机械故障诊断学.ppt

1、1概述，2技术基础，3信号分析和处理技术，4振动诊断，5诊断新技术，本课程的主要内容，基本研究内容基本故障分类监测和诊断技术种类监测诊断系统的主要环节和诊断策略设备故障规律技术发展概况。 主要参考文献：1.机械故障诊断，南朝梁，机械工业出版社，2005.11 2 .机械故障诊断基础，李国华，化工出版社，1999年.3.测试技术及其应用，刘经燕，华南理工大学出版社，2000年.4.复杂机械故障诊断分析与小波方法，徐玉秀，机械工业出版社，2003年故障诊断技术：基于能量耗散原理的化学基。 基本上是对机器进行“诊察”的技术。 包括“监测”和“诊断”两个意思。 监测：测量机器的某些特征参数(如振动、噪

2、声和温度等)，将测量值与规定的正常值进行比较，定期或连续监测判断机器是否正常工作的机器，得到机器状态的倾向性规律，也可以得到机器的馀命估计，实现状态预测和预报。 对机器健康状况的初步诊断，也称为简易诊断。 诊断：逐个判断机器故障的原因、部位、严重程度等，为管理决策提供依据，是机器健康状况的精密诊断。 精密诊断的目标：对简易诊断为异常的仪器进行专业检查、分析和判别，确定最后应采取的技术措施。 两者的关系：状态监测是基础，故障诊断是监测基础的深入发展。 范畴：信息技术理论基础广阔：涉及数学、物理、化学、机械技术、电子技术、传感器技术、计算机与数字信号处理技术、统计模式识别技术等多领域的四个基本环节

3、：信息采编、分析处理(数据处理)和状态识别(判断与预报)与诊断决策，1 ) 信号采集将最能表现设备运行状态的信息用传感器转换为电信号，传感器工作原理的分类物理传感器应用物理效应如逆压电效应、磁致伸缩现象、分离、极化、热电、光电、磁电等效应。 测量的信号量的微小变化被转换为电信号。 化学传感器包括以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，测量的信号量的细微变化也转换为电信号；2 )信号处理排除干扰，提取最能反映设备状态的特征参数的过程，最基本的方法是时域分析法和频率域分析法。 处理方法很多，能够研究各种过滤、包络曲线分析、卡奥斯、适应等的空间很大，3 )将通过状态识别得到的诊断参数值和档案

4、化库的基准值进行比较，以一定的判别基准判断设备是否正常，涉及模式识别、信息融合、自动智能等多个领域，4 ) 诊断决策是根据识别结果，进一步分析异常情况，根据确定故障原因、部位、程度、类别的诊断结果推测发展趋势，提出应对措施等，涉及专门人才系统、模糊控制、自动智能等多个领域，1.2故障的种类涉及故障的发生、发展速度：突发故障和渐进故障， 故障的发生具有偶然性，与使用时间的长短无关，发生前有未发现的征兆，发生后状态急剧恶化时应立即排除。 通常，液压系统的油路堵塞，设备的润滑油切断，电气系统被切断，作业人员的失误等，对设备的寿命没有影响。 设备的技术指标逐渐退化(受磨损、腐蚀、疲劳、老化等影响)，发

5、生概率与使用时间有关，可以预测。大部分机械故障属于渐进故障，按故障表现：功能性故障和潜在故障，设备丧失或明显降低的故障容易发现，操作人员能感觉到，称为实际故障，与渐进故障有关，故障在功能上尚未出现但发展到可识别的程度时、发生原因：人为故障和自然故障，设备在制造或修理时使用不合格的零配件运行时不遵守操作规程，输送包管不当，设备故障。 (提高管理层次)、设备使用或储存时，由于外部和内部各种自然因素的影响，如正常情况下的磨损、老化、腐蚀等。 (有不可抗力)、1.3监视和诊断技术的种类、监视信息和诊断对象的关系类别：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。 根据轴承间隙、齿轮的齿面

6、磨损、轴的疲劳裂纹、变形量，直接判断它们的状态。 其优点是诊断可靠，缺点是设备的结构和条件限制了实施，通常停止，卸下零配件。 间接诊断是通过监视运转中的设备的温度、声音、振动等二次信息的变化来诊断。 一般根据综合的信息，通过可测定点的信息得到不可测定点的状态。 缺点是发生误报漏报现象。 在监视润滑油的温度来判断轴承状态时，要排除室温的影响、油量的多少影响、散热条件的变化等因素。 优点是能够以上线了实时进行，根据综合信息提高诊断的可靠性是重要的研究方向。 按、诊断时间：定期诊断每隔一定时间，例如每周、每月、每几个月，对运转中的设备进行检查诊断，也称为巡回检查诊断。 连续诊断采用现代化仪表和计算机

