XXXX年设备故障诊断技术

设备故障诊断技术安徽工业大学潘紫微教授1引言2事件1:

1485年在波斯沃斯战役中，英国国王理查三世战败，莎士比亚的名句“马，马，一马失社稷！”使这一战役永载史册。

国王理查三世准备拼死一战了。里奇蒙德伯爵亨利带领的军队正迎面扑来，这场战斗将决定谁统治英国。

战斗进行前的早上，理查派马夫去备好自己喜欢的战马。

“快给它钉掌！”马夫对铁匠说，“国王要骑着它打头阵呢！”

“你得等等，”铁匠回答，“前几天我给国王全军的马都钉了掌，现在我得准备马蹄铁。”

“我等不及了！”马夫不耐烦地叫道：“国王的敌人正在推进，我们必须在战场上迎击敌兵，有什么你就用什么吧。”

铁匠埋头干活，制作了四个马掌，固定在马蹄上，然后开始钉钉子。钉了三个掌后，他发现没有钉子来钉第四个马掌了。

“我需要一两个钉子。”他说，“需要点时间打出两个。”

“告诉你等不及了，”马夫急切地说，“我听见军号声了，你能不能凑合？”

“我能把马掌钉上，但不能象其他几个那么牢实。”

“能不能挂住？”马夫问。“应该能，”铁匠回答：“但我没有把握。”

“好吧，就这样！”马夫叫道：“快点，要不国王会怪罪我们俩的。”

两军交上了锋，理查国王冲锋陷阵鞭策士兵迎战敌人。“冲啊！冲啊！”他喊着，率领部队冲向敌阵。远远地，他看见战场另一头几个自己的士兵退却了。如果其他人看他们这样，也会后退的，必须制止退却。理查策马扬鞭冲向那个缺口，召唤士兵掉头战斗。

还没跑到一半，一只马掌掉了，战马跌翻在地，理查也被掀到地上。国王来不及重新抓住缰绳，惊恐的畜生就跳起来逃走了。理查环顾四周，他的士兵纷纷撤退，敌人的军队包围上来了。

他在空中挥舞宝剑，“马！”他喊道：“一匹马，我的国家倾覆就因为这匹马！”

