工程機械故障診斷第一章概述ppt.

1、LOGO工程機械狀態(tài)檢測與故障診斷工程機械狀態(tài)檢測與故障診斷課程類型：考試課。成績分布：1.平時成績60%： 作業(yè)35%，書寫于作業(yè)本，字跡工整，完成良好。由老師根據完成次數，正確度，工整度三個方面評分。 書本筆記10%，PPT上的重點類容轉抄到書上。由同學們根據次數、工整度互相打分。 課堂紀律15%，不遲到，曠課。2.考查成績40%：期末考試。第一章第一章 概述概述機械設備故障診斷的意義、目的和任務機械設備故障診斷的意義、目的和任務1設備故障診斷技術的定義、內容和類型設備故障診斷技術的定義、內容和類型2機械設備故障診斷的基本方法機械設備故障診斷的基本方法3機械設備故障的信息獲取和檢測方法機械

2、設備故障的信息獲取和檢測方法4第一部分第一部分 機械設備故障診斷的意義、目的和任務機械設備故障診斷的意義、目的和任務一 工程機械故障診斷的意義工程機械故障診斷的意義 隨著現代科學技術在設備上的應用，設備的故障日趨頻繁，日趨復雜，帶來極大的經濟損失和人員傷亡。 故障診斷帶來重大的經濟效益故障診斷帶來重大的經濟效益31對生產單位，配對生產單位，配置故障診斷系統(tǒng)置故障診斷系統(tǒng)能減少事故停機能減少事故停機率，具有很高的率，具有很高的收益收益/ /投資比。投資比。2對生產單位，配置對生產單位，配置故障診斷系統(tǒng)能延故障診斷系統(tǒng)能延長設備檢修周期，長設備檢修周期，縮短維修時間縮短維修時間, ,為制為制定合理

3、的檢測維修定合理的檢測維修制度提供基礎，可制度提供基礎，可極大地提高經濟效極大地提高經濟效益。益。宏觀上從全社會生宏觀上從全社會生產的角度看，花費產的角度看，花費的設備維修費用是的設備維修費用是一筆巨大的數目，一筆巨大的數目，而實施故障診斷帶而實施故障診斷帶來的經濟效益是巨來的經濟效益是巨大的。大的。二二 工程機械故障診斷的目的工程機械故障診斷的目的能及時、正確地對各種異常狀態(tài)或故障做出診斷，能及時、正確地對各種異常狀態(tài)或故障做出診斷，預防或消除故障預防或消除故障。保證設備發(fā)揮最大的設計能力。保證設備發(fā)揮最大的設計能力。延長設備服役期限延長設備服役期限和使用壽命，降低設備全壽命周期費用和使用壽

4、命，降低設備全壽命周期費用為設備結構改造設計、合理制造及生產過程提供數為設備結構改造設計、合理制造及生產過程提供數據和信息據和信息三三 機械設備故障診斷的任務機械設備故障診斷的任務任務：任務：（1 1）監(jiān)視設備的狀態(tài)，判斷其是否正常；）監(jiān)視設備的狀態(tài)，判斷其是否正常；（2 2）預測和診斷設備的故障并消除故障；）預測和診斷設備的故障并消除故障；（3 3）指導設備的管理和維修）指導設備的管理和維修第二部分、第二部分、 機械故障診斷技術的定義、內容和類型機械故障診斷技術的定義、內容和類型 1.定義2.內容在設備運行中或基本不拆卸的情在設備運行中或基本不拆卸的情況下況下，掌握設備運行狀況，判斷，掌握設

5、備運行狀況，判斷產生故障的部位和原因，以及預產生故障的部位和原因，以及預測預報設備狀態(tài)的技術測預報設備狀態(tài)的技術三個方面：狀態(tài)檢測三個方面：狀態(tài)檢測、分析診斷和故障分析診斷和故障預測。預測。具體實施過程具體實施過程：a a 信號采集信號采集，使用傳感器的得到的振動，使用傳感器的得到的振動，壓力，溫度等信息壓力，溫度等信息b b 信號處理信號處理，轉化為可識別的參數轉化為可識別的參數 c c 狀態(tài)識別狀態(tài)識別 ，測得參數與標準參數對比測得參數與標準參數對比。d d 診斷決策診斷決策，根據參數判斷，采取措施根據參數判斷，采取措施被測設備信 號采 集獲取檢測信號信號處理設備特征信息狀態(tài)識別對比設備允