7、信息处理系统连续监测诊断设备状态。 两者的选择取决于设备的重要性水平和设备的性能劣化速度等因素。 诊断环境类别：与上线了诊断不脱离现场，运行中的设备用传感器收集信息后，直接搬入分析处理机器和计算机进行分析处理和诊断。 优点：实时性好，不放过故障。 缺点：费用高，不灵活，适合关键设备。 此外，用于上线了诊断的传感器要求不要与监视对象的正常运行干扰作用。 离线诊断是在现场记录设备的状态信号，在实验室和其他适当的场所进行处理和分析。 优点：灵活方便，费用低。 缺点：不及时，容易放过故障，用于一般设备的常规检查。 根据诊断方法的完善程度，简单诊断(simple diagnosis )包括初步判断设备有

8、无故障，初步估计故障的发展趋势。 一般来说，移动设备使用很多，由现场的工作人员实施。 精密诊断(precision diagnosis )是在简易诊断的基础上进行的，除了检验设备有无故障和故障严重程度外，对故障的部位、种类、原因和发展趋势进行了正确的判断和预报。 常用仪器分为三类：以监测仪器为主体的监测装置： Bently系列、飞利浦系列等，主要由传感器和指示仪表组成，并监测振动。 缺点：振幅监测在没有动态工艺特点的强烈振动之前，故障征兆不明显的仪器没有分析功能，是以人工经验判断的。 2 .监测仪表具有硬件和软件装置：由传感器光谱分析器组成，具有频谱分析、光谱图、波特酒图、轴心轨迹图等功能。

9、缺点：不能自动判断，诊断依赖于领域的专门人才不能预防突发性故障的大型设备结构复杂，故障和征兆没有一对一的对应关系，难免误诊。 3 .计算机辅助监视和诊断系统：由传感器接口装置计算机(包括自动智能技术)构成。 可实时监测和自动诊断，是机器状况监测和故障诊断的主要发展领域。(目前虽然没有商品供应，但国内外有这样的系统研发和应用)、三个层次的监测方法：常用的自动智能技术：专门人才系统是计算机计程仪程序上模拟脑功能的自动智能系统，是诊断技术的高级形式。 故障诊断专门人才的知识和推理方法需要进入计算机，一旦输入监控信号，计算机就可以模拟专门人才的工作，对设备状态进行专门人才水平的分析、判断、预测和经营决

10、策。 人工神经网络是模拟大脑神经结构的网状系统，是另一种自动智能系统。 通过学习，具有大脑处理信息的某些特性，可以根据输入设备状态的监视信息进行恰当的分析、判断、应答的处理决定。 (学习瓶颈，通常故障资料有限)、1.4一般设备的故障规则设备的失效率：设备在t时刻前不发生故障，在下一单位时间内发生故障的概率叫做设备故障率。 计算公式：设备故障率t时刻后的单位时间内同类设备出现的故障数n时刻的设备总数：失效率随时间变化的规律、曲线由3个段构成，形成浴池的形状。 由于研磨期、正常使用期、损耗期、高、设计、制造和检验缺陷，设备维修改造后再次出现，低、稳定、接近常数，设备工作的最佳时期，故障是由于随机因

11、素，不可预测，容易排除，不影响寿命，设备后期失效率持续增加，零配件磨损、疲劳、老化、老化、1-5故障诊断技术的发展，总体：认识到二战中该技术的重要性二战后，由于应对技术的发展，发展缓慢的六十年代以后，电子技术、计算机技术的发展，对应1965年FFT方法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： 1967年建立了美国机械故障预防工作团队，目前在航空、宇宙、军事、核电源等前沿部门处于领先地位。 英国： 7.0年代初成立了机械保健和状态监测协会，在摩擦、磨损、汽车、飞机发动机的监测和诊断方面处于领先地位。 瑞典： SPM公司-轴承监测技术，AGEMA公司-红外线红外热像仪技

12、术丹麦： BK公司-振动噪音监测技术挪威：船的诊断技术。 日本：星空卫视于7.0年代，在民间工业(铁元素钢、化学工业、铁元素道等)有优势。 中国： 1979年首次开设了教室，从8.0年代初开始，现在在石油化学、冶金、电力等行业应用良好，逐渐在其他领域开展。 2、设备维护制度改革、事后维护制度-POM(Postmortem Maintenance )早期维护制度。 特点：无损，应用于小型设备。预防性维护制度-PM(Preventive Maintenance )也被称为基于时间的保全制度TBM(Time Based Maintenance )或计划保全制度。 特点：静态维护制度。 设备到达计划规定的台时，或以吨公里进行强制性修理，许多企业仍在采用。 预知保全制度-PRM(Predictive Maintenance )也被称为基于状态的保全制度CBM(Condition Based Maintenance )。 特点：根据状态监测的化学基，根据设备运行状态的实际优劣决定维修时间和维修规模，是一种动态维修制度，是一个发