故障诊断技术
故障诊断技术
l. 性能参数分析法
又称性能监控，是船机故障诊断的核心技术。它是利用传感器或仪器、仪表测定船机设备的各项性能参数(如温度、压力、转速等)，经数据处理、比较和分析后判断其运转状态和趋势。
性能参数分析法诊断故障，早在船舶蒸汽机时代就已采用，轮机员用"听、摸、嗅、看"来了解主、辅机的运转参数，进而通过人脑快速思维分析判断机器的运转状况和运转趋势。至今，这种方法在现代船舶柴油机运转管理中仍被沿用，例如，用手触摸柴油机高压油管，依其脉动债况判断高压油泵的工作状况。
性能参数监控范围广，可监控船上的零件、部件、机器、系统等。根据监控手段和数据处理方法的不同有以下两种:
(1)图示法利用柴油机上的仪表或简单的测量工具，定时定位采集性能参数，并且每次测取数根据在相同的稳定工况下进行，以便对比分析。通常，测取 3 一 4 个参数并绘于同一坐标图中，反映某一零部件或运转状态的情况，从中分析判断出问题所在。例如，柴油机气缸内燃烧状况可通过测取燃油消耗最、扫气压力和排烟温度等性能参数，作图显示气缸内各性能参数变化，分析诊断燃烧存在的问题及发展趋向。
图示法性能监控可以有效地诊断故障，对降低维修费用、延长零部件及机器使用寿命和提高轮机员技术素质均十分有益。但此法是由人工采集参数、分析和比较来诊断故障则是一项十分繁重、麻烦的工作，需要轮机员有一定的技术水平。
(2)监测装置和监控系统利用安装在机器上的传感器、计算机等构成监测装置或监控系统，传感器扫描各监测点的性能参数(如温度、压力、速度等)，通过计算机记录、处理和显示，进而分析判断故障。
活塞环磨损监测装置（SIPWA）是利用安装在气缸扫气口处的传感器检测特制
的顶环—第一道活塞环外圆面上镶嵌一圈非磁性材料的楔形环带。当顶环通过扫气口时，传感器测量楔形环带宽度变化，实现对活塞环径向磨损的监控，并显示于屏幕上，如所示。当燃油净化不良时，顶环磨损增加，SlPWA给出警示，
轮机员可及时采取措施。
应用计算机自动监测和诊断故障的性能监控系统可以对整个柴油机动力装置进行监控，也可以对机器、零部件的工作过程进行监控。例如PAC 监控系统可对动力装置中发动机运转、废气涡轮增压器运行、活塞环工作状态、气缸的润滑和磨损、气缸热负荷、燃烧和喷油系统等进行监控，DMC 监测系统可对缸内燃烧和喷射过程进行监控。
2. 振动监测船舶动力机械在运转中的振动是故障诊断的重要信息，振动信号的变化反映着机器内部状态的变化。因此，采集振动信号，经过信号处理、状态识别和趋势分析，就可诊断故障。据国内外统计资料表明，利用振动监测可以诊断绝大部分的机械故障，所以振动分析是一种应用广泛的重要诊断技术。
振动监测技术包括以下内容
（1）振动信号的测取依振动频率不同配置相应的传感器，并安装在合适的测是点处采集振动信号。对应于低、中、高频振动信号分别选用位移、速度、加速度传感器，一般加速度传感器应用最为普遍。
（2）信号处理利用信号分析仪将采集的振动信号进行处理，除掉原振动波形中无意义而又有害的波，并加工成便于精密分析的信号，进而提取机器故障的振动信号。信号处理是振动监测技术的核心。
（3）状态识别根据提取的放障信息频谱，参考有关故障的振动频谱对机器状态作出判断，并对故障原因进行分析。
（4）诊断决策依故障诊断的结果确定防止或消除故障的对策，预测机器状态变化的趋向等。
振动监测所用的振动信号测试分析仪种类繁多，分为简易型、半精密型和精密型，并且有通用与专用之分。简易型检测仪为便携式，体积小、重最轻、携带方便、操作简易，并能快速显示测试结果，价格便宜。如便携式测振仪、冲
击脉冲计等。精密型测试仪器测量精度高，抗干扰能力强，现场采集信号和进行分析，但不能立即获得测试结果，操作复杂，价格较贵。精密测试仪包括传感
器?放大器、记录仪和信号分析仪。
自20世纪70 年代起振动分析就已应用在船舶机械上，如目前用于舰船动力装置振动分析和船用柴油机拉缸、曲柄销轴承过度磨损、增压器压气机滑动轴承咬死等的振动分析。通过这些故障的振动频谱图与正常图谱的分析、比较进行故随诊断和原因分析等。
3. 噪声监测
船舶机械噪声是机器运转时各种声音的汇合，包括气流声，如柴油机排气声、燃烧噪声，增压器中的吸排气芦等:金属敲击声，如活塞敲缸、气阀落座声等;结构件振动声，如各种罩壳、箱盖等的振动噪声；摩擦副相对运动声，如齿轮、轴承等摩擦副发出的声响，等等，船舶机械的噪声是其运转状态的外部表现形式，反映着船机设计、制造、安装和修理的质量及其维护管理的质量。采集噪声信号进行信号处理、状态识别，实现船机故障诊断和预测。
噪声听诊器是简易噪声检测仪，它通过测量噪声变化来检查机器状态。近年来随着高新技术的发展，大谩测试分析仪器的出现有力地推动噪声监测技术的发展。如采用高保真磁带录音机和信号分析仪采集噪声信号和进行信号的分析处理等。此外用于振动测试的仪器和分析方法也可用于噪声监测。
4. 油液监测
柴油机运转过程中，即便各运动副处于良好的液体润滑状态也不可避兔地产生靡擦热和磨损。润滑油的温度升高使其理化性能逐下降，更重要的是容纳了大量的磨损产物—金属颗粒和其他污染微粒。润滑油中的金属磨拉成分，颗粒大小和多少与摩擦副的工作情况密切相关。因此，润滑油申的金属磨粒是摩擦副技术状态的外部信息。油液监测技术是通过采集船机设备润滑油样，利用各种分析手段检测油样的性能和其所携带的反映摩擦副技术状态的磨损微粒，获得油样性能参数值和磨粒的成分、尺寸、形貌和数量等信息，以定性和定量地判断船机设备的磨损状态及预测其发展趋势。
润滑油监测技术包括润滑油理化性能检测和磨损微粒的分析。根据润滑油理化性能的变化，检测船机设备的润滑状态和由此引起的故障；根据磨粒分析判断磨损部位和程度，诊断磨损故障。油液监测技术的监测过程包括取油样、理化性能检测、磨粒分析、分析和诊断等步骤。油液监测技术包括：
油液检测技术包括：油样理化性能检测油样磨粒分析
油样礼花性能检测包括：经验法；滤纸法；常规化验法
油样磨粒分析包括：磁塞法；光谱分析法；铁谱分析法；颗粒计数器法
1）理化性能检测
（1）经验法是一种定性简易检测方法。轮机员往日常的轮机管理中，经常通过观察润滑油的颜色、闻气味、用手捻搓等了解润滑油的粘度和金属屑、污染物及乳化变质等的情况，粗略判断油的质量和摩擦副的磨损程度。
（2）滤纸法滤纸斑点试验法是测定油品理化性能常用的简易定性分析法。取油样滴于滤纸上，待其充分扩散后观察纸上的油滴斑痕图像，并与新油试样图像比较。油渍越黑表明油越脏。中心黑点较小、颜色较浅和四周黄色油渍面积较大。表明滑油尚可使用:黑点较大，呈黑褐色、均匀无颗粒，表明滑油己变质，应换油。
（3）常规化验法船机润滑油常规化验法是普遍采用的一种定期、定量指标