6、許參數故障確定趨勢分析診斷決策圖1-1 設備診斷過程框圖3. 3.機械設備診斷技術的分類機械設備診斷技術的分類v按診斷對象分： 1 1 旋轉機械診斷技術旋轉機械診斷技術 ，比如風機，水泵。，比如風機，水泵。 2 2 往復機械診斷技術往復機械診斷技術 ，比如翻轉機械，比如翻轉機械 3 3 工程結構診斷技術工程結構診斷技術 4 4 運載器和裝置診斷技術運載器和裝置診斷技術 5 5 通信系統(tǒng)診斷技術通信系統(tǒng)診斷技術 3. 3.機械設備診斷技術的分類機械設備診斷技術的分類v 按診斷目的和要求分類1 1 功能診斷與運行診斷：功能診斷與運行診斷：功能診斷是指對新的設備或剛維修過的設備檢查其功能是否正常。功

7、能診斷是指對新的設備或剛維修過的設備檢查其功能是否正常。運行診斷是對正在運行的設備進行狀態(tài)診斷，了解故障原因，對設備使用壽運行診斷是對正在運行的設備進行狀態(tài)診斷，了解故障原因，對設備使用壽命預估命預估2 2 定期診斷和連續(xù)診斷定期診斷和連續(xù)診斷 ；3 3 直接診斷和間接診斷直接診斷和間接診斷 ；直接診斷是直接根據設備零件信息確定設備狀態(tài)。直接診斷是直接根據設備零件信息確定設備狀態(tài)。簡接診斷是通過與設備運行狀況相關的壓力，溫度，耗油量等數據確定設備簡接診斷是通過與設備運行狀況相關的壓力，溫度，耗油量等數據確定設備狀態(tài)。例如利用軸承支撐油壓判斷兩根轉子的對中情況。狀態(tài)。例如利用軸承支撐油壓判斷兩根

8、轉子的對中情況。4 4 常規(guī)工況與特殊工況診斷；常規(guī)工況與特殊工況診斷；5 5 在線診斷和離線診斷在線診斷和離線診斷第三部分第三部分 、設備故障診斷的基本方法、設備故障診斷的基本方法（一）傳統(tǒng)的故障診斷方法v原理原理:是利用各種物理的和化學的原理和手段，是利用各種物理的和化學的原理和手段，通過伴隨故障出現的各種物理和化學現象，直接通過伴隨故障出現的各種物理和化學現象，直接檢測故障。檢測故障。 v優(yōu)點：利用故障所對應的征兆來診斷故障是最優(yōu)點：利用故障所對應的征兆來診斷故障是最常用、最成熟的方法，以旋轉機械為例，振動及常用、最成熟的方法，以旋轉機械為例，振動及其頻譜特性的征兆是最能反映故障特點。其

9、頻譜特性的征兆是最能反映故障特點。v缺點：征兆與故障并不是一一對應，所以需要缺點：征兆與故障并不是一一對應，所以需要較長時間積累經驗。較長時間積累經驗。（二）、故障的智能診斷方法1. 1.定義：以傳統(tǒng)的診斷方法為基礎，將人工智能定義：以傳統(tǒng)的診斷方法為基礎，將人工智能的理論和方法用于故障診斷，目前已廣泛應用，成的理論和方法用于故障診斷，目前已廣泛應用，成為設備故障診斷的主要方向。為設備故障診斷的主要方向。2.2.原理原理: :用計算機去做原來只有人才能做的智能用計算機去做原來只有人才能做的智能任務，包括推理、理解、規(guī)劃、決策、抽象、學習任務，包括推理、理解、規(guī)劃、決策、抽象、學習等功能。專家系

