機械故障診斷技術(shù) 第一章 緒論

機械故障診斷學

崔彥平河北科技大學機械電子工程學院辦公室：機械樓A508,工程中心北樓A205第一章緒論第二章信號分析方法及應用第三章故障診斷的標準第四章旋轉(zhuǎn)機械的振動監(jiān)測與診斷第五章滾動軸承的振動監(jiān)測和診斷第六章齒輪箱的振動監(jiān)測與診斷第七章油樣分析方法第八章紅外檢測方法目錄1.1基本概念故障的概念

設(shè)備故障是指“設(shè)備功能失?！保簿褪窃O(shè)備不能達到預期的工作狀態(tài)，無法滿足應有的性能、功能。功能失效，機械設(shè)備基本功能不能保證；設(shè)備偏離正常功能第一章緒論故障的分類按故障性質(zhì)分類

人為故障自然故障故障率%ⅠⅡⅢ圖浴盆曲線Ⅰ——磨合期Ⅱ——正常使用期Ⅲ——耗損期按故障產(chǎn)生的原因分類

先天性故障使用性故障按故障發(fā)展速度分類

突發(fā)性故障漸進性故障按故障造成的后果分類

輕微故障一般故障嚴重故障惡性故障狀態(tài)檢測與故障診斷檢測縮小故障范圍狀態(tài)檢測提取征兆定期檢測故障診斷原因分析維修決策趨勢分析正常參數(shù)開始尚可正常不可異常設(shè)備故障診斷的內(nèi)容包括狀態(tài)監(jiān)測、分析診斷和故障預測三個方面。其具體實施過程可以歸納為以下四個方面：1、信號采集；2、信號處理（特征提取）；3、狀態(tài)識別；4、診斷決策。狀態(tài)檢測通過監(jiān)視和測量設(shè)備或部件運行狀態(tài)信息和特征參數(shù)（例如振動、溫度、壓力等），并以此來判斷其狀態(tài)是否正常。故障診斷不僅要檢查出設(shè)備是否正常，還要對設(shè)備發(fā)生故障的部位、產(chǎn)生故障的原因、故障的性質(zhì)和程度給出深入的分析和判斷。狀態(tài)檢測與故障診斷關(guān)系沒有檢測就沒有診斷，診斷是目的，檢測是手段；檢測是診斷的基礎(chǔ)和前提，診斷是檢測的最終結(jié)果。

機械故障診斷主要是研究某一機械設(shè)備在運行過程中動態(tài)性能的變化規(guī)律及其運行狀態(tài)的識別方法。中國工程院院士屈梁生——診斷是以機械學和信息論為依托，多學科融合的技術(shù)，本質(zhì)是模式識別。轉(zhuǎn)子事故預防事故，保證人身和設(shè)備安全1.2故障診斷的意義和目的故障診斷的意義現(xiàn)實生活和工業(yè)過程中惡性事故時有發(fā)生透平機械事故現(xiàn)實生活和工業(yè)過程中惡性事故時有發(fā)生水輪機事故調(diào)查委員會在經(jīng)過４個月的調(diào)查后，提出長達２５６頁的調(diào)查報告。報告認為，“挑戰(zhàn)者”號爆炸的原因是右側(cè)助推火箭存在問題。由于航天飛機發(fā)射時氣溫過低，寒冷的天氣對火箭墊圈產(chǎn)生影響，最終導致爆炸。1９８６年１月２８日“挑戰(zhàn)者”號爆炸價值１２億美元的航天飛機被炸成碎片，７名機組人員全部遇難現(xiàn)實生活和工業(yè)過程中惡性事故時有發(fā)生斷裂部位三峽塔帶機斷裂事故

2002年9月3日保證設(shè)備精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量

事后維修，故障維修

(Breakdown)

設(shè)備壞了后才去修理。預防維修，定期維修(Preventive)

定期地檢查和大修。預知維修，視情維修(Predictive)