检测方法。对船用柴油机润滑系统每隔3?4个月取一次油样进行定量分析。主要检验项目有：粘度、闪点、酸值、总碱值、水分和机械杂质等。具体检验方法按有关规定由专门检验部门进行。根据检验指标的变化情况综合分析在用油的质量，并对摩擦副状态进行粗略判断。
2）油样磨粒分析
通过监测油样中磨粒的成分、含量、尺寸、形貌等来定性、定量地评价被监测的船舶机械和设备的磨损状态，诊断故障的类型、部位、程度和原因，并预测故障的发展趋势。近年来，油液监测技术发展迅速，光谱分析是其中最为成熟、可靠的先进监测技术。
（1）磁塞法磁塞是一种带有磁性探头的检测器，将其安装到滑油管路中适当部位，吸附滑油中磨损产物、腐蚀产物和疲劳破坏的金属鳞片等。定期取下磁头，收集其捕捉到的金属屑，在光学或电子显微镜下观察金属屑的形貌、尺寸，分析判断故障部位和程度，如所示。
（2）光谱分析法光谱分析油液中的金属磨粒进行故障诊断的技术是一种应用范围较广、历史较长的诊断方法。光谱分析法分为原子发射光谱分析法和原子吸收光谱分析法。
光谱分析是利用原子和分子发射或吸收光谱进行物质化学成分及含量分析的物理方法。由于各种物质的原子和分子都具有自身特定波长的谱线。所以利用光谱的特性进行物质构成的分析是光谱分析的基本原理。油液光谱分析是通过分析润滑油中金属磨粒和污染物微粒的光谱来确定它们的成分和含量，评价船机设备和零件的磨损程度及剩余寿命。
原子发射光谱法:
原子发射光谱是利用物质内部原子和分子受到外界激发产生能量变化获得的。原子在正常情况下处于能量最低的稳定状态，称为基态。当受到外界热能、电能或高速粒子能最作用时，核外电子被激发跃迁到较高能级轨道。处于不稳定
状态，称为激发态。激发态原子仅存在约10-8S的时间就从高能级迁回基态的低
能级，同时把多余的能量以光的形式释放。使其通过棱镜或光栅后就可获得按一定波长顺序排列的图谱，即光谱。依光谱谱线的长度、强度可分别判定油液中磨粒的成分和含量。所以，利用物质受热能或电能激发后辐射的特征谱线来测定特定物质的成分、含量的方法称为原子发射光谱分析法。
目前，国际上应用较为广泛的光谱仪有美国BAIRD公司生产的M0;型油料分析光谱仪，可分析油液中的所有的金属元素。30S 便可直接测定出油样中所含的全部金属元素及其含量，并且全部分析程序用计算机控制，操作简单，易于掌握，同时油样不需额外进行处理。所以，原子发射光谱分析仪分析速度快、自动化程度高，
是一种先进的现代化的监测手段。目前，原子发射光谱仪广泛应用在石油、航空、冶金、铁路、发电厂、船舶机械和军事等方面。
原子吸收光诸法：
此法利用热能或电能将含待测元素物质的油样在高温下变为原子蒸气，再用特制光源（空心阴极灯）发射出包含该元素特征谱线的光波（具有一定波长）穿过原子蒸气。其中部分被蒸气中待测元素的基态原子吸收，使特征光波的强度减弱，透过光经单色器分离掉其他波长的谱线，检测减弱后的特征辐射线的光强度，
以测定待测元素的种类和含量。
目前广泛使用直读式原子吸收光谱仪，灵敏度高，测定元素范围广，可达70 多种元素。根据将元素变为原子蒸气的方式不同有火焰原子吸收光谱分析，即用火焰将抽样分解成自由原子；石墨炉无火焰原子吸收光谱分析，即用电热石墨管将抽样分化和分解为自由原子。
（3）铁谱分析法铁谱分析法是20世纪70 年代发展起来的一种新型油液监测技术。它是利用高梯度强磁场将磨损产物的微粒和污染物微粒从润滑剂中分离出来，并
按其几何尺寸大小依次沉积排列于透明玻璃谱片上，再借助光学或电子显微镜对摩粒和污染物微粒的形貌、成分、尺寸及分布进行定性、定量分析和研究。铁谱分析法具有以下特点:
①有较宽的磨粒尺寸检测范围，可检测0.1?1000um的磨粒。由于机器、设备的磨损状态与其产生的磨粒尺寸和数量有直接关系，所以磨粒尺寸是反映机器、设备磨损程度的重要参数。例如，当磨粒尺寸大于5um时表明机器有严重的磨损。
②可以同时获得磨粒的多种信息，既可观察磨粒的形貌、测定磨粒的尺寸、鉴定磨粒的成分，还可以确定磨粒的数量，从而可实现磨粒的定量和定性分析。
③铁谱分析法采用的仪器有：直读式铁谱仪、分析式铁谱仪、旋转式铁
谱仪等。各类铁谱仪具有各自的特点和相应的使用范围。直读式铁谱仪操作简单、
迅速，可以较快地获得油样中磨粒浓度的分析结果，适于现场使用进行简单诊断。
分析式铁谱仪是由铁磁装置、低稳排量的微量泵（或称蠕动泵，排最为
0.25cm3/min）、输油导管和玻璃基片组成的，如所示。抽取油样并进行浓度和粘度稀释处理后由微量泵将其输送到铁磁装置的高梯度磁场上方玻璃基片上，油样沿倾斜玻璃基片向下流动，油样中的磨粒在磁力、重力和液体粘性阻力作用下，按磨粒尺寸大小依次沉积排列于基片上，润滑油流入容器中。用四氯乙烯溶剂清洗基片，清除残油并使磨粒固定干基片上而成为铁谱片。这样就将磨粒从润滑油中分离出来。在铁谱片上首先沉积大磨粒，然后磨粒依尺寸逐渐减小。大磨粒尺寸》5um较小磨粒尺寸＜1um。最后在铁谱显微镜下观察和分析铁谱片上磨粒的形貌、大小、成分等，进而揭示船机设备的磨损形式、原因和程度。
目前铁谱分析作为油液监测技术应用于航天、石化、冶金和交通、军工等行业，在船机设备上也已进行研究和应用。监测对象有柴油机、尾轴承、齿轮箱及燃气轮机等。
5. 红外监控
船机设备在运转过程中，温度是最基本的工作性能参数之一，零部件的温度变化直接与其工况和故障有关，所以进行温度监测可及时判断船机设备工况以保证安全可靠运转。
温度监测方法分为采用温度计的接触式测量和通过接收热辐射能量的非接触式测
量。红外监测就是温度监测中的非接触式测温技术之一。
太阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种可见光组成的，波长在0.A 0.76 um 之间。在红光和紫光以外有不可见光红外光和紫外光。可见光与不可见光均是电磁波，红外光是介于可见光与微波之间的电磁波，波长范围在0.76- 1000um 之间。
从物质结构知，构成物质的原子、分子都在热运动，并且不时地改变其能量状态。当能量状态由高级向低级跃迁时会辐射出电磁波，电磁波以光子形式将能
物体表面温度与其辐射功率的关系由斯特藩一玻尔兹曼定律给出，即物体辐射强度与其热力学温度的 4 次方成正比。所以物体辐射强度随温度升高而显著增加。自然界中，任何高于绝对零度（一273C）的物体都是红外辐射源。通过探测物体的红外辐射强度了解物体表面温度，进而诊断故障。因此，红外检测技术就是利用物体的红外辐射能量与其表面温度的关系实现非接触检测温度的技术，并通过温度变化测定物体内部的缺陷。
红外测温仪是最轻便、最直观、最快速和最价廉的表面测温仪器，分为红外
点温仪和红外线温仪。可用指针或数字显示。目前国内产品测温范围有0?500C 和800?1500C。美国远程红外测温仪可测100m内物体的温度，其范围为一20?
