状态监测与故障诊断技术课件

第一章绪论第一章绪论1设备故障是指“设备功能失常”,也就是设备不能达到预期的工作状态,无法满足应有的性能、功能。产生故障的原因通常是设备的构造处于不正常状态(劣化状态)。判断故障的准则是:在给定的工作状态下,设备的功能与约束条件不能满足正常运行或原设计期望的要求。故障诊断技术是一门集数理统计、力学、计算机工程、信号处理、模式识别、人工智能等多学科于一体的、生命力旺盛的新兴学科。它是一种了解和掌握设备在使用过程中的工作状态,确定其整体或者局部是否正常,及时发现故障及其原因,预报故障发展趋势的技术。故障诊断的目的是保证可靠地、高效地发挥设备的应有功能,其最根本的任务是通过监测设备的信息来识别设备的工作状态。设备故障是指“设备功能失常”,也就是设备不能达到预2(1)故障的危害程度增大。一旦某一部件发生故障,就可能引起“链式反应”,导致整个生产系统不能正常运行从而造成巨大的经济损失,严重的设备故障还会造成灾难性的事故和人员伤亡,产生不良的社会影响。例如,20世纪80年代,对全国14个省45个矿务局112个矿井抽样调查,因矿井提升机发生故障引起停工停产,甚至造成人员伤亡的事故,共有126例,伤亡272人,经济损失达七千万元。(2)设备的成本和维修费用激剧增加。美、日两国企业生产设备的年平均维修费用分别占企业固定资产的4%~85%和2.6%~12%,而我国的这个比例为12%~25%。(1)故障的危害程度增大。一旦某一部件发生故障,就3故障诊断技术的重要意义表现在以下三个方面:(1)从安全生产角度考虑,运用故障诊断技术可以快速、准确、及时地诊断是否出现故障,以及故障的类型、原因和部位,还能够发现设备的潜在危险,保证设备安全运行。(实例:赵固二矿风机)(2〕从经济效益和社会效益角度考虑,尽管设备的故障诊断系统需要一定的初始投资,但是对于大型设备来说,投资与一次设备故障的损失相比要小得多。同时,故障诊断系统投入使用能够保证安全生产、提高生产效率和产品质量,从而降低生产成本和维修费用,给企业带来巨大的经济效益。例如,英国人1984年发表文章认为,对大型汽轮发电机组进行振动监视,获利与投资之比为17:1。(实例:梨园矿提升机)(3)从生产管理和维修管理角度考虑,运用故障诊断技术能积累原始资料、预测设备运行的趋势,为生产和维修决策提供强有力的支持。故障诊断技术的重要意义表现在以下三个方面:4第一节故障诊断的基础知识(掌握、故障的分类1.按故障的性质分类(1)人为故障(2)自然故障按故障产生的原因分类(1)先天性故障(2)使用性故障3.按故障发展速度分类(1)突发性故障(2)渐进性故障第一节故障诊断的基础知识(掌握54.按故障持续时间分类(1)间断性故障(2)持续性故障5.按故障的程度分类(1)局部故障(2)完全故障6.按故障造成的后果分类(1)一般故障(2)轻微故障(3)严重故障(4)恶性故障4.按故障持续时间分类6二、状态监测与故障诊断技术状态监测与故障诊断的三个阶段:状态监测、分析诊断、治理预防。(1)状态监测。状态监测是在设备运行中,对特定的特征信号进行检测、变换、记录、分析处理并显示、记录,是对设备进行故障诊断的基础工作(2)分析诊断。分析诊断实际上包括两方面的内容:信号分析处理、故障诊断信号分析处理的目的是把获得的信息通过一定的方法进行变换处理,从不同的角度提取最直观、最敏感、最有用的特征信息。分析处理可用专门的分析仪器或计算机进行。