10、統(tǒng)（等功能。專家系統(tǒng)（Expert SystemExpert System）是實現人工智）是實現人工智能的重要形式能的重要形式. . 專家系統(tǒng)由知識庫、推理機以及工作存儲空間專家系統(tǒng)由知識庫、推理機以及工作存儲空間（包括數據庫）組成。（包括數據庫）組成。專家系統(tǒng)的核心問題是知識專家系統(tǒng)的核心問題是知識的獲取和知識的表示。的獲取和知識的表示。第四部分、機械設備故障信息獲取和檢測方法第四部分、機械設備故障信息獲取和檢測方法一、故障信息的獲取方法( (一一) )直接觀測法直接觀測法應用這種方法對機器狀態(tài)做出判斷主應用這種方法對機器狀態(tài)做出判斷主要靠要靠人的經驗和感官人的經驗和感官，且限于能觀測，且限

11、于能觀測到的或接觸到的機器零部件。到的或接觸到的機器零部件。有時借助簡單工具儀器來延伸擴展人的觀測能力，有時借助簡單工具儀器來延伸擴展人的觀測能力，例如：聽棒，光學內窺鏡，磁性涂料，著色劑例如：聽棒，光學內窺鏡，磁性涂料，著色劑( (二二) )參數測定法參數測定法 根據設備運動的各種參數的變化來獲取根據設備運動的各種參數的變化來獲取故障信息是廣泛應用的一種方法。故障信息是廣泛應用的一種方法。 如振動噪聲、溫度、壓力、變形、阻值如振動噪聲、溫度、壓力、變形、阻值等參數。等參數。其中振動是信息的最重要來源。其中振動是信息的最重要來源。原因：（原因：（1 1）任何設備運行中必然產生振動信號）任何設備

12、運行中必然產生振動信號 （2 2）從當前測試手段上來講，利用振動信號測試最）從當前測試手段上來講，利用振動信號測試最方便，實用方便，實用處理方法：頻譜分析，即從振動頻率分布來判斷故障處理方法：頻譜分析，即從振動頻率分布來判斷故障( (三三) )磨損殘渣磨損殘渣測定法測定法根據磨損殘渣在潤滑油中含量及顆粒根據磨損殘渣在潤滑油中含量及顆粒分布可以掌握零件磨損情況，并可預分布可以掌握零件磨損情況，并可預防機器故障的發(fā)生。例如：有關這方防機器故障的發(fā)生。例如：有關這方面的詳細內容將在后續(xù)敘述。面的詳細內容將在后續(xù)敘述。(四四)設備性能指設備性能指標的測定標的測定 設備性能指標包括整機及零部件性設備性能

13、指標包括整機及零部件性能指標能指標整機性能的測試：整機性能的測試：主要通過輸入、輸出量的變化信息來判主要通過輸入、輸出量的變化信息來判斷機器的工作狀態(tài)。斷機器的工作狀態(tài)。 例如，柴油機耗油量與功率的變化，例如，柴油機耗油量與功率的變化，機床加工零件精度的變化，風機效率的機床加工零件精度的變化，風機效率的變化等均包含著故障信息。變化等均包含著故障信息。機器零部件性能的測定：機器零部件性能的測定：主要通過強度測試，這對預測機器設備主要通過強度測試，這對預測機器設備的可靠性，預報設備破壞性故障具有重的可靠性，預報設備破壞性故障具有重要意義。要意義。二、機械設備故障的檢測方法 機器設備有各種類型，因而

14、出現的故障也多種多樣，不同機器設備有各種類型，因而出現的故障也多種多樣，不同的故障需要采用不同的方法來診斷。的故障需要采用不同的方法來診斷。一）振動和噪聲的故障檢測的方法一）振動和噪聲的故障檢測的方法這是大部分機器所共有的故障表現形式，一般采用以下方法進行診斷，這是大部分機器所共有的故障表現形式，一般采用以下方法進行診斷，后續(xù)章節(jié)將詳細介紹：閱讀后續(xù)章節(jié)將詳細介紹：閱讀P12 5聲學法聲學法4沖擊能量與沖擊脈沖測定法沖擊能量與沖擊脈沖測定法 3模態(tài)分析與參數識別法模態(tài)分析與參數識別法2特征分析法特征分析法1、 振動法振動法 二)材料裂紋及缺陷損傷的故障檢測方法4 4磁粉探傷法磁粉探傷法1 1超