周期或?qū)崟r的監(jiān)測，必要時才去維修。推動設(shè)備維修制度的改革

事后維修優(yōu)點：不需要安排計劃。對一些設(shè)備，更換比修理更便宜。缺點：意外停機引起生產(chǎn)損失。可能引起設(shè)備的二次損壞，甚至災難性事故。預防維修優(yōu)點：減少意外停機缺點：意外停機引起生產(chǎn)損失過剩維修導致維修費用增加預知維修優(yōu)點：減少非計劃停機損失維修時間間隔可以延長維修費用大為減少缺點：需要初始投資需學習和培訓不同制度的維修成本的比較大型鋼鐵企業(yè)提高企業(yè)盯的經(jīng)濟效喬益日本應用邀故障診斷更技術(shù)后，職事故發(fā)生惡率減少7癥5%，維組修費用降僵低25～議50％。箭英國對2頑000個慣國營工廠腹的調(diào)查表郊明，采用幅狀態(tài)監(jiān)測枝和故障診華斷技術(shù)后堂，每年可旅節(jié)省維修汁費用3億川英鎊，而裁故障診斷墾系統(tǒng)的成裕本為0.原5億英鎊葬。美國1并980派年稅收受總額竄$75濾00億市，維修和費為肉$24露60億舉,估性計其中憤過剩維消修費為晴$7怠50億叛。我國1個987抵年國營促公交企俯業(yè)40間萬個，叼固定資競產(chǎn)￥7衫000與億,盛維修費鎮(zhèn)約為固亂定資產(chǎn)到的3執(zhí)～5％頭。300M汪W發(fā)電機可組停范產(chǎn)一天損視失電72千0萬kW懼h，約￥表144萬度元30萬噸封化肥裝置歉停產(chǎn)洽一天損失飼化肥10評00t，羨約￥15略0萬元三峽2咬號水輪越機組7寶00M器W儉停機4嗓小時損倡失￥4凍00萬味元“保證可朋靠地、高拌效地發(fā)揮趙設(shè)備應有后的功能”1、保舅證設(shè)備克發(fā)揮最續(xù)大的設(shè)旺計能力槍，制定理合理的笑檢測維律修制度默，以便嘗在允許悠的條件照下充分多挖掘設(shè)飼備潛能妻，延長獎服役期宵限和使極用壽命橫，降低誓設(shè)備全悲壽命周館期費用鍛；2、能及趙時地、正哭確地對各政種異常狀負態(tài)或故障喬狀態(tài)作出陳診斷，預原防或消除測故障，對很設(shè)備的運擺行進行必指要的指導斷，提高設(shè)耐備運行的織可靠性、賢安全性和息有效性，誤以期把故但障損失降趣低到最低評水平；3、通過遭檢測監(jiān)視歲故障分析斤性能評估劑等，為設(shè)惰備結(jié)構(gòu)修胖改優(yōu)化設(shè)佳計合理制諒造及生產(chǎn)卻過程提供戶數(shù)據(jù)和信但息。故障診斷這的目的1.3找故障診斷潛的基本方淚法按照診斷鴉模式分★離線分扶析診斷★在線破分析診斷★遠嗎程檢測浪診斷離線分戒析診斷定期或不階定期的巡攻檢的方式選采集現(xiàn)場肆數(shù)據(jù)，然毫后回放到功計算機，柳由計算機及軟件進行符監(jiān)測與診控斷分析。毯特點：檔離線分析睬，對突發(fā)噴故障無能納為力，但皇可精細分呼析計算機監(jiān)控箱記錄、搏文件在線分搞析診斷由傳感參器及高墾速實時的數(shù)采硬板件、控宿制計算宅機及監(jiān)除測分析摔軟件組飄成。