二、状态监测与故障诊断技术7传感器信号采集、数据显示图谱识别分析处理、状态识别故障诊断、决策巡回检测运行维护停机检修治理预防传感器8故障诊断是在状态监测与信号分析处理的基础上进行的。故障诊断需要根据状态监测与信号分析处理所提供的能反映设备运行状态的征兆或特征参数的变化情况,有时还需要进一步与某些故障特征参数(模式)进行比较,以识别设备是运转正常还是存在故障。若存在故障,则要诊断故障的性质和程度、产生原因或发生部位,并预测设备的性能和故障发展趋势。(3)治理预防。根据设备故障情况,治理预防措施行巡回监测、监护运行、立即停机检修三种。故障诊断是在状态监测与信号分析处理的基础上9(4)设备状态监测与故障诊断的区别与联系。设备状态监测与故障诊断既有区别又有联系,在生产实际中,有时又将二者统称为设备故障诊断。实际上,没有监测就没有诊断,诊断是目的,监测是手段;监测是诊断的基础和前提,诊断是监测的最终结果(5)故障诊断方法的分类诊断对象:旋转、往复、电气设备、机械零件、工程结构。诊断目的和要求:在线和离线、功能和运行、定期和连续、间接和直接、常规和特殊诊断手段:振动、声学、温度、强度压力等。诊断的完善程度:简易、精密、系统综合。辨识故障模式:统计识别、函数识别、逻辑识别、模糊识别、灰色识别、神经网络(4)设备状态监测与故障诊断的区别与联系。设备状态监测与故障10状态监测与故障诊断技术课件11状态监测与故障诊断技术课件12状态监测与故障诊断技术课件13状态监测与故障诊断技术课件14状态监测与故障诊断技术课件15状态监测与故障诊断技术课件16状态监测与故障诊断技术课件17状态监测与故障诊断技术课件18状态监测与故障诊断技术课件19状态监测与故障诊断技术课件20状态监测与故障诊断技术课件21状态监测与故障诊断技术课件22状态监测与故障诊断技术课件23状态监测与故障诊断技术课件24状态监测与故障诊断技术课件25状态监测与故障诊断技术课件26状态监测与故障诊断技术课件27状态监测与故障诊断技术课件28状态监测与故障诊断技术课件29状态监测与故障诊断技术课件30状态监测与故障诊断技术课件31第一章绪论第一章绪论32设备故障是指“设备功能失常”,也就是设备不能达到预期的工作状态,无法满足应有的性能、功能。产生故障的原因通常是设备的构造处于不正常状态(劣化状态)。判断故障的准则是:在给定的工作状态下,设备的功能与约束条件不能满足正常运行或原设计期望的要求。故障诊断技术是一门集数理统计、力学、计算机工程、信号处理、模式识别、人工智能等多学科于一体的、生命力旺盛的新兴学科。它是一种了解和掌握设备在使用过程中的工作状态,确定其整体或者局部是否正常,及时发现故障及其原因,预报故障发展趋势的技术。故障诊断的目的是保证可靠地、高效地发挥设备的应有功能,其最根本的任务是通过监测设备的信息来识别设备的工作状态。设备故障是指“设备功能失常”,也就是设备不能达到预33(1)故障的危害程度增大。一旦某一部件发生故障,就可能引起“链式反应”,导致整个生产系统不能正常运行从而造成巨大的经济损失,严重的设备故障还会造成灾难性的事故和人员伤亡,产生不良的社会影响。例如,20世纪80年代,对全国14个省45个矿务局112个矿井抽样调查,因矿井提升机发生故障引起停工停产,甚至造成人员伤亡的事故,共有126例,伤亡272人,经济损失达七千万元。(2)设备的成本和维修费用激剧增加。美、日两国企业生产设备的年平均维修费用分别占企业固定资产的4%~85%和2.6%~12%,而我国的这个比例为12%~25%。(1)故障的危害程度增大。