200C。
红外热成像系统是利用红外传感器、光学成像物镜和光扫描系统，非接触接收被测物体红外辐射信号，转变成电信号后放大、处理和显示。将人眼看不见的与被测物体表面热分布对应的实时热像图转变成可见的电视图像或照片。国
产便携式红外热像仪测温范围为0?150C，美国照相扫描温度计能扫描、比较、
测定并拍摄实景和温度分布曲线，测温范围达1000C。红外检测技术具有以下
优点：
（1）非接触测温，减少影响测温精度的因素和用于因距离、动态、高温、不
电气设备故障诊断汇总
电气故障诊断 一、电气设备的状态及检测技术 1、电气设备的状态 （1）正常状态：设备具备其应有的功能，没有缺陷或缺陷不明显，缺陷严重程度仍处于容限范围内。 （2）异常状态：缺陷有了进一步的发展，设备状态发生变化，性能恶化，但仍能维持工作。（3）故障状态：缺陷发展到使设备性能和功能都有所丧失的程度。 （4）事故状态：功能完全丧失，无法进行工作状态。 2、电气设备的状态检测 （1）判断设备所处的状态； （2）根据其状态决定对待的方式。 二、电气设备的现代检测技术 1、现代故障诊断技术的构成： （1）故障诊断机理的研究：（理化原因等） （2）故障诊断信息学的研究：（数据采集与分析） （3）诊断逻辑和数学原理方面的研究：（诊断与决策） 2、现代故障诊断四项技术： （1）检测技术（采集信号、参数） （2）信号处理技术（提取状态信息） （3）识别技术（分析、判断） （4）预测技术（决策和预测） 3、故障诊断与状态监测的关系 （1）工况监测：对反映设备或系统工作状态的信息进行全面监测和分析，实时掌握设备基本工作状态。 （2）状态监测：又称简易诊断，通过监测结果与设定阈值之间的对比，仅对设备运行状态作出正常、异常或故障的判断，而对故障的性质、严重程度等不予或无法进行更深入的诊断。
4、故障诊断的成功因素 （1）故障信息源 （2）诊断方法 5、故障诊断技术的发展趋势（与当代前沿科技相融合） （1）人工智能技术：人工神经网络、专家系统等； （2）前沿数学：小波分析、模糊数学、分析几何等； （3）信息融合技术：证据理论等。 6、故障诊断的关注点 （1）故障阶段：尚未发展造成事故的阶段； （2）其目的是：防患于未然； （3）作用阶段：继电保护动作之前。 三、电气设备的传统检测技术 如果把有故障的电气设备比作病人，电工就好比医生。由中医诊断学的经典四诊（望、闻、问、切），结合电气设备故障的特殊性和诊断电气故障的成功经验，电气设备的检测技术归纳为“六诊”要诀，另外引申出电气设备诊断特殊性的“九法”、“三先后”要诀。 “六诊”、“九法”、“三先后”是行之有效的电气设备诊断的思想方法和工作方法。 事物往往是千变万化的和千差万别的，电气设备出现的故障是五花八门，“六诊”、“九法”、“三先后”电气故障诊断要诀，只是一种思想方法和工作方法，切记不能死搬硬套。检修人员要善于透过现象看本质，善于抓住事物的主要矛盾。 （一）“六诊”检测法 “六诊”------口问、眼看、耳听、鼻闻、手模、表测六种诊断方法，简单地讲就是通过“问、看、听、闻、摸、测”来发现电气设备的异常情况，从而找出故障原因和故障所在的部位。前“五诊”是凭借人的感官对电气设备故障进行有的放矢的诊断，称为感官诊断，又称直观检查法。同样，由于个人的技术经验差异，诊断结果也有所不同。可以采用“多人会诊法”求得正确结论。“表测”即应用电气仪表测量某些电气参数的大小，经过与正常数值对比，来确定故障原因和部位。 （1）口问 当一台设备的电气系统发生故障后，检修人员首先要了解详细的“病情”。即向设备操作人员了解设备使用情况、设备的病历和故障发生的全过程。 如果故障发生在有关操作期间或之后，还应询问当时的操作内容以及方法、步骤。总的来讲，了解情况要尽可能详细和真实，这些往往是快速找出故障原因和部位的关键。 例如：当维修人员巡查时，操作人员反应前处理一台打水离心泵不能启动，需要及时处理。这时维修人就要询问，水罐是否有水，上班和本班是否曾经运行，具体使用情况，是否运行一段时间后停止，还是未运行就不能开启。还要询问故障历史等等。了解具体情况后，到现场进行处理就会有条理，轻松解决问题。 （2）眼看 1）看现场 根据所问到的情况，仔细查看设备外部状况或运行工况。如设备的外形、颜色有无异常，熔丝有无熔断：电气回路有无烧伤、烧焦、开路、短路，机械部分有无损坏以及开关、刀闸、按钮插接线所处位置是否正确，改过的接线有无错误，更换的元件是否相符等：还要观察信
机械设备故障诊断技术研究
题目：机械设备故障诊断技术研究 学号： 姓名： 专业： 指导教师： 2016 年 8 月 30 日
摘要 故障诊断技术对于机械设备的安全运行有着至关重要作用，一直是工程应用领域的重点和难点, 国内外已经对此问题进行了大量的研究工作。该论文介绍了机械设备故障诊断技术的基本概念，在总结研究各种诊断技术的基础上全面分析了现代故障诊断技术存在的问题, 并针对这些问题提出了故障诊断领域将来的研究方向。故障诊断是一项实用性很强的技术, 对其进行理论上的分析研究具有重要的现实意义。 关键词：机械设备故障；诊断技术；研究
第一章引言 随着现代科学技术在设备上的应用，现代设备的结构越来越复杂，功能越来越齐全，自动化程度也越来越高。由于许多无法避免的因素影响，会导致设备出现各种故障，从而降低或失去预定的功能，甚至会造成严重的以至灾难性的事故。国内外接连发生的由设备故障引起的各种空难、海难、爆炸、断裂、倒塌、毁坏、泄漏等恶性事故，造成了极大的经济损失和人员伤亡。生产过程中经常发生的设备故障事故，也会使生产过程不能正常运行或机器设备遭受损坏而造成巨大的经济损失。因此机械设备故障诊断技术在社会中的重要性越来越高，主要体现在[1]：（1）预防事故，保证人员和设备安全。 （2）推动设备维修制度的改革。维修制度从预防制度向预知制度的转变是必然的，而真正实现预知维修的基础是设备故障诊断技术的发展和成熟。 （3）提高经济效益。设备故障诊断的最终目的是避免故障的发生，使零部件的寿命得到充分发挥，延长检修周期，降低维修费用。 因此，机械设备故障诊断技术日益受到广泛重视，对机械设备故障诊断技术的研究也不断深入。但受于机械设备故障成因的复杂性和诊断技术的局限性，目前机械设备故障诊断仍存在一些问题。
故障诊断方法与应用
课程名称：故障诊断方法与应用报告题目：内圈故障诊断实验报告学生班级；研152 学生姓名： 任课教师： 学位类别：
