机械故障诊断技术 第一章 绪论

机械故障诊断学

崔彦平河北科技大学机械电子工程学院办公室：机械楼A508,工程中心北楼A205第一章绪论第二章信号分析方法及应用第三章故障诊断的标准第四章旋转机械的振动监测与诊断第五章滚动轴承的振动监测和诊断第六章齿轮箱的振动监测与诊断第七章油样分析方法第八章红外检测方法目录1.1基本概念故障的概念

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。功能失效，机械设备基本功能不能保证；设备偏离正常功能第一章绪论故障的分类按故障性质分类

人为故障自然故障故障率%ⅠⅡⅢ图浴盆曲线Ⅰ——磨合期Ⅱ——正常使用期Ⅲ——耗损期按故障产生的原因分类

先天性故障使用性故障按故障发展速度分类

突发性故障渐进性故障按故障造成的后果分类

轻微故障一般故障严重故障恶性故障状态检测与故障诊断检测缩小故障范围状态检测提取征兆定期检测故障诊断原因分析维修决策趋势分析正常参数开始尚可正常不可异常设备故障诊断的内容包括状态监测、分析诊断和故障预测三个方面。其具体实施过程可以归纳为以下四个方面：1、信号采集；2、信号处理（特征提取）；3、状态识别；4、诊断决策。状态检测通过监视和测量设备或部件运行状态信息和特征参数（例如振动、温度、压力等），并以此来判断其状态是否正常。故障诊断不仅要检查出设备是否正常，还要对设备发生故障的部位、产生故障的原因、故障的性质和程度给出深入的分析和判断。状态检测与故障诊断关系没有检测就没有诊断，诊断是目的，检测是手段；检测是诊断的基础和前提，诊断是检测的最终结果。

机械故障诊断主要是研究某一机械设备在运行过程中动态性能的变化规律及其运行状态的识别方法。中国工程院院士屈梁生——诊断是以机械学和信息论为依托，多学科融合的技术，本质是模式识别。转子事故预防事故，保证人身和设备安全1.2故障诊断的意义和目的故障诊断的意义现实生活和工业过程中恶性事故时有发生透平机械事故现实生活和工业过程中恶性事故时有发生水轮机事故调查委员会在经过４个月的调查后，提出长达２５６页的调查报告。报告认为，“挑战者”号爆炸的原因是右侧助推火箭存在问题。由于航天飞机发射时气温过低，寒冷的天气对火箭垫圈产生影响，最终导致爆炸。1９８６年１月２８日“挑战者”号爆炸价值１２亿美元的航天飞机被炸成碎片，７名机组人员全部遇难现实生活和工业过程中恶性事故时有发生断裂部位三峡塔带机断裂事故

2002年9月3日保证设备精度，提高产品质量

事后维修，故障维修

(Breakdown)

设备坏了后才去修理。预防维修，定期维修(Preventive)

定期地检查和大修。预知维修，视情维修(Predictive)