特點：在炊線監(jiān)測，頃可以給出缸設(shè)備的當執(zhí)前狀態(tài)，目捕捉突發(fā)榜故障并進砌行及時分樓析。。。。柱。。。浩。。。員。?！?信號調(diào)灰理信號調(diào)理信號調(diào)理機組機組現(xiàn)場工控譜機….信號調(diào)理信號調(diào)理信號調(diào)掩理機組機組現(xiàn)場工控知機。。。。先。。。。池。。?！?信號調(diào)理信號調(diào)理信號調(diào)樂理機組機組現(xiàn)場工好控機遠程計央算機局域網(wǎng)實時遠程敏監(jiān)測充分挖掘唯和發(fā)揮網(wǎng)侵絡信息交衫換、資源弊共享的優(yōu)臂點，充分反利用科研搜院所的專慰家資源，鄉(xiāng)豐實現(xiàn)“移破動的是數(shù)更據(jù)而不是宴人”，在霧網(wǎng)絡層面特上實現(xiàn)故欄障信息的晴挖掘和故梢障類型的古確診。按檢測參蔽數(shù)分★振動：適用于垂旋轉(zhuǎn)機產(chǎn)械、往綁復機械泊、軸承悄、齒輪拘等?！餃囟嚷牐t外）校：適用于鹽工業(yè)爐腿窯、熱澡力機械計、電機騰、電器特等?！锫暟l(fā)帖射：適用于壓彼力容器、幸往復機械份、軸承、研齒輪等?！镉鸵荷希ㄨF譜）姑：適用于齒畏輪箱、設(shè)運備潤滑系鏈統(tǒng)、電力惕變壓器等短?！餆o絞損檢測嫩：采用物理漲化學方法影，用于關(guān)艷鍵零部件隆的故障檢桃測?！飰杭Γ哼m用于京液壓系仔統(tǒng)、流毒體機械柴、內(nèi)燃淡機和液載力耦合史器等?！飶娬俣龋哼m用于匙工程結(jié)階構(gòu)、起盈重機械免、鍛壓庸機械等螺?！锉砻嫠哼m用于邁設(shè)備關(guān)鎖鍵零部脫件表面孩檢查和逼管道內(nèi)督孔檢查毯等?！锕ご艣r參數(shù)繞：適用于寨流程工梯業(yè)和生賽產(chǎn)線上再的主要甘設(shè)備等豈。★電釋氣：適用于電澡機、電器鄙、輸變電綱設(shè)備、電什工儀表等疊。醫(yī)學診斷梯與故障診適斷醫(yī)學診斷故障診斷原理及特征信息中醫(yī)：望、聞、問、切西醫(yī)：望、觸、扣、聽、嗅聽心音、做心電圖量體溫驗血驗尿量血壓X射線、超聲波檢測問病史聽、摸、看、聞振動與噪聲監(jiān)測溫度監(jiān)測油樣分析應力應變測量無損檢測查閱技術(shù)檔案資料通過形貌、聲音、溫度、顏色、氣味的變化來診斷通過振動大小及變化規(guī)律觀察溫度的大小及變化觀察化學成分及磨粒形狀變化觀察壓力或應力變化觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷找規(guī)律、查原因、作判斷儀器分類：便攜式蒙測振表數(shù)據(jù)采貝集器計算機秩化監(jiān)測鋪系統(tǒng)1.4貞監(jiān)測和闊診斷儀器隆的分類和旁選用儀器選用凍原則：被監(jiān)測午對象在律生產(chǎn)中肥的地位生產(chǎn)的規(guī)農(nóng)模和產(chǎn)量預計的仁投資設(shè)備管理失人員的水狠平和素質(zhì)測振表醋的外形晚和原理某框圖阻抗變換前置放大指示選頻網(wǎng)絡微積分檢波主放大電池靈敏度調(diào)節(jié)傳感器輸入交流輸出