设备故障诊断技术是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态，确定其整体或局部是正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。安装合适的传感器可以获得故障的特征信号，通过信号反映故障产生原因。滚动轴承是机械中的易损元件，据统计旋转机械的故障有30%是由轴承引起的，它的好坏对机器的工作状态影响极大。轴承的缺陷会导致机器剧烈振动和产生噪声，甚至会引起设备的损坏。滚动轴承的振动可由于外部的振源引起，也可由于轴承本身的结构特点及缺陷引起。而随着科学技术不断发展和工业化程度的不断提高，机械设备精密程度、复杂程度及自动化程度不断提高，凭个人的感观经验对机械设备进行诊断己经远远不够，因此轴承的状态检测和故障诊断是十分必要的，已经成为机械设备故障诊断技术的重要内容。滚动轴承故障监测诊断方法有很多种，它们各具特点，其中振动信号法应用最广泛。本次实验就是采用振动信号法对滚动轴承故障实验平台的滚动轴承的故障信号进行分析。
1 绪论 (1) 2 轴承内圈故障特征频率 (2) 3 时域无量纲参数分析 (2) 3.1 时域波形 (2) 3.2 傅里叶变换运算分析故障 (3) 4通过自相关、互相关、功率谱运算分析故障 (4) 4.1 自相关分析 (4) 4.2 互相关运算分析故障 (5) 4.3功率谱密度 (6) 5 Haar小波分析 (7) 5.1小波分解 (7) 5.2 小波降噪 (9)
1 绪论 随着对滚动轴承的运动学、动力学的深入研究，对于轴承振动信号中的频率成分和轴承零件的几何尺寸及缺陷类型的关系有了比较清楚的了解，加之快速傅里叶变换技术的发展。开创了用频域分析方法来检测和诊断轴承故障的新领域。其中最具代表性的有对钢球共振频率的研究，对轴承圈自由共振频率的研究。本文主要着重于对滚动轴承内圈磨损的故障研究，主要研究方法为傅里叶变换，功率谱，自相关以及互相关，小波理论。 滚动轴承在运行过程中可能会因为各种原因出现故障，如安装不当、异物入侵、润滑不良、腐蚀和剥落等都会导致轴承出现故障。安装不当会导致轴承不对中，使得轴承在运行中，产生一种附加弯矩，给轴承增加附加载荷，形成附加激励，引起几组强烈振动，严重时会导致转子严重磨损、轴弯曲、联轴器和轴承断裂等严重后果。即使轴承安装正确，在长期的运行中，由于异物的入侵或则负荷的作用下，接触面会出现不同程度的金属剥落、裂痕等现象，进而导致旋转部件与故障区域接触时产生强烈振动。本次实验主要针对潜在危害很大的裂痕故障信号进行分析研究。滚动轴承在出现裂痕故障后，随着轴承的旋转，由于旋转部件与裂痕周期性的碰撞会产生周期性的冲击信号，且周期可以通过轴承结构计算得出。图1.1所示为滚动轴承基本结构。 图1.1 滚动轴承基本结构 d：滚动体直径 D：轴承节径（滚动体所在圆的直径） R：内圈直径 i R：外圈直径 o ：接触角（滚动体受力方向与轴承径向平面的夹角） Z：滚动体个数
机械故障诊断技术课后复习资料
机械故障诊断技术 （第二版张建）课后答案 第一章 1、故障诊断的基础是建立在能量耗散的原理上的。 2、机械故障诊断的基本方法课按不同观点来分类，目前流行的分类方法有两种：一是按机械故障诊断方法的难易程度分类，可分为简易诊断法和精密诊断法；二是按机械故障诊断的测试手段来分类，主要分为直接观察法、振动噪声测定法、无损检测法、磨损残余物测定法、机器性能参数测定法。 3、设备运行过程中的盆浴曲线是指什么？ 答：指设备维修工程中根据统计得出一般机械设备劣化进程的规律曲线（曲线的形状类似浴盆的剖面线） 4、机械故障诊断包括哪几个方面内容？ 答：（1）运行状态的检测根据机械设备在运行时产生的信息判断设备是否运行正常，其目的是为了早期发现设备故障的苗头。 （2）设备运行状态的趋势预报在状态检测的基础上进一步对设备 运行状态的发展趋势进行预测，其目的是为了预知设备劣化的速度，以便生 产安排和维修计划提前做好准备。 （3）故障类型、程度、部位、原因的确定最重要的是设备类型的确定，它是在状态检测的基础上，确定当机器已经处于异常状态时所需进一步解决的问题，其目的是为了最后诊断决策提供依据。 5、请叙述机械设备的故障诊断技术的意义？ 答：设备诊断技术是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态，确定其整体或局部是正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。机械设备的故障诊断可以保证整个企业的生产系统设备的运行，减少经济损失，还可以减少某些关键机床设备因故障存在而导致加工质量降低，保证整个机器产品质量。 6、劣化曲线沿横、纵轴分别分成的三个区间分别是什么，代表什么意义？ 答：横轴包括1、磨合期 2、正常使用期 3、耗损期纵轴包括1、绿区（故障率最低，表示机器处于良好状态）2、黄区（故障率有抬高的趋势，表示机器
常用简易的设备故障诊断方法
常用简易的设备故障诊 断方法 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
常用简易的设备故障诊断方法 常用的简易状态监测方法主要有听诊法、触测法和观察法等。 1、听诊法 设备正常运转时，伴随发生的声响总是具有一定的音律和节奏。只要熟悉和掌握这些正常的音律和节奏，通过人的听觉功能就能对比出设备是否出现了重、杂、怪、乱的异常噪声，判断设备内部出现的松动、撞击、不平衡等隐患。用手锤敲打零件，听其是否发生破裂杂声，可判断有无裂纹产生，用听诊法对滚动轴承工作状态进行监测的常用工具是木柄螺丝刀，也可以使用外径为φ20mm左右的硬塑料管。 （1）滚动轴承正常工作状态的声响特点 滚动轴承处于正常工作状态时，运转平稳、轻快、无停滞现象，发出的声响和谐而无杂音，可听到均匀而连续的“哗哗”声，或者较低的“轰轰”声。噪声的强度不大。异常声响所反映的轴承故障锥入度大一点的新润滑脂。 （2）轴承在连续的“哗哗”声中发出均匀的周期性的“嗬罗”声。这种声音是由于滚动体和内外圈滚道出现伤痕、沟槽、锈蚀斑而引起的。声响的周期与轴承的转速成正比。应对轴承进行更换。 （3）轴承发出不连续的“梗梗”声。这种声音是由于保持架或者内外圈破裂而引起的。必须立即停机更换轴承。 （4）轴承发出不规律、不均匀“嚓嚓”声。这种声音是由于轴承内落入铁屑、砂粒等杂质而引起的。声响强度较小，与转速没有联系。应对轴承进行清洗，重新加脂或换油。
（5）轴承发出连续而不规则的“沙沙”声。这种声音一般与轴承的内圈与轴配合过松或者外圈与轴承孔配合过松有关系，声响强度较大。应对轴承的配合关系进行检查，发现问题及时修理。 （6）轴承发出连续刺耳啸叫声。这种声音是由于轴承润滑不良，缺油造成了干摩擦，或者滚动体局部接触过紧，如内外圈滚道偏斜，轴承内外圈配合过紧等情况而引起的。应及时对轴承进行检查找出问题，对症处理。 电子听诊器是一种振动加速度传感器。它将设备振动状况转换成电信号并进行放大，工人用耳机监听运行设备的振动声响，以实现对声音的定性测量。通过测量同一测点、不同时期、相同转速、相同工况下的信号，并进行对比，来判断设备是否存在故障。当耳机出现清脆尖细的噪声时，说明振动频率较高，一般是尺寸相对较小的、强度相对较高的零件发生局部缺陷或微小裂纹。当耳机传出混浊低沉的噪声时，说明振动频率较低，一般是尺寸相对较大的、强度相对较低的零件发生较大的裂纹或缺陷。当耳机传出的噪声比平时增强时，说明故障正在发展，声音越大，故障越严重。当耳机传出的噪声是杂乱无规律地间歇出现时，说明有零件或部件发生了松动。 2、触测法 用人手的触觉可以监测设备的温度、振动及间隙的变化情况。人手上的神经纤维对温度比较敏感，可以比较准确地分辨出80℃以内的温度。当机件温度在0℃左右时，手感冰凉，若触摸时间较长会产生刺骨痛感。10℃左右时，手感较凉，但一般能忍受。20℃左右时，手感稍凉，随着接触时间延长，手感渐温。30℃左右时，手感微温，有舒适感。40℃左右时，手感较热，有微烫感觉。50℃左右时，手感较烫，若用掌心按的时间较长，会有汗感。60℃左右