他没有马骑了，他的军队分崩离析，士兵们自顾不暇。不一会儿，敌军俘获了理查，战斗结束了。3从那时起，人们就说：

少了一个铁钉，丢了一个马掌，

少了一个马掌，丢了一匹战马。

少了一匹战马，败了一场战役，

败了一场战役，失了一个国家。

所有的损失都是因为少了一个马掌钉。4事件2：5事件3：6事件4：切尔诺贝利核电站核泄漏切尔诺贝利核电站是前苏联时期在乌克兰境内修建的第一座核电站。曾被认为是世界上最安全、最可靠的核电站。但1986年4月26日，核电站的第4号核反应堆在进行半烘烤实验中突然发生失火，引起爆炸，据估算，核泄漏事故后产生的放射污染相当于日本广岛原子弹爆炸产生的放射污染的100倍。爆炸使机组被完全损坏，8吨多强辐射物质泄露，尘埃随风飘散，致使俄罗斯、白俄罗斯和乌克兰许多地区遭到核辐射的污染。2011年4月26日，切尔诺贝利事故迎来25周年纪念。7事件5：8事件6：马钢三钢轧倾动机构案例直接损失全套设备制造安装大约600万元间接损失15天炼钢产值1亿零80万元，10%利润：1008万。9设备故障诊断技术是一种在设备运行中或在基本不拆卸的情况下，了解和掌握设备工作状态，确定设备的整体或局部是否正常,发现早期故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。定义包括三个层次的任务：一是设备运行状态监测；二是设备状态异常时的故障诊断，三是设备故障的早期诊断与早期预报。1、什么是设备故障诊断技术1011122、为什么要要进行设备故故障诊断133、如何进行行设备故障诊诊断（三个阶段））144、设备故障障诊断技术为为什么获得重重视与发展机械设备工作作强度不断增增大，生产效效率、自动化化程度越来越越高；（高速、重重载、连续、、自动化）设备更加复杂杂，各部分的的关联愈加密密切，从而往往往某处微小小故障就爆发发链锁反应，，导致整个设设备乃至与设设备有关的环环境遭受灾难难性的毁坏。。这不仅会造造成巨大的经经济损失，而而且会危及人人身安全，后后果极为严重重。机电液光一体体化程度越来来越高，机电电液（多参数、非非线性）耦合程度越来来越强，分析析难度加大。。155、设备故障障诊断的支撑撑技术①在设备故障障机理方面，，需要设备动动力学及相关关数学、力学学、物理、化化学等理论基基础的支持；；②在信号感知知方面，需要要新型传感器器与信号拾取取技术的支持持；在信号转换分分析方面，需需要经典信号号处理与现代代信号处理技技术的支持；；16④在状态的判判别方面，需需要辨识与决决策技术的支支持；⑤在信息的传传递方面，需需要通讯网络络技术的支持持；⑥在信息存贮贮、查询与管管理方面，需需要数据库管管理与人机交交互技术的支支持；⑦在监测与诊诊断的实时性性方面，需要要硬件实现技技术、快速诊诊断与决策策策略的支持。。176、设备故障障诊断技术的的现状及发展展设备故障诊断断作为一门新新兴的综合性性边缘学科，，经过30多多年的发展，，已初步形成成了比较完整整的学科体系系。就其技术术手段而言，，已逐步形成成以振动诊断断、油液分析析、红外检测测和无损检测测探伤为主，，其他技术或或方法为辅的的局面。这其其中又以振动动诊断涉及的的领域最广、、理论基础最最为雄厚、研研究得最为充充分而最具生生机与活力。。181999、2000年，，ISO公公布的两份关关于“机器状状态监测和诊诊断”的文件件中把油液分析、性性能分析、红红外热分析、、振动分析、、电机电流分析列为机器器状态描述的的五大技术手手段，适用于于大多数工业业的预知检修修。19上篇诊断技术手段段20振动诊断法：：平稳振动、、瞬态振动、、机械导纳及及模态参数为为检测目标，，进行特征分分析、谱分析析和时频域分分析，也包括括含有相位信信息的全息谱谱诊断法和其其他方法。第一章振动动诊断211.1振动动诊断的基本本知识振动是物体运运动的一种形形式，通常是是指物体经过过其平衡位置置而往复变化化的过程。振动有时对人人类是有害的的，但有时人人们可以利用用振动来为我我们服务。只要是运转的的机器，都或或多或少地发发生振动，因因此，振动诊诊断在各种诊诊断方法中所所占的比例最最大，一般可可达60%-70%。221.1.1按按振动频率率分类机械振动低频振动：f<10Hz中频振动：f=10-1000Hz高频振动：f>1000Hz231.1.2振动的一般分分类241.1.3振振动三要素及及其在振动诊诊断中的应用用构成一个确定定性振动有3个基本要素素，即振幅d、频率f和相位φ。当然，振幅不不仅用位移，，还可以用速速度和加速度度。要特别说说明一个与振振动有关的量量就是速度有效值，也常被称为为速度均方根根值。这是一一个经常用到到的振动测量量参数。目前前许多振动标标准都是采用用速度有效值作为判别参数数，因为它最最能够反映振振动的烈度。。2526振动三要素及及其在振动诊诊断中的应用用幅值反映振动动的强度，振振幅的平方常常与物质振动动的能量成正正比，振动诊诊断标准都是是用振幅来表表示的。同样的振幅幅其频率越越高，对机机组损坏程程度越大，，因此不同同转速的机机组定义的的振动标准准值不同。。当频率和频频率一定时时，相位的的大幅偏移移就是故障障（异常））的征兆。。