一旦某一部件发生故障,就34故障诊断技术的重要意义表现在以下三个方面:(1)从安全生产角度考虑,运用故障诊断技术可以快速、准确、及时地诊断是否出现故障,以及故障的类型、原因和部位,还能够发现设备的潜在危险,保证设备安全运行。(实例:赵固二矿风机)(2〕从经济效益和社会效益角度考虑,尽管设备的故障诊断系统需要一定的初始投资,但是对于大型设备来说,投资与一次设备故障的损失相比要小得多。同时,故障诊断系统投入使用能够保证安全生产、提高生产效率和产品质量,从而降低生产成本和维修费用,给企业带来巨大的经济效益。例如,英国人1984年发表文章认为,对大型汽轮发电机组进行振动监视,获利与投资之比为17:1。(实例:梨园矿提升机)(3)从生产管理和维修管理角度考虑,运用故障诊断技术能积累原始资料、预测设备运行的趋势,为生产和维修决策提供强有力的支持。故障诊断技术的重要意义表现在以下三个方面:35第一节故障诊断的基础知识(掌握、故障的分类1.按故障的性质分类(1)人为故障(2)自然故障按故障产生的原因分类(1)先天性故障(2)使用性故障3.按故障发展速度分类(1)突发性故障(2)渐进性故障第一节故障诊断的基础知识(掌握364.按故障持续时间分类(1)间断性故障(2)持续性故障5.按故障的程度分类(1)局部故障(2)完全故障6.按故障造成的后果分类(1)一般故障(2)轻微故障(3)严重故障(4)恶性故障4.按故障持续时间分类37二、状态监测与故障诊断技术状态监测与故障诊断的三个阶段:状态监测、分析诊断、治理预防。(1)状态监测。状态监测是在设备运行中,对特定的特征信号进行检测、变换、记录、分析处理并显示、记录,是对设备进行故障诊断的基础工作(2)分析诊断。分析诊断实际上包括两方面的内容:信号分析处理、故障诊断信号分析处理的目的是把获得的信息通过一定的方法进行变换处理,从不同的角度提取最直观、最敏感、最有用的特征信息。分析处理可用专门的分析仪器或计算机进行。二、状态监测与故障诊断技术38传感器信号采集、数据显示图谱识别分析处理、状态识别故障诊断、决策巡回检测运行维护停机检修治理预防传感器39故障诊断是在状态监测与信号分析处理的基础上进行的。故障诊断需要根据状态监测与信号分析处理所提供的能反映设备运行状态的征兆或特征参数的变化情况,有时还需要进一步与某些故障特征参数(模式)进行比较,以识别设备是运转正常还是存在故障。若存在故障,则要诊断故障的性质和程度、产生原因或发生部位,并预测设备的性能和故障发展趋势。(3)治理预防。根据设备故障情况,治理预防措施行巡回监测、监护运行、立即停机检修三种。故障诊断是在状态监测与信号分析处理的基础上40(4)设备状态监测与故障诊断的区别与联系。设备状态监测与故障诊断既有区别又有联系,在生产实际中,有时又将二者统称为设备故障诊断。实际上,没有监测就没有诊断,诊断是目的,监测是手段;监测是诊断的基础和前提,诊断是监测的最终结果(5)故障诊断方法的分类诊断对象:旋转、往复、电气设备、机械零件、工程结构。诊断目的和要求:在线和离线、功能和运行、定期和连续、间接和直接、常规和特殊诊断手段:振动、声学、温度、强度压力等。诊断的完善程度:简易、精密、系统综合。辨识故障模式:统计识别、函数识别、逻辑识别、模糊识别、灰色识别、神经网络(4)设备状态监测与故障诊断的区别与联系。设备状态监测与故障41状态监测与故障诊断技术课件42状态监测与故障诊断技术课件43状态监测与故障诊断技术课件44状态监测与故障诊断技术课件45状态监测与故障诊断技术课件46状态监测与故障诊断技术课件47状态监测与