设备故障诊断技术说明
设备故障诊断技术简介
上海华阳检测仪器有限公司 Shanghai Huayang MeasuringInstruments Co., Ltd 目录 设备故障诊断技术定义
-----------------------------------------------（ 3）一．设备维修制度的进展-----------------------------------------------（ 4）二．检测参数类型-------------------------------------------------------（ 5） 三．振动检测中位移、速度和加速度参数的选择-----------------------------（ 5） 四．测点选择原则------------------------------------------------------（ 6） 五．测点编号原则------------------------------------------------------（ 7） 六．评判标准----------------------------------------------------------（ 7） 七．测量方向及代号----------------------------------------------------
（10） 八．搜集和掌握有关的知识和资料----------------------------------------（10） 九．故障分析与诊断----------------------------------------------------（11） 十．常见故障的识不----------------------------------------------------（14） 1．不平衡------------------------------------------------------------（14） 2．不对中------------------------------------------------------------（14） 3．机械松动----------------------------------------------------------（15） 4. 转子或轴裂纹
故障诊断技术发展现状
安全检测与故障诊断 题目：故障诊断技术发展现状 导师：魏秀琨 学生姓名：刘典 学号：14114263
目录 1 引言 (3) 2 故障诊断的研究现状 (3) 1.1基于物理和化学分析的诊断方法 (3) 1.2基于信号处理的诊断方法对 (3) 1.3基于模型的诊断方法 (3) 1.4基于人工智能的诊断方法 (4) 2故障诊断研究存在的问题 (6) 2.1故障分辨率不高 (7) 2.2信息来源不充分 (7) 2.3自动获取知识能力差 (7) 2.4知识结合能力差 (7) 2.5对不确定知识的处理能力差 (7) 3发展方向 (8) 3.1多源信息的融合 (8) 3.2经验知识与原理知识紧密结合 (8) 3.3混合智能故障诊断技术研究 (9) 3.4基于物联网的远程协作诊断技术研究 (9) 4发展方向 (9)
1 引言 故障可以定义为系统至少有一个特性或参数偏离正常的范围，难于完成系统预期功能的行为。故障诊断技术是一种通过监测设备的状态参数，发现设备的异常情况，分析设备的故障原因，并预测预报设备未来状态的技术，其宗旨是运用当代一切科技的新成就发现设备的隐患，以达到对设备事故防患于未然的目的，是控制领域的一个热点研究方向。它包括故障检测、故障分离和故障辨识。故障诊断能够定位故障并判断故障的类型及发生时刻，进一步分析后可确定故障的程度。故障检测与诊断技术涉及多个学科，包括信号处理、模式识别、人工智能、神经网络、计算机工程、现代控制理论和模糊数学等，并应用了多种新的理论和算法。 2 故障诊断的研究现状 1.1基于物理和化学分析的诊断方法 通过观察故障设备运行过程中的物理、化学状态来进行故障诊断，分析其声、光、气味及温度的变化，再与正常状态进行比较，凭借经验来判断设备是否故障。如对柴油机常见的诊断方法有油液分析法，运用铁谱、光谱等分析方法，分析油液中金属磨粒的大小、组成及含量来判断发动机磨损情况。对柴油机排出的尾气(包含有NOX，COX 等气体) 进行化学成分分析，即可判断出柴油机的工作状态。 1.2基于信号处理的诊断方法对 故障设备工作状态下的信号进行诊断，当超出一定的范围即判断出现了故障。信号处理的对象主要包括时域、频域以及峰值等指标。运用相关分析、频域及小波分析等信号分析方法，提取方差、幅值和频率等特征值，从而检测出故障。如在发动机故障领域中常用的检测信号是振动信号和转速波动信号。如以现代检测技术、信号处理及模式识别为基础，在频域范围内，进行快速傅里叶变换分析等方法，描述故障特征的特征值，通过采集到的发动机振动信号，确定了试验测量位置，利用加速传感器、高速采集卡等采集了发动机的振动信号，并根据小波包技术，提取了发动机故障信号的特征值。该诊断方法的缺点在于只能对单个或者少数的振动部件进行分析和诊断。而发动机振动源很多，用这种方法有一定的局限性。 1.3基于模型的诊断方法 基于模型的诊断方法，是在建立诊断对象数学模型的基础上，根据模型获得的预测形态和所测量的形态之间的差异，计算出最小冲突集即为诊断系统的最小诊断。其中，最小诊断就是关于故障元件的假设，基于模型的诊断方法具有不依赖于被诊断系统的诊断实例和经验。将系统的模型和实际系统冗余运行，通过对比产生残差信号，可有效的剔除控制信号对
机械故障诊断考试题目
