设备故障分析与处理考试试题及答案

设备故障分析与处理考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.以下哪种故障属于渐发性故障？A.轴承突然断裂B.电机绕组因长期过载导致绝缘老化击穿C.齿轮因异物卡阻发生断齿D.液压油管因瞬间高压爆裂答案：B解析：渐发性故障是由于设备长期运行中材料磨损、老化等累积效应引发的，具有发展过程（如绝缘老化需时间积累）；突发性故障多由偶然因素或瞬时过载导致（如A、C、D选项均为短时间内发生的失效）。2.振动监测中，加速度传感器主要用于监测：A.低频振动（<10Hz）B.中频振动（10-1000Hz）C.高频振动（>1000Hz）D.所有频率振动答案：C解析：加速度传感器灵敏度随频率升高而增加，适合高频振动（如轴承局部缺陷引发的高频冲击）；速度传感器适合中频（机械振动常见频段）；位移传感器适合低频（如轴系不对中引发的低转速振动）。3.某设备运行时电流表指针大幅摆动，最可能的故障原因是：A.电机转子动平衡不良B.供电电压波动C.轴承润滑不足D.冷却系统堵塞答案：B解析：电流表反映电流变化，电压波动会直接导致电流波动（I=P/U，P恒定则U波动→I波动）；动平衡不良主要引发振动；润滑不足导致摩擦增大、温度升高；冷却系统堵塞影响散热，与电流无直接关联。4.油液分析中，铁谱分析的核心目的是：A.检测油液含水量B.分析油液添加剂消耗情况C.观察磨损颗粒的形态与成分D.测定油液粘度答案：C解析：铁谱分析通过磁场分离油液中的金属颗粒，借助显微镜观察颗粒大小、形状（如切削磨损颗粒呈长条状，疲劳磨损颗粒呈片状）及成分（通过光谱分析），判断磨损类型和部位；A对应水分传感器，B对应油液理化分析，D对应粘度计检测。5.设备故障树分析（FTA）中，“或门”表示：A.仅当所有输入事件发生时，输出事件才发生B.至少一个输入事件发生时，输出事件发生C.输入事件按顺序发生时输出事件发生D.输入事件同时不发生时输出事件发生答案：B解析：故障树中“与门”要求所有输入事件同时发生（逻辑乘），“或门”要求至少一个输入事件发生（逻辑加）；顺序门（C）和非门（D）为其他类型逻辑门。6.以下哪种情况应优先采取紧急停机措施？A.离心泵出口压力缓慢下降3%B.电机轴承温度升至85℃（报警阈值90℃）C.压缩机轴振动值突然从20μm升至80μm（联锁停机值70μm）D.液压系统油温从50℃升至55℃答案：C解析：C选项振动值超过联锁停机值（70μm），属于设备安全临界状态，需立即停机防止设备损坏或事故；A为缓慢变化可监控；B未达报警阈值；D为正常温度波动（液压油正常工作温度40-60℃）。7.用红外热像仪检测高压电缆接头时，发现某相温度比其他相高15℃，最可能的原因是：A.电缆绝缘层老化B.接头接触电阻过大C.环境温度局部升高D.电缆截面积不足答案：B解析：接触电阻过大（如螺栓松动、氧化）会导致焦耳热（Q=I²Rt）增加，局部温度升高；绝缘老化主要影响耐压能力，与温度无直接关联；环境温度变化会影响所有相；截面积不足会导致整体温度升高，而非单相比其他相高。8.滚动轴承出现“嗡-嗡”周期性异响，且异响频率与转速成正相关，最可能的故障是：A.轴承内圈点蚀B.轴承润滑脂缺失C.轴承保持架断裂D.轴承外圈安装松动答案：A解析：内圈点蚀（局部缺陷）会在滚动体经过缺陷时产生冲击，频率与转速相关（f=Z×n/60×(1+d/D×cosα)，Z为滚动体数，n为转速，d/D为内外径比，α为接触角）；润滑脂缺失多为连续尖锐噪音；保持架断裂异响无固定周期；外圈松动异响与负载方向相关。9.设备故障诊断的“三要素”是：A.温度、振动、电流B.信息采集、信号处理、状态识别C.维修、保养、改造D.人员、工具、流程答案：B解析：故障诊断流程包括：通过传感器采集信号（信息采集）→对信号进行滤波、频谱分析等处理（信号处理）→结合知识库判断故障类型（状态识别）；A为监测参数，C为维护措施，D为管理要素。10.某数控机床加工零件时出现尺寸超差，且误差随加工时间延长逐渐增大，最可能的故障是：A.刀具磨损B.伺服电机编码器故障C.导轨润滑不良D.控制系统参数设置错误答案：A解析：刀具磨损是渐进过程，导致切削深度逐渐变化，尺寸误差随加工时间累积；编码器故障会导致突然定位偏差；导轨润滑不良多引发振动或卡滞；参数错误会导致固定偏差。