271.2振振动信号处处理所谓振动信信号处理，，就是对振振动波形进进行加工处处理，抽取取与设备运运行状态有有关的特征征，以便对对设备状态态实施有效效的判别。。28目前，在振振动信号的的处理方面面，除了经经典的统计计分析、时域、频域分析、参数辨识识、频率细化技技术、倒频谱分析析、共振解调调分析、三三维全息谱谱分析、轴心轨迹分分析、基于非平平稳信号假假设的短时时付里叶变变换、以及及现代发展展的Wigner分分布、现代谱分析析、小波分析、经验模态分分解（EMD)和形态学分析析等-----。峭度指标：：用于诊断滚滚动轴承和和齿轮故障障非常有有效，且与与转速、负负荷无关；；波峰因数：：峰值与有效效值的比值值，可以辅辅助确定局局部故障或或磨损型故故障。291.2.1时域分析析—最基本本的分析工工具时间-位移移、时间-速度、时时间-加速速度30常见时间波波形特征取自不同测测试部位的的不平衡故故障信号轴振壳振31不对对中中故故障障波波形形具具有有明明显显的的M型和和W型特特征征不对对中中故故障障表表现现出出的的时时间间波波形形32冲击击信信号号，，当当滚滚动动轴轴承承或或齿齿轮轮存存在在局局部部故故障障时时这这种种信信号号就就会会出出现现33调制制波波形形，，在在齿齿轮轮故故障障时时可可能能出出现现341.2.2频域域分分析析——换换个个角角度度看看问问题题频率率-幅幅值值,频频率率-相相位位,频频率率-功功率率35频谱谱分分析析原原理理36频谱谱特特征征（（1））37频谱谱特特征征（（2））38频谱谱特特征征（（3））39频谱谱分分析析的的必必要要性性401.3时时域域和和频频域域的的理理论论基基础础见2012版版故故障障诊诊断断信信号号分分析析-1419、静夜四无无邻，荒居居旧业贫。。。1月-231月-23Thursday,January5,202310、雨中黄叶树树，灯下白头头人。。00:42:3600:42:3600:421/5/202312:42:36AM11、以我独独沈久，，愧君相相见频。。。1月-2300:42:3600:42Jan-2305-Jan-2312、故人人江海海别，，几度度隔山山川。。。00:42:3600:42:3600:42Thursday,January5,202313、乍见翻疑梦梦，相悲各问问年。。1月-231月-2300:42:3600:42:36January5,202314、他乡生白白发，旧国国见青山。。。05一月月202312:42:36上上午00:42:361月-2315、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。一月2312:42上上午1月-2300:42January5,202316、行动出成成果，工作作出财富。。。2023/1/50:42:3600:42:3605January202317、做做前前，，能能够够环环视视四四周周；；做做时时，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿着着以以脚脚为为起起点点的的射射线线向向前前。。。。12:42:36上上午午12:42上上午午00:42:361月月-239、没有有失败败，只只有暂暂时停停止成成功！！。1月-231月-23Thursday,January5,202310、很多事情努努力了未必有有结果，但是是不努力却什什么改变也没没有。。00:42:3600:42:3600:421/5/202312:42:36AM11、成成功功就就是是日日复复一一日日那那一一点点点点小小小小努努力力的的积积累累。。。。1月月-2300:42:3600:42Jan-2305-Jan-2312、世间成事事，不求其其绝对圆满满，留一份份不足，可可得无限完完美。。00:42:3600:42:3600:42Thursday,January5,202313、不知香香积寺，，数里入入云峰。。。1月-231月-2300:42:3600:42:36January5,202314、意志坚强的的人能把世界界放在手中像像泥块一样任任意揉捏。05一月202312:42:36上午午00:42:361月-2315、楚塞塞三湘湘接，，荆门门九派派通。。。。。一月2312:42上上午1月-2300:42January5,202316、少少年年十十五五二二十十时时，，步步行行夺夺得得胡胡马马骑骑。。。。2023/1/50:42:3600:42:3605January202317、空山新新雨后，，天气晚晚来秋。。。12:42:36上上午12:42上上午00:42:361月-239、杨柳散和和风，青山山澹吾虑。。。1月-231月-23Thursday,January5,202310、阅阅读读一一切切好好书书如如同同和和过过去去最最杰杰出出的的人人谈谈话话。。00:42:3600:42:3600:421/5/202312:42:36AM11、越是没没有本领领的就越越加自命命不凡。。1月-2300:42:3600:42Jan-2305-Jan-2312、越是无无能的人人，越喜喜欢挑剔剔别人的的错