机械故障诊断考试--题库 （部分内容可变为填空题） 第一章： 1、试分析一般机械设备的劣化进程。 答：1）早期故障期 阶段特点：开始故障率高，随着运转时间的增加，故障率很快减小，且恒定。 早期故障率高的原因在于：设计疏忽，制造、安装的缺陷，操作使用差错。 2）偶发故障期 阶段特点：故障率恒定且最低，为产品的最佳工作期。 故障原因：主要是使用不当、操作失误或其它意外原因。 3）耗损故障期 阶段特点：故障率再度快速上升。 故障原因：零件的正常磨损、化学腐蚀、物理性质变化以及材料的疲劳等老化过程。 2、根据机械故障诊断测试手段的不同，机械故障诊断的方法有哪些？ 答：1′直接观察法－传统的直接观察法如“听、摸、看、闻”是最早的诊断方法，并一直沿用到现在，在一些情况下仍然十分有效。 2′振动噪声测定法－机械设备在动态下(包括正常和异常状态)都会产生振动和噪声。进一步的研究还表明，振动和噪声的强弱及其包含的主要频率成分和故障的类型、程度、部位和原因等有着密切的联系。 3′无损检验－无损检验是一种从材料和产品的无损检验技术中发展起来的方法 4′磨损残余物测定法（污染诊断法 5′机器性能参数测定法－机器的性能参数主要包括显示机器主要功能的一些数据 3、设备维修制度有哪几种？试对各种制度进行简要说明。 答：1o事后维修 特点是“不坏不修，坏了才修”，现仍用于大批量的非重要设备。 2o预防维修（定期维修） 在规定时间基础上执行的周期性维修 3o预知维修 在状态监测的基础上，根据设备运行实际劣化的程度决定维修时间和规 模。预知维修既避免了“过剩维修”，又防止了“维修不足”；既减少了 材料消耗和维修工作量，又避免了因修理不当而引起的人为故障，从而 保证了设备的可靠性和使用有效性。 第二章： 1、什么是故障机理？ 答：机械故障的内因，即导致故障的物理、化学或机械过程，称为故障机理。 2、什么是机械的可靠性？机械可靠性的数量指标有哪两个？他们之间互为什么关系？
(企业诊断)设备故障诊断与维修最全版
（企业诊断）设备故障诊断 与维修
《设备故障诊断和维修》学习提纲 第壹章绪论 掌握设备故障诊断的意义、目的、任务及其发展概况，熟悉设备故障诊断的概念、意义和目的，熟悉状态监测和故障诊断的任务，了解设备故障诊断技术的发展概况。 1、设备诊断技术、修复技术和润滑技术已列为我国设备管理和维修工作的三项基 础技术。 2、设备故障诊断是指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，且预测、预报设备未来的状态，从而找出对策的壹门技术。 3、设备故障诊断既要保证设备的安全可靠运行，又要获取更大的经济效益和社会效益。 4、设备故障诊断的任务是监视设备的状态，判断其是否正常；预测和诊断设备的故障且消除故障；指导设备的管理和维修。 5、设备故障诊断技术的发展历程：感性阶段→量化阶段→诊断阶段（故障诊断技术真正作为壹门学科）→人工智能和网络化阶段（发展方向）。 第二章设备故障诊断的基本概念 了解设备故障诊断的壹些基本概念和基本方法，明确设备故障诊断的重要目标——状态维修。要求掌握设备和设备故障的基本概念，全面、深入了解设备故障的概念、原因、机理、类型、模式、特性、分析及管理；了解设备故障诊断的基本方法和分类；熟知设备维修方式的发展和状态维修，认识设备故障诊断技术和状态维修的“因果”关系。 1、从系统论的观点，设备是由有限个“元素”，通过元素之间的“联系”，按照壹定的规律聚合而构成的。 2、设备的故障，是指系统的构造处于不正常状态，且可导致设备相应的功能失调，致使设 备相应行为（输出）超过允许范围，这种不正常状态称为故障状态。
3、理解故障原因、故障机理、故障模式、故障分析等概念。设备故障具有层次性、传播性、 放射性、相关性、延时性、不确定性等基本特性。 4、对故障进行分类的目的是为了弄清不同的故障性质，从而采取相应的诊断方法 5、设备故障诊断的基本方法包括传统的故障诊断方法、故障的智能诊断方法和故障诊断的 数学方法。 6、设备故障诊断的分类根据诊断对象、诊断参数、诊断的目的和要求、诊断方法的完善程 度等不同能够有各种分类方法。 7、我国的维修体制也在发生着深刻而巨大的变化，已从早期的事后维修和实施多年的定期 预防维修开始进入现代的预知性的视情（状态）维修。 8、实施设备状态维修的指导思想。 第三章设备故障诊断的技术基础 掌握设备故障诊断特别是振动诊断的技术基础，要求熟悉设备故障诊断技术的内容，掌握设备故障信息获取和检测方法的框架知识，了解设备故障常用的三种评定标准及相对判断标准的制定方法，熟悉故障诊断中的信号处理。掌握傅里叶变换在故障诊断中的应用。 1、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 为信息采集、信号处理、状态识别、诊断决策。 2、设备故障信息的获取方法包括直接观测法、参数测定法、磨损残渣测定法及设备性能 指标的测定。 3、设备故障的检测方法包括振动和噪声的故障检测、材料裂纹及缺陷损伤的故障检测、 设备零部件材料的磨损及腐蚀故障检测及工艺参数变化引起的故障检测。 4、设备故障的评定标准常用的有三种判断标准，即绝对判断标准、相对判断标准以及类 比判断标准。可用平均法制定相对判断标准。
机械故障诊断技术的现状及发展趋势
机械故障诊断技术的现状及发展趋势 摘要：随着机械行业的不断发展，机械故障诊断的研究也不断提出新的要求，进20年来，国内外的故障诊断技术得到了突飞猛进的发展，对机械故障诊断的发展现状进行了详细的论述，并对其发展趋势进行了展望。 关键词：故障诊断；现状；发展趋势 引言 机械故障诊断技术作为一门新兴的科学，自二十世纪六七十年代以来已经取得了突飞猛进的发展，尤其是计算机技术的应用，使其达到了智能化阶段，现在，机械故障诊断技术在工业生产中起着越来越重要的作用，生产实践已经证明开展故障诊断与状态预测技术研究其重要的现实意义。 我国的故障诊断技术在理论研究方面，紧跟国外发展的脚步，在实践应用上还是基本锣鼓后语国外的发展。在我国，故障诊断的研究与生产实际联系不是很紧密，研究人员往往缺乏现场故障诊断的经验，研究的系统与实际情况相差甚远，往往是从高等院校或者科研部门开始，在进行到个别企业，而国外的发展则是从现场发现问题进而反应到高等院校或者科研单位，是的研究有的放矢。 记过近二十年的努力，我国自己开发的故障诊断系统已趋于成熟，在工业生产中得到了广泛应用。但一些新的方法和原理的出现，使得故障诊断技术的研究不断向前发展，正逐步走向准确、方便、及时的轨道上来。 1.故障诊断的含义及其现状 故障诊断技术是一门了解和掌握设备运行过程中的状态，进而确定其整体或者局部是否正常，以便早期发现故障、查明原因，并掌握故障发展趋势的技术。其目的是避免故障的发生，最大限度的提高机械地使用效率。 1.1设备诊断技术的研究内容主要包括以下三个环节： （1）特征信号的采集：这一过程属于准备阶段，主要用一些仪器测取被测仪器的有关特征值，如速度、湿度、噪音、压力、流量等。 现在信号的采集主要用传感器，在这一阶段的主要研究基于各种原理的传感技术，目标是能在各种环境中得到高可靠、高稳定的传感测试信号。国内传感器类型：电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和湿度传感器等；最近开发的传感技术有光导纤维、激光、声发射等。