15、聲波探傷法超聲波探傷法3 3滲透探傷法滲透探傷法2 2射線探傷法射線探傷法5 5渦流探傷法渦流探傷法6 6激光全息檢測法激光全息檢測法7 7微波檢測技術微波檢測技術 8 8聲發(fā)射技術聲發(fā)射技術 三）設備零部件材料的磨損及腐蝕故障檢測方法(1)超聲探傷法(2)光纖內窺技術：采用特質光纖內窺鏡直接觀測材料表面磨損及腐蝕情況(3)油液分析技術：1）是油液本身的物理化學性能分析 2）是對油液中殘渣的分析四）溫度、壓力、流量變化引起的故障檢測的方法 機器設備系統(tǒng)的有些故障往往反映在一些工藝參數，如機器設備系統(tǒng)的有些故障往往反映在一些工藝參數，如溫度、壓力、流量的變化中。主要利用相關傳感器測量。溫度、壓力

16、、流量的變化中。主要利用相關傳感器測量。例如：在溫度測量中常用例如：在溫度測量中常用接觸式測溫儀接觸式測溫儀（熱電阻、電熱偶）（熱電阻、電熱偶）和和非接觸式測溫儀非接觸式測溫儀（紅外測溫儀，紅外熱像儀）。（紅外測溫儀，紅外熱像儀）。三、診斷參數的選擇和判斷標準一）診斷參數的選擇原則1 1診斷參數的多能性診斷參數的多能性 多能性是指參數能全面地表征診斷對多能性是指參數能全面地表征診斷對象狀態(tài)的能力。選擇參數應該選擇包含最多診斷信息、的象狀態(tài)的能力。選擇參數應該選擇包含最多診斷信息、的診斷參數。診斷參數。 2 2診斷參數的靈敏性診斷參數的靈敏性 是指隨故障的變化，所選擇參數的變是指隨故障的變化，所

17、選擇參數的變化較其他參數更為明顯。例如，發(fā)動機活塞副磨損之后，化較其他參數更為明顯。例如，發(fā)動機活塞副磨損之后，功率的輸出和壓縮空氣泄漏率都會發(fā)生變化，但是功率下功率的輸出和壓縮空氣泄漏率都會發(fā)生變化，但是功率下降范圍只有降范圍只有5%-7%5%-7%，而后者達，而后者達40%-50%40%-50%。3 3診斷參數應呈單值性診斷參數應呈單值性 隨著故障的發(fā)展，診斷參數的變隨著故障的發(fā)展，診斷參數的變化應該是單值遞增或遞減，即診斷參數值的大小與故障的化應該是單值遞增或遞減，即診斷參數值的大小與故障的嚴重程度有較確定的關系嚴重程度有較確定的關系. .例如零部件磨損狀況與潤滑油例如零部件磨損狀況與潤

18、滑油中殘渣的含量。中殘渣的含量。4 4診斷參數的穩(wěn)定性診斷參數的穩(wěn)定性 在相同的測試條件下，所測得的診在相同的測試條件下，所測得的診斷參數值離散度要小，即重復性好。斷參數值離散度要小，即重復性好。5 5診斷參數的物理意義診斷參數的物理意義 診斷參數應具有一定的物理意義，診斷參數應具有一定的物理意義，且能量化，即可以用數字表示且便于測量。比如溫度的高且能量化，即可以用數字表示且便于測量。比如溫度的高低，振動頻率的大小。低，振動頻率的大小。二）診斷的周期1. 1.定義：定義：對需要定期診斷的機器，需要確定診斷周期，即兩對需要定期診斷的機器，需要確定診斷周期，即兩次診斷的間隔時間。次診斷的間隔時間。 2.2.診斷周期的確定方法：診斷周期的確定方法：“適時檢測適時檢測”法：根據當前的測定法：根據當前的測定值和過去測定值確定下一次檢測時間。值和過去測定值確定下一次檢測時間。 （三）診斷標準的確定（三）診斷標準的確定 在測得檢測參數后，就需要判斷所測出的值是正常還是異常。其方法是將實在測得檢測參數后，就需要判斷所測出的值是正常還是異常。其方法是將實測數據與標準值進行比較。判斷標準共有三種，需按診斷對象來確定采用哪測數據與標準值進行比較。判斷標準共有三種，需按診斷對象來確定采用哪一種。一種。（1 1）絕對判斷標準：針對某類機械根據大量實踐經驗總結