11.液压系统中，油缸动作缓慢但压力正常，可能的原因是：A.溢流阀设定压力过低B.液压泵内泄漏C.油缸密封件老化D.换向阀卡阻答案：C解析：油缸密封件老化（内泄漏）会导致有效流量减少，动作缓慢，但系统压力由溢流阀维持（压力正常）；泵内泄漏会导致系统压力不足；溢流阀压力低会导致压力上不去；换向阀卡阻可能导致无动作或突然停止。12.设备状态监测中，“趋势分析”的主要目的是：A.判断当前是否存在故障B.预测故障发展速度与剩余寿命C.确定故障具体部位D.验证维修效果答案：B解析：趋势分析通过历史数据拟合（如振动值随时间变化的曲线），预测未来状态（如何时达到停机阈值）；A为状态识别，C为定位分析，D为维修后验证。13.以下哪种工具不适合用于电气设备绝缘性能检测？A.兆欧表B.红外热像仪C.局部放电检测仪D.万用表答案：D解析：万用表测量电压、电流、电阻（低阻），无法检测高绝缘电阻（兆欧级）；兆欧表（摇表）专门测量绝缘电阻；红外热像仪可检测因绝缘不良导致的局部发热；局部放电检测仪用于检测绝缘内部缺陷。14.设备故障处理时，“隔离法”的核心操作是：A.断开设备电源B.将可能故障部件与系统分离后单独测试C.更换怀疑故障的部件D.对比正常设备与故障设备的参数答案：B解析：隔离法通过分离部件（如将电机与负载脱开），单独运行测试（如空转电机），判断故障是否由该部件引起；A为安全措施，C为替换法，D为对比法。15.某风机运行时，轴承座垂直方向振动值远大于水平方向，最可能的原因是：A.风机叶轮动平衡不良B.轴承座地脚螺栓松动C.电机与风机联轴器不对中D.轴承内圈与轴配合过松答案：B解析：地脚螺栓松动会导致轴承座在垂直方向（重力方向）刚度降低，振动放大；动平衡不良振动各方向均大；不对中主要引起水平或轴向振动；内圈配合过松会导致径向振动异常。二、填空题（每空1分，共15分）1.设备故障按性质可分为__功能性故障__和__参数性故障__，前者指设备完全丧失规定功能，后者指性能指标偏离允许范围。2.振动信号的“三要素”是__振幅__、__频率__和__相位__，分别反映振动的强弱、成分和相对位置关系。3.油液污染度等级常用__ISO4406__标准表示，例如“20/18/15”表示大于4μm、6μm、14μm的颗粒数等级分别为20、18、15。4.设备故障诊断的基本方法包括__主观诊断法__（如听、摸、看）、__仪器诊断法__（如振动监测）和__智能诊断法__（如专家系统）。5.离心泵“气蚀”故障的典型现象是__泵体振动加剧__、__扬程下降__和__噪声增大__（任意答两点即可）。6.电气设备的“绝缘击穿”分为__电击穿__（高场强下电子碰撞电离）、__热击穿__（热量累积导致绝缘碳化）和__化学击穿__（长期化学腐蚀）三种类型。7.设备维修的“四定”原则是__定人__、__定点__、__定期__、__定标__，确保维护工作规范化。三、判断题（每题2分，共20分。正确打“√”，错误打“×”）1.设备运行中出现异常声音时，应立即用手触摸振动部位判断故障（×）解析：触摸高温或高速旋转部位可能导致烫伤或机械伤害，应使用红外测温仪或振动传感器安全检测。2.油液分析中，粘度升高一定是由于油液氧化（×）解析：粘度升高可能是氧化（生成大分子物质），也可能是混入高粘度油或水分乳化（需结合其他指标判断）。3.电机轴承温度过高时，应立即添加润滑脂（×）解析：润滑脂过多会导致搅拌发热，应先检查油脂量（正常填充量为轴承腔的1/3-1/2），再补充或更换。4.设备振动值超标时，只要未达到联锁停机值就可以继续运行（×）解析：需结合振动趋势（如快速上升）和频谱分析（如出现轴承特征频率）判断，可能短时间内恶化导致事故。5.液压系统中，油液颜色变深说明必须立即更换（×）解析：颜色变深可能是添加剂消耗或轻微氧化，需结合酸值、水分等指标综合判断，不一定需立即更换。6.设备故障树分析中，顶事件是导致系统失效的最底层原因（×）解析：顶事件是系统不希望发生的最高层事件（如“设备停机”），底层事件是基本原因（如“轴承断裂”）。7.用万用表电阻档检测电机绕组绝缘时，若显示“无穷大”说明绝缘良好（×）解析：万用表电阻档量程小（一般≤20MΩ），无法检测电机绕组绝缘（需≥100MΩ），应用兆欧表（摇表）。8.