（2）信号的提取与处理：从采集到的信号中提取与设备故障有关的特征信息，与正常信息只进行对比，这一步就可以称之为状态检测。目前，小波分析在这方面得到广泛应用，尤其是在旋转机械的轴承故障诊断中。基于相空间重构的GMD数据处理方法也刚刚开始研究，此方法对处理一些复杂机械的非线性振动，从而进一步预测故障的发展趋势非常有效。（3）判断故障种类：从上一步的结果中运用各种经验和知识，对设备的状态进行识别，进而做出维修决策。这一步关键是研究系统参数识别和诊断中相关的实用技术，探讨多传感器优化配置问题，发展信息融合技术、模糊诊断、神经网络、小波变换、专家系统等在设备故障诊断中的应用。 1.2故障诊断及时的发展历程· 故障诊断技术的大致三个阶段： （1）事后维修阶段；（2）预防维修阶段；（3）预知维修阶段。现在基本处于预知维修阶段，预知维修的关键在于对设备运行状态进行连续监测或周期检测，提取特征信号，通过对历史数据的分析来预测设备的发展趋势。 1.3故障诊断的发展现状 目前，国内检测技术的研究主要集中在以下几个方面：
(完整版)《设备故障诊断-沈庆根》知识点汇总
1.1.设备故障诊断的含义 设备故障诊断是指应用现代测试分析手段和诊断理论方法，对运行中的机械设备出现故障的机理、原因、部位和故障程度进行识别和诊断，并且根据诊断结论，确定设备的维修方案和防范措施。 1.2.设备故障诊断的过程 信号采集→信号处理→故障诊断→诊断决策→故障防治与控制 1.3.设备故障诊断的特性 多样性、层次性、多因素相关性、延时性、不确定性 1.4.三种维修制度 事后维修（故障维修）、定期维修（计划维修）、状态监测维修（预知性维修） 1.5设备故障的类型有哪些 ①结构损伤性故障（裂纹、磨损、腐蚀、变形、断裂、剥落和烧伤） ②运动状态劣化性故障（机械位置不良、刚性不足、摩擦、流体激振、非线性的谐波共振） 1.6设备故障诊断的功能 ①不停机不拆卸的状态下检测 ②可预测设备的可靠性程度 ③确定故障来源，提出整改措施 1.7.设备状态监测与故障诊断的技术和方法 振动信号监测诊断技术（普遍性、信息量丰富、易处理与分析） 声信号监测诊断技术（声音监听法、频谱分析法、声强法） 温度信号监测诊断技术 润滑油的分析诊断技术 其他无损检测诊断技术 1.8.设备故障状态的识别方法 信息比较诊断法、参数变化诊断法、模拟试验诊断法、函数诊断法、故障树分析诊断法、模糊诊断法、神经网络诊断法、专家系统 2.1信号的含义和分类 信号是表征客观事物状态或行为信息的载体 分类：确定性信号与非确定性信号；连续信号和离散信号；能量信号和功率信号；时限与频限信号 2.2.信号时域分解 直流分量和交流分量 脉冲分量 实部分量和虚部分量 正交函数分量 2.3.信号的时域统计 均值 均方值 方差
2.4.时域相关分析 相关系数： 2.5.频谱分析法 利用傅里叶变换的方法对振动的信号进行分解，并按频率顺序展开，使其成为频率的函数，进而在频率域中对信号进行研究和处理的一种过程，称为频谱分析 2.6.振动监测的基本参数振幅、频率、相位 2.7.旋转机械常用的振动信号处理图形 轴心轨迹：轴颈中心相对于轴承座在轴线垂直平面内的运动轨迹 转子振型：转子轴线上各点的振动位移所连成的一条空间曲线 轴颈涡动中心位置：在滑动轴承中，轴颈中心在激扰力作用下是绕着某一中心点运动的 波特图：描述转子振幅和相位随转速变化的关系曲线，纵坐标为振幅和相位，横坐标为转子的转速或转速频率 极坐标图：把转子的振幅与相位随转速的变化关系用极坐标的形式表示出来（直观，方便，清晰，抗干扰） 三维坐标图（级联图、瀑布图）：随转速上升，机械振动的基础幅指上升 阶比谱分析：将频谱图上横坐标的每个频率值除以某个参考频率值（读数清晰、周期采样、精度高） 3.1旋转机械的故障类型有哪些 ①转自不平衡②转子不对中③滑动轴承故障④转子摩擦⑤浮动环密封故障 3.2转子不平衡的概念 转子受材料质量、加工、装配以及运行中多种因素的影响，其质量中心和旋转中心线中间存在一定量的偏心距，使得转子在工作时形成周期性的离心力干扰，在轴承上产生动载荷，从而引起机器振动的现象 不平衡产生的离心力大小 3.3转子不平衡振动的故障特征 ①不平衡故障主要引起转子或轴承径向振动，在转子径向测点上得到的频谱图，转速频率成分具有突出的峰值 ②单纯的不平衡振动，转速频率的高次谐波幅值很低，因此在时域上的波形是一个正弦波 ③转子的轴心轨迹形状基本上为一个圆或者椭圆，这意味着置于转轴同一截面上相互垂直的两个探头，其信号相位差接近90° ④转子的进动方向为同步正进动 ⑤除了悬臂转子外，对于普通两端支撑的转子，不平衡在轴向上的振幅一般不明显 ⑥转子振幅对转速变化很敏感，转速下降，振幅将明显下降 3.4转子不平衡振动的原因 ①固有质量不平衡（设计错误、材料缺陷、加工与装配误差、动平衡方法不正确） ②转子运行中的不平衡（转子弯曲、转子平衡状态破坏） 3.5怎样区别转子弯曲不平衡和质量不平衡 ①振幅随转速的变化：质量不平衡与转速之间按照固定的关系式变化，弯曲的没有
设备故障诊断原理技术及应用
设备故障诊断原理技术及应用 机械设备故障诊断技术随着近十多年来国际上电子计算机技术、现代测量技术和信号处理技术的迅速发展而发展起来,是一门了解和掌握机械设备在使用过程中的状态,确定其整体或局部是否正常,早期发现故障及原因,并预报故障发展趋势的技术。 1.机械设备故障诊断的发展过程 设备故障诊断是指在一定工作环境下,根据机械设备运行过程中产生的各种信息判别机械设备是正常运行还是发生了异常现象,并判定产生故障的原因和部位,以及预测、预报设备状态的技术,故障诊断的实质就是状态的识别。 诊断过程主要有3 个步骤: ①检测设备状态的特征信号; ②从所检测的特征信号中提取征兆; ③故障的模式识别。其大致经历以下3 个阶段: ①基于故障事件原故障诊断阶段,主要缺点是事后检查,不能防止故障造成的损失; ②基于故障预防的故障诊断阶段; ③基于故障预测的故障诊断阶段,它是以信号采集与处理为中心,多层次、多角度地利用各种信息对机械设备的状态进行评估,针对不同的设备采取不同的措施。 2.开展故障诊断技术研究的意义 应用故障诊断技术对机械设备进行监测和诊断,可以及时发现机器的故障和预防设备恶性事故的发生,从而避免人员的伤亡、环境的污染和巨大的经济损失。应用