周期或实时的监测，必要时才去维修。推动设备维修制度的改革

事后维修优点：不需要安排计划。对一些设备，更换比修理更便宜。缺点：意外停机引起生产损失。可能引起设备的二次损坏，甚至灾难性事故。预防维修优点：减少意外停机缺点：意外停机引起生产损失过剩维修导致维修费用增加预知维修优点：减少非计划停机损失维修时间间隔可以延长维修费用大为减少缺点：需要初始投资需学习和培训不同制度的维修成本的比较大型钢铁企业提高企业盯的经济效乔益日本应用邀故障诊断更技术后，职事故发生恶率减少7症5%，维组修费用降僵低25～议50％。箭英国对2顽000个惯国营工厂腹的调查表郊明，采用幅状态监测枝和故障诊华断技术后堂，每年可旅节省维修汁费用3亿川英镑，而裁故障诊断垦系统的成裕本为0.原5亿英镑葬。美国1并980派年税收受总额窜$75滤00亿市，维修和费为肉$24露60亿举,估性计其中愤过剩维消修费为晴$7怠50亿叛。我国1个987抵年国营促公交企俯业40间万个，叼固定资竞产￥7衫000与亿,盛维修费镇约为固乱定资产到的3执～5％头。300M汪W发电机可组停范产一天损视失电72千0万kW惧h，约￥表144万度元30万吨封化肥装置歉停产洽一天损失饲化肥10评00t，羡约￥15略0万元三峡2咬号水轮越机组7宝00M器W俭停机4嗓小时损倡失￥4冻00万味元“保证可朋靠地、高拌效地发挥赵设备应有后的功能”1、保舅证设备克发挥最续大的设旺计能力枪，制定理合理的笑检测维律修制度默，以便尝在允许悠的条件照下充分多挖掘设饲备潜能妻，延长奖服役期宵限和使极用寿命横，降低誓设备全悲寿命周馆期费用锻；2、能及赵时地、正哭确地对各政种异常状负态或故障乔状态作出陈诊断，预原防或消除测故障，对很设备的运摆行进行必指要的指导断，提高设耐备运行的织可靠性、贤安全性和息有效性，误以期把故但障损失降趣低到最低评水平；3、通过遭检测监视岁故障分析斤性能评估剂等，为设惰备结构修胖改优化设佳计合理制谅造及生产却过程提供户数据和信但息。故障诊断这的目的1.3找故障诊断潜的基本方泪法按照诊断鸦模式分★离线分扶析诊断★在线破分析诊断★远吗程检测浪诊断离线分戒析诊断定期或不阶定期的巡攻检的方式选采集现场肆数据，然毫后回放到功计算机，柳由计算机及软件进行符监测与诊控断分析。毯特点：档离线分析睬，对突发喷故障无能纳为力，但皇可精细分呼析计算机监控箱记录、搏文件在线分搞析诊断由传感参器及高垦速实时的数采硬板件、控宿制计算宅机及监除测分析摔软件组飘成。特点：在炊线监测，顷可以给出缸设备的当执前状态，目捕捉突发榜故障并进砌行及时分楼析。。。。柱。。。浩。。。员。。….信号调灰理信号调理信号调理机组机组现场工控谱机….信号调理信号调理信号调掩理机组机组现场工控知机。。。。先。。。。池。。。….信号调理信号调理信号调乐理机组机组现场工好控机远程计央算机局域网实时远程敏监测充分挖掘唯和发挥网侵络信息交衫换、资源弊共享的优臂点，充分反利用科研搜院所的专慰家资源，乡丰实现“移破动的是数更据而不是宴人”，在雾网络层面特上实现故栏障信息的晴挖掘和故梢障类型的古确诊。按检测参蔽数分★振动：适用于垂旋转机产械、往绑复机械泊、轴承悄、齿轮拘等。★温度听（红外）校：适用于盐工业炉腿窑、热澡力机械计、电机腾、电器特等。★声发帖射：适用于压彼力容器、幸往复机械份、轴承、研齿轮等。★油液上（铁谱）姑：适用于齿畏轮箱、设运备润滑系链统、电力惕变压器等短。★无绞损检测嫩：采用物理涨化学方法影，用于关艳键零部件隆的故障检桃测。★压件力：适用于京液压系仔统、流毒体机械柴、内燃淡机和液载力耦合史器等。★强召度：适用于匙工程结阶构、起盈重机械免、锻压庸机械等螺。★表面塔：适用于迈设备关锁键零部脱件表面孩检查和逼管道内督孔检查毯等。★工磁况参数绕：适用于寨流程工梯业和生赛产线上再的主要甘设备等岂。★电释气：适用于电澡机、电器鄙、输变电纲设备、电什工仪表等叠。医学诊断梯与故障诊适断医学诊断故障诊断原理及特征信息中医：望、闻、问、切西医：望、触、扣、听、嗅听心音、做心电图量体温验血验尿量血压X射线、超声波检测问病史听、摸、看、闻振动与噪声监测温度监测油样分析应力应变测量无损检测查阅技术档案资料通过形貌、声音、温度、颜色、气味的变化来诊断通过振动大小及变化规律观察温度的大小及变化观察化学成分及磨粒形状变化观察压力或应力变化观察内部结构缺陷找规律、查原因、作判断仪器分类：便携式蒙测振表数据采贝集器计算机秩化监测铺系统1.4贞监测和阔诊断仪器隆的分类和旁选用仪器选用冻原则：被监测午对象在律生产中肥的地位生产的规农模和产量预计的仁投资设备管理失人员的水狠平和素质测振表醋的外形晚和原理某框图阻抗变换前置放大指示选频网络微积分检波主放大电池灵敏度调节传感器输入交流输出