直流輸出計算機存貯器打印機屏幕軟件放大接口存貯顯示時鐘電池管理環(huán)節(jié)傳感器數(shù)據(jù)采集劇器計算機癢及外部綢設(shè)備數(shù)據(jù)采開集器外寨形和工姥作框圖雙通道掛振動表推力瓦位波和瓦溫表振動傳猶感器在洲瓦蓋上水泵的監(jiān)邊測系統(tǒng)典型的表第盤式監(jiān)測慕系統(tǒng)前置器雙通道軸位表推力瓦溫表鍵相信號雙通道軸振表徑向瓦溫表鍵相傳感器90度布置的兩渦流傳感器推力瓦溫傳感器徑向瓦溫傳感器軸向位置傳感器報警信號輸出離心壓縮問機監(jiān)測系喉統(tǒng)計算機化機的監(jiān)測系爺統(tǒng)框圖最簡單的魔計算機化聽監(jiān)測系統(tǒng)東。單一計算捏機完成數(shù)介據(jù)采集、鉛管理、數(shù)垃據(jù)分析、商人機對話測等功能。存貯器打印機屏幕軟件適調(diào)放大切換裝置A/D變換器來自傳感器監(jiān)測儀表計算機監(jiān)測和鏟診斷儀挨器的分姥類和選扮用1.5頃故障使診斷技典術(shù)的發(fā)刻展概況★美司國最早因，19架67年般美國宇保航局倡撿導成立小了機械謠故障預英防小組屯（“M揭FPG姿”）★7盞0年代辮英國機堡械保健凡中心成汽立，并孕用于核眠發(fā)電、栗鋼鐵、瀉電力等憂診斷★71質(zhì)年日本開驗始發(fā)展自勒己的TP秘M（全員辨生產(chǎn)維修吵）：鋼鐵粘、石油、嗓化工、鐵郊路★進矛而歐美旺許多國塔家都在平重視發(fā)算展。如外瑞典S斷PM軸致承監(jiān)測夫、挪威兵船舶診途斷、丹縫麥B&玻K的振纏動與聲蹄發(fā)射診線斷★19各79年等機械工棒業(yè)部在浮長春舉合辦設(shè)備王科長學夢習班★19敏83年凈在南京歷舉辦首襯屆設(shè)備駕診斷技王術(shù)專題忽座談會天津大學脾：198壁2年起濁研究齒務輪傳動禍、軸承竊、齒輪策箱、切曲削過程底等方面具的診斷槳與監(jiān)控欺技術(shù)華中理工紅大學：汽輪發(fā)仁電機組尾診斷專龍家系統(tǒng)荷、鋼絲創(chuàng)繩診斷炒系統(tǒng)西安交通斷大學：旋轉(zhuǎn)機械首故障診斷吐RB—2幸0，用于利煉油行業(yè)國防科技痰大學：望遠號喜遠洋考圾察船的宿在線監(jiān)君控與故拒障診斷斗系統(tǒng)哈爾濱工日業(yè)大學：20萬棗KW汽筆輪發(fā)電名機組診話斷★分布式溉、網(wǎng)絡您化監(jiān)測惰代替集頂中監(jiān)測響?！飳崟r的在慨線監(jiān)測替躍代定期監(jiān)匪測和巡回配監(jiān)測?！镆远鄥⒋鏀?shù)、大寄容量替昆代單參胞數(shù)監(jiān)測裝?！锲椒€(wěn)運嶄行監(jiān)測好到非平橫穩(wěn)的狀絹態(tài)監(jiān)測過發(fā)展?！锘谛畔⑽寮伞⑷谌?、信息濁分解、提梢純等技術(shù)洗取代單參狀數(shù)的閾值辟比較。故障診斷殖發(fā)展趨勢診斷技術(shù)珠發(fā)展的特借點：★技正術(shù)研究課和積累禿較多★在石纏化、電力擇等方面的癢應用較多牌，效益好鳳、易診斷★傳統(tǒng)快機械制造塞業(yè)應用少剃，主要原李因是傳動灑結(jié)構(gòu)復雜觸、企業(yè)效片益普遍不乞好★汽車錦制造業(yè)已繩經(jīng)逐步重油視，如：賴玉柴、吉撫普、桑塔伍