设备“跑、冒、滴、漏”属于渐发性故障（√）解析：密封件磨损、连接松动等需时间累积，属于渐发性故障。9.红外测温时，被测物体表面发射率设置错误会导致温度测量误差（√）解析：发射率是物体辐射能力与黑体的比值，设置过低会低估温度（如金属表面发射率约0.2-0.4，塑料约0.8-0.9）。10.设备故障处理时，应优先恢复生产，再记录故障信息（×）解析：需先记录故障现象、参数（如停机前振动值、温度），否则可能丢失关键诊断依据。四、简答题（每题6分，共30分）1.简述设备故障诊断中“振动分析法”的适用场景及局限性。答案：适用场景：旋转机械（如电机、泵、风机）的机械故障诊断（如动平衡不良、不对中、轴承/齿轮损伤）；监测振动幅值、频率、相位变化，判断故障类型（如不平衡→1倍频高；不对中→2倍频高；轴承故障→特征频率）。局限性：对非旋转部件（如液压阀、电气元件）故障不敏感；易受外界干扰（如基础振动、相邻设备影响）；需专业仪器（振动传感器、频谱分析仪）和数据分析能力。2.列举液压系统常见故障及对应的诊断方法。答案：常见故障及诊断方法：（1）系统无压力：检查液压泵输出（用压力表测泵出口压力）、溢流阀设定（调整溢流阀看压力是否上升）、泵内泄漏（测泵容积效率）。（2）油缸动作缓慢：测量系统流量（流量计）、检查油缸内泄漏（堵死油缸油口，观察压力下降速度）、查看换向阀开度（检查阀芯是否卡阻）。（3）油温过高：检测冷却器效率（进/出口油温差）、检查油液粘度（粘度低→内泄漏大→生热）、查看溢流阀是否频繁溢流（压力设定过高）。3.说明设备“预防性维护”与“事后维修”的区别及优势。答案：区别：预防性维护：基于时间或状态的定期维护（如定期换油、校准），目的是预防故障发生；事后维修：故障发生后被动维修，影响生产进度。优势：减少非计划停机时间，提高设备利用率；降低维修成本（避免故障扩大导致的大部件更换）；延长设备寿命（通过及时保养延缓磨损）；保障生产安全（预防因故障引发的安全事故）。4.某三相异步电机启动后嗡嗡作响、无法加速，可能的故障原因有哪些？如何逐步排查？答案：可能原因：（1）电源故障：缺相（某相无电压）；（2）电机绕组故障：匝间短路、绕组接地；（3）机械故障：转子卡阻（轴承抱死、负载过重）；（4）控制回路故障：接触器触点接触不良。排查步骤：①测量电源电压（三相是否平衡，是否缺相）；②断开负载，空转电机，若仍异常→电机或控制问题；若正常→负载卡阻；③用兆欧表测电机绕组绝缘（相与相、相对地），用万用表测三相绕组电阻（是否平衡）；④检查接触器触点（是否烧蚀、接触不良），测试控制回路通断。5.简述设备故障处理的“5W1H”原则及其在实际中的应用。答案：“5W1H”原则：What（什么）：明确故障现象（如“电机振动大”）；Why（为什么）：分析根本原因（如“轴承磨损”）；When（何时）：记录故障发生时间（判断是否与运行周期相关）；Where（哪里）：定位故障部位（如“驱动端轴承”）；Who（谁）：明确处理责任人（确保责任到人）；How（如何）：制定处理措施（如“更换轴承并做动平衡”）。应用示例：某风机振动大（What），通过频谱分析发现1倍频高（Why：叶轮动平衡不良），故障发生在大修后（When：与维修时间相关），振动集中在叶轮端（Where：叶轮），由维修班组负责（Who），处理措施为重新做动平衡（How）。五、案例分析题（共15分）案例背景：某化工厂一台离心式压缩机组（型号：D-600，额定转速9600r/min，配套电机功率1250kW），运行中操作人员发现以下异常：驱动端轴承（型号：23132CC/W33）温度从65℃升至85℃（报警值90℃）；振动监测显示：垂直方向振动速度有效值从3.5mm/s升至8.2mm/s（联锁值11mm/s），频谱图中出现148Hz、296Hz、444Hz等频率成分（电机转速频率为160Hz，轴承特征频率计算值：内圈故障频率148Hz，外圈102Hz，滚动体28Hz，保持架8Hz）。问题：1.分析轴承温度升高的可能原因（4分）；2.结合振动频谱数据，判断轴承故障类型（4分）；3.提出下一步处理措施（7分）。答案解析：1.轴承温度升高的可能原因：（1）润滑不良：润滑脂不足（填充量少）或过多（搅拌发热），油液粘度低（无法形成有效油膜）；（2）轴承磨损：滚道或滚动体表面出现点蚀、剥落，摩擦增大；（3）安装问题：轴承与轴/轴