研究生-机械故障诊断学-第1章-绪论

机械故障诊断学MechanicalFaultDiagnosis2011年4月研究生课程中国石油大学（北京）机械与储运工程学院段礼祥联系方式单位：中国石油大学(北京)机械与储运学院机械故障诊断研究室地址：北京市昌平区府学路18号电话omail:duanlx@一、课程的目的掌握常见的机械故障诊断方法与技术。培养计算机编程、课题设计的实际能力。完成由学习阶段向课题研究的过渡，掌握必要的研究方法与思路，为开题、课题研究做准备。二、主要内容机械诊断的意义、主要方法、现状及趋势振动诊断的各种方法及实现技术典型机械（往复机械、旋转机械)诊断方法管线泄漏诊断方法用C++、X#或VB语言编制信号分析处理程序三、学习方法理论与实际相结合，多看一些机械故障诊断方面的案例，并进行总结、分析。课内与课外相结合，通过查找文献，了解国内外最新成果，如最新的诊断技术和方法。学与用相结合，设想一下自己将来要对某一台设备进行诊断，如何将所学知识应用于实际。三、教材及主要参考书张来斌·王朝晖·张喜廷·樊建春·《机械设备故障诊断技术及方法》·石油工业出版社，2000李国华,张永忠《机械故障诊断》，化学工业出版社，1999王江萍，机械设备故障诊断技术及应用，西安-西北工业大学出版社，2001盛兆顺,尹琦岭，设备状态监测与故障诊断技术及应用，北京-化学工业出版社，2003振动诊断系统介绍

13设备主要诊断方法

24绪论振动诊断的主要方法

四、课程内容5轴承故障诊断

6离心泵故障诊断

7发动机故障诊断

8压缩机设备故障诊断

9管道泄漏诊断方法10程序编制

现阶段，人类对安全事故的辨识、评价、预测、控制等使用的主要方法有：本质安全化方法、人机匹配方法、生产安全管理一体化方法等。而采取本质安全化是最根本的方法，它主要从物的方面考虑，包括降低事故发生概率和降低事故严重程度。五、引言：开展机械设备故障诊断的意义？降低事故发生概率的措施要控制事故发生的概率，就要提高设备的可靠性，可采取的方法：1）提高元件的可靠性——设备的可靠性取决于元件的可靠性。①选用结构性能好、可靠性高的元器件。②严格检修、合理规定元件的使用周期、定期更换元器件。2）加强预防性维修

预防性维修是排除事故和潜在性隐患、提高设备可靠性的主要手段。所以，提高元件的可靠性、加强预防性维修是降低事故发生概率的重要措施。设备维修制度的发展事后维修，故障维修(Breakdown)设备坏了后才去修理。定期维修，预防维修

(Preventive)定期地检查和大修。预测维修，视情维修(Predictive)周期的监测，必要时才去维修。事后维修体制设备运行到坏了再进行修理。不需要安排计划。对一些设备，更换比修理更便宜。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。库存备件投资多。定义优点缺点定期维修体制按预订的时间间隔或检修周期，对设备作维修、调整和更换备件。机器寿命较长。减少意外停机。备件库存较少。意外停机引起生产损失。过剩维修导致维修费用增加。过剩维修引起人为维修故障。定义优点缺点预测维修体制有计划地对设备作检查和测试，以确定其健康状态，必要时才进行维修。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。备件库存最小。需要初始投资。需学习和培训。定义优点缺点不同制度的维修成本的比较大型钢铁企业维修费用花了多少？美国1980年税收总额$7500亿，维修费为$2460亿,估计其中过剩维修费为$750亿。我国1987年国营工交企业40万个，固定资产￥7000亿,维修费约为固定资产的3～5％。我国2002年规模以上企业共有固定资产￥8800万亿，维修费有多少？能节省多少？规模以上企业是指全部国有企业及年产品销售收入500万元以上的非国有工业企业。停产一天的损失有多大？300MW发电机组损失电720万kWh，约￥144万元30万吨化肥装置损失化肥1000t，约￥150万元三峡2号水轮机组700MW停机4小时损失￥400万元中石化每年设备停机损失：19亿元/年先进维修制度的作用

保证机器精度，提高产品质量

减少意外停车引起的生产损失防止事故，杜绝灾难性故障减少维修时间和维修费用（人力和财力）改善环境，改善企业形象投资获得最大和最长远的回报机械设备状态监测与故障诊断，就是在设备运行中或在基本不拆卸的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测、预报设备未来的状态，是设备维修的发展方向。通过状态监测和故障诊断，就能有针对性进行预防性维修，从而提高元件和设备的可靠性，降低事故发生概率，是防止事故和计划外停机的有效手段。第1章绪论机械故障诊断的意义故障诊断的全过程机械诊断技术的发展过程机械故障诊断现状机械故障诊断发展趋势

一、机械故障诊断的意义

1、避免恶性事故的发生，保证安全生产

大型压缩机价值数百万元以上，一个缸盖10万元以上；管线发生较大泄漏损失几百万以上。

2、降低能耗

PZ12V190发动机有12个缸，经常有1—2个缸熄火，燃油多消耗1/12—2/12，若通过诊断进行及时调整，则可节约燃油10%。某企业两台压缩机的二级缸和缸座损坏，造成企业停产5天，损失巨大。菲律宾某金矿一台压缩机爆炸，造成至少十八名矿工死亡。河北正元化工厂压缩机在加压过程中三段缸体发生爆裂，巨大的气压致使机器起火，压缩机报废。重庆市江津禾丰化工公司第四车间1号压缩机突然爆炸，一名女工重伤不治身亡。2004年长庆输油管线发生特大原油泄漏事故，直接经济损失400万元。2003年兰成渝输油管线发生油品严重泄漏。2004年长庆油田输油管道因老化导致破裂。2004年锦州原油泄漏事故。2004年河南中（原）洛（阳）输油管线发生原油泄漏事故。3、开展视情维修，节约维修费用

1台大型压缩机大修一次50万元左右，若根据情况将维修周期延长1/10，则节维5万元。开展设备故障诊断工作，平均可节约维修费用25%。

4、科学化管理的要求

大型企业评选设备使用先进单位时，故障诊断工作占10%的比重。

资金紧张时，需要依托诊断技术对设备进行精细管理，在冶金、煤炭等行业已成为必须的设备管理手段。

2003年，陕西秦岭水泥(集团)股份有限公司投资130万元，对湿法线4号窑电收尘器进行大修。石家庄石化公司对主要装置的检修费就达6000多万元，加上停产及开停工损失的经济效益近1亿元。据证券时报2007.04.11，川化股份一季度业绩出人意料亏损约1500万元，原因主要是生产设备大修引起较长时间的停产。在国内，一大批石化生产装置仍处于“一年一修”的低水平。简易诊断和精密诊断状态监测（简易诊断）内容：识别有无故障明确故障严重程度作出故障趋势分析由设备维修人员在现场进行故障诊断（精密诊断）

内容：确定故障部位确定故障原因提出维修建议由设备诊断人员在现场或中心进行二、故障诊断的全过程

故障诊断的全过程

信号采集—预处理—特征提取—建立标准库—与标准库比较—诊断故障—修正标准库—故障预测1.预处理方法去除噪声，多段平均、滤波、小波分析等。2.特征提取获取故障特征，不平衡、不对中、磨损等，利用各种时、频域方法。3.建立标准库建立标准故障模式。最基本单位是故障向量，组成故障矩阵。1)标准库形式(1)模糊库：通过隶属函数，建立模糊向量库。(2)神经网络库：通过隐含矩阵，记忆故障模式。(3)知识库：基于规则、语义网络、