。2.简述故障诊断流程通常包含的几个主要步骤。3.什么是“故障模式”？请列举至少三种常见的设备故障模式。4.简述传感器在设备状态监测中的重要性。5.解释什么是“信噪比”，并说明其在故障诊断信号分析中的意义。三、分析题（每题15分，共30分）1.某工厂的一台离心泵运行过程中，操作人员报告其振动明显增大，且伴有异常的嗡嗡声。泵的转速为1450rpm，供电频率为50Hz。根据这些信息，请简述你将如何利用振动分析和听音诊断方法来初步判断故障原因，并说明可能涉及哪些具体的诊断步骤或需要关注哪些关键信号特征。2.假设你正在对一个大型齿轮箱进行例行状态监测。振动分析显示，在基频（150Hz）及其谐波附近，存在一个幅值逐渐增大的异常高频成分，同时基频幅值也略有上升。请分析这可能预示着齿轮箱出现了哪种类型的故障，并解释你做出判断的主要依据。此外，简述为确认这一判断，你可能会采取哪些进一步的诊断措施。试卷答案一、选择题1.A2.D3.C4.B5.C6.A7.C8.B9.A10.A二、简答题1.振动分析通过监测设备的振动信号，可以反映设备的运行状态和健康状况。其作用包括：检测早期故障（如轴承缺陷、不平衡、不对中）；识别故障类型（通过分析频谱特征）；评估故障严重程度；监测设备动态特性变化；为预测性维护提供依据。2.故障诊断流程通常包含：1)信息获取与处理：通过传感器采集设备信息，并进行预处理；2)故障特征提取：从信号中提取能够反映故障的特征；3)故障判断与识别：利用诊断模型或经验判断故障类型和部位；4)故障原因分析：深入分析导致故障的根本原因；5)处理建议与验证：提出维修建议，并对处理效果进行验证。3.故障模式是指设备或部件在运行过程中出现的不符合设计或性能要求的状态或现象。常见的设备故障模式包括：磨损、腐蚀、疲劳、断裂、变形、松动、泄漏、内部裂纹、性能参数偏离等。4.传感器是状态监测系统的“感官”，负责将设备运行过程中的各种物理量（如振动、温度、压力、位移、声学信号等）转换为可测量的电信号。其重要性在于：提供获取设备真实运行状态信息的唯一途径；保证监测数据的准确性和可靠性；是后续数据分析和故障诊断的基础。5.信噪比是指信号强度与噪声强度之比，常用对数表示（分贝dB）。在故障诊断信号分析中，信噪比的意义在于：高信噪比有利于清晰地捕捉和识别由故障引起的微弱信号特征，提高诊断的准确性和灵敏度；低信噪比则会导致噪声淹没有效信号，干扰诊断判断，甚至导致误判。三、分析题1.针对离心泵振动增大和异响的故障诊断：初步诊断步骤：首先，应使用便携式振动分析仪测量泵在轴心、轴承座等关键测点的振动值（有效值或峰峰值），并与标准值或历史数据进行比较。其次，进行听音诊断，靠近泵的轴承座、密封处等部位，使用听针或直接听辨，判断异常声音的性质（如尖锐的刮擦声、沉重的撞击声、高频的嗡嗡声等）。根据转速1450rpm（对应工频100Hz）和50Hz的背景信息，分析振动频谱，重点关注100Hz及其倍频（200Hz,300Hz...）附近的信号变化。异常高频成分可能与轴承点蚀、断裂或叶轮不平衡有关。嗡嗡声可能是气蚀、不平衡或密封不良引起的。为进一步判断，可测量泵入口压力、出口压力、温度等工艺参数，检查油液是否污染，观察泵体是否有明显温升或变形。2.齿轮箱振动异常成分分析：异常信号分析：振动频谱中在基频（150Hz）及其谐波附近存在逐渐增大的异常高频成分，同时基频幅值略有上升，这通常预示着齿轮箱内部发生了早期或进展中的故障。主要故障类型可能是齿轮磨损（点蚀或磨损剥落）、齿面胶合或齿根裂纹。判断依据：齿轮故障产生的冲击性或啮合频率相关的故障频率成分（通常表现为高频尖峰），会随着故障的进展而幅值增加。同时，故障引起的啮合刚度变化或齿面损伤，也可能导致基频振动幅值有轻微上升。进一步诊断措施：1)对比不同测点（如输入端、输出端、