直流输出计算机存贮器打印机屏幕软件放大接口存贮显示时钟电池管理环节传感器数据采集剧器计算机痒及外部绸设备数据采开集器外寨形和工姥作框图双通道挂振动表推力瓦位波和瓦温表振动传犹感器在洲瓦盖上水泵的监边测系统典型的表第盘式监测慕系统前置器双通道轴位表推力瓦温表键相信号双通道轴振表径向瓦温表键相传感器90度布置的两涡流传感器推力瓦温传感器径向瓦温传感器轴向位置传感器报警信号输出离心压缩问机监测系喉统计算机化机的监测系爷统框图最简单的魔计算机化听监测系统东。单一计算捏机完成数介据采集、铅管理、数垃据分析、商人机对话测等功能。存贮器打印机屏幕软件适调放大切换装置A/D变换器来自传感器监测仪表计算机监测和铲诊断仪挨器的分姥类和选扮用1.5顷故障使诊断技典术的发刻展概况★美司国最早因，19架67年般美国宇保航局倡捡导成立小了机械谣故障预英防小组屯（“M揭FPG姿”）★7盏0年代辫英国机堡械保健凡中心成汽立，并孕用于核眠发电、栗钢铁、泻电力等忧诊断★71质年日本开验始发展自勒己的TP秘M（全员辨生产维修吵）：钢铁粘、石油、嗓化工、铁郊路★进矛而欧美旺许多国塔家都在平重视发算展。如外瑞典S断PM轴致承监测夫、挪威兵船舶诊途断、丹缝麦B&玻K的振缠动与声蹄发射诊线断★19各79年等机械工棒业部在浮长春举合办设备王科长学梦习班★19敏83年净在南京历举办首衬届设备驾诊断技王术专题忽座谈会天津大学脾：198壁2年起浊研究齿务轮传动祸、轴承窃、齿轮策箱、切曲削过程底等方面具的诊断桨与监控欺技术华中理工红大学：汽轮发仁电机组尾诊断专龙家系统荷、钢丝创绳诊断炒系统西安交通断大学：旋转机械首故障诊断吐RB—2幸0，用于利炼油行业国防科技痰大学：望远号喜远洋考圾察船的宿在线监君控与故拒障诊断斗系统哈尔滨工日业大学：20万枣KW汽笔轮发电名机组诊话断★分布式溉、网络您化监测惰代替集顶中监测响。★实时的在慨线监测替跃代定期监匪测和巡回配监测。★以多参存数、大寄容量替昆代单参胞数监测装。★平稳运崭行监测好到非平横稳的状绢态监测过发展。★基于信息五集成、融拳合、信息浊分解、提梢纯等技术洗取代单参状数的阈值辟比较。故障诊断殖发展趋势诊断技术珠发展的特借点：★技正术研究课和积累秃较多★在石缠化、电力择等方面的痒应用较多牌，效益好凤、易诊断★传统快机械制造塞业应用少剃，主要原李因是传动洒结构复杂触、企业效片益普遍不乞好★汽车锦制造业已绳经逐步重油视，如：赖玉柴、吉抚普、桑塔伍