故障诊断技术可以找出生产设备中的事故隐患,从而对机械设备和工艺进行改造以 消除事故隐患。状态监测及故障诊断技术最重要的意义在于改革设备维修制度,现在多数工厂的维修制度是定期检修,造成很大的浪费。由于诊断技术能诊断和预报设备的故障,因此在设备正常运转没有故障时可以不停车,在发现故障前兆时能及时停车。按诊断出故障的性质和部位,可以有目的地进行检修,这就是预知维修—现代化维修 技术。把定期维修改变为预知维修,不但节约了大量的维修费用,而且,由于减少了许多不必要的维修时间,而大大增加了机器设备正常运转时间,大幅度地提高生产率,产生巨大的经济效益。因此,机械状态监测与故障诊断技术对发展国民经济有相当重要的作用。 3.机械故障诊断的研究现状 机械故障诊断作为一门新兴的综合性边缘学科,经过30 多年的发展,己初步形成了比较完整的科学体系。就其技术手段而言,已逐步形成以振动诊断、油样分析、温度监测和无损探伤为主,其他技术或方面为辅的局面。这其中又以振动诊断涉及的领域最广、理论基础最为雄厚、研究得最具生机与活力。目前,对振动信号采集来说, 计算机技术足以胜任各种场合的需要。在振动信号的分析处理方面,除了经典的统计分析、时频域分析、时序模型分析、参数辨识外,近来又发展了频率细化技术、倒谱分析、共振解调分析、三维全息谱分析、轴心轨迹分析以及基于非平稳信号假设的短时傅立叶变换、Wign2er 分布和小波变换等。就诊断方法而言,除了单一参数、 单一故障的技术诊断外,目前多变量、多故障的综合诊断已经兴起。 人工智能的研究成果为机械故障诊断注入了新的活力,故障诊断的专家系统不
故障诊断技术研究及其应用
故障诊断技术研究及其应用 1 引言 以故障为研究对象是新一代系统可靠性理论研究的重要特色，也是过程系统自动化技术从实验室走向工程的重要一环。最近二十多年来，以故障检测、故障定位、故障分离、故障辨识、故障模式识别、故障决策和容错处理为主要内容的故障诊断与处理技术，已成为机械设备维护、控制系统系统可靠性研究、复杂系统系统自动化、遥科学、复杂过程的异变分析、工程监控和容错信号处理等领域重点关注和广泛研究的问题。 诊断(Diagnostics)一词源于希腊文，含义为鉴别与判断，是指在对各种迹象和症状进行综合分析的基础上对研究对象及其所处状态进行鉴别和判断的一项技术活动[1]。故障诊断学则是专门以考察和判断对象或系统是否存在缺陷或其运行过程中是否出现异常现象为主要研究对象的一门综合性技术学科。它是诊断技术与具体工程学科相结合的产物，是一门新兴交叉学科。故障诊断与处理技术，作为一门新兴技术学科，可划分为如下三个不同的研究层次： (1) 以设备或部件为研究对象，重点分析和诊断设备的缺陷、部件的缺损或机械运转失灵，这通常属于设备故障诊断的研究范畴； (2) 以系统为研究对象，重点检测和分析系统的功能不完善、功能异常或不能够完成预期功能，这属于系统故障检测与诊断的研究范畴； (3) 以系统运行过程为研究对象，考察运行过程出现的异常变化或系统状态的非预期改变，这属于过程故障诊断的研究范畴。 概而言之，故障诊断研究的是对象故障或其功能异常、动作失败等问题，寻求发现故障和甄别故障的理论与方法。无论是设备故障诊断、系统故障诊断还是过程故障诊断，都有着广泛的研究对象、实在的问题背景和丰富的研究内容。本文将从故障诊断与处理技术的研究内容、典型方法和应用情况等三个方面，对故障诊断及相关技术的发展状况做一综述，同时简要指出本研究方向的若干前沿。 2 故障诊断与处理的主要研究内容 故障诊断与处理是一项系统工程，它包括故障分析、故障建模、故障检测、故障推断、故障决策和故障处理等五个方面的研究内容。 2.1 故障分析 故障是对象或系统的病态或非常态。要诊断故障，首先必须对故障与带故障的设备、系统、过程都有细致分析和深入研究，明确可能产生故障的环节，故障传播途径，了解故障的典型形式、表现方式、典型特征以及故障频度或发生几率，结合对象的物理背景了解故障产生的机理、故障关联性和故障危害性。 常用的故障分析方法有对象和故障环节的机理分析法、模拟法、数值仿真或系统仿真法和借助数学模型的理论分析法等。 2.2 故障建模 模型分析是现代分析的基本方法，对复杂对象的故障诊断同样具有重要应用价值。为了定量或定性地分析故障、诊断故障和处理故障，建立故障的模型和带故障对象的模型是十分
智能故障诊断技术知识总结
智能故障诊断技术知识总结 一、绪论 □智能： ■智能的概念 智能是指能随、外部条件的变化，具有运用知识解决问题和确定正确行为的能力。 ■低级智能和高级智能的概念 低级智能——感知环境、做出决策和控制行为 高级智能——不仅具有感知能力，更重要的是具有学习、分析、比较和推理能力， 能根据复杂环境变化做出正确决策和适应环境变化 ■智能的三要素及其含义 三个基本要素：推理、学习、联想 推理——从一个或几个已知的判断（前提），逻辑地推断出一个新判断（结论）的思维形式 学习——根据环境变化，动态地改变知识结构 联想——通过与其它知识的联系，能正确地认识客观事物和解决实际问题 □故障： ■故障的概念 故障是指设备在规定条件下不能完成其规定功能的一种状态。可分为以下几种情况： 1.设备在规定的条件下丧失功能； 2.设备的某些性能参数达不到设计要求，超出允许围； 3.设备的某些零部件发生磨损、断裂、损坏等，致使设备不能正常工作； 4.设备工作失灵，或发生结构性破坏，导致严重事故甚至灾难性事故。 ■故障的性质及其理解 1层次性——系统是有层次的，故障的产生对应于系统的不同层次表现出层次性。 一般可分为系统级、子系统级、部件级、元件级等多个层次；高层故 障可由低层故障引起，而低层故障必定引起高层故障。诊断时可采用 层次诊断模型和诊断策略。 2相关性——故障一般不会孤立存在，它们之间通常相互依存和相互影响，如系统 故障常常由相关联的子系统传播所致。表现为，一种故障可能对应多 种征兆，而一种征兆可能对应多种故障。这种故障与征兆间的复杂关 系导致了故障诊断的困难。 3随机性——故障的发生常常是一个与时间相关的随机过程，突发性故障的出现通 常都没有规律性，再加上某些信息的模糊性和不确定性，就构成了故 障的随机性。 4可预测性——设备大部分故障在出现之前通常有一定先兆，只要及时捕捉这些征 兆信息，就可以对故障进行预测和防。 □故障诊断： ■故障诊断的概念 故障诊断就是对设备运行状态和异常情况做出判断。具体说来，就是在设备没有发 生故障之前，要对设备的运行状态进行预测和预报；在设备发生故障之后，要对故 障的原因、部位、类型、程度等做出判断；并进行维修决策。 ■故障诊断的实质及其理解 故障诊断的实质——模式识别（分类）问题
常用简易的设备故障诊断方法
常用简易的设备故障诊断 方法 Prepared on 22 November 2020
常用简易的设备故障诊断方法 常用的简易状态监测方法主要有听诊法、触测法和观察法等。 1、听诊法 设备正常运转时，伴随发生的声响总是具有一定的音律和节奏。只要熟悉和掌握这些正常的音律和节奏，通过人的听觉功能就能对比出设备是否出现了重、杂、怪、乱的异常噪声，判断设备内部出现的松动、撞击、不平衡等隐患。用手锤敲打零件，听其是否发生破裂杂声，可判断有无裂纹产生，用听诊法对滚动轴承工作状态进行监测的常用工具是木柄螺丝刀，也可以使用外径为φ20mm左右的硬塑料管。 （1）滚动轴承正常工作状态的声响特点 滚动轴承处于正常工作状态时，运转平稳、轻快、无停滞现象，发出的声响和谐而无杂音，可听到均匀而连续的“哗哗”声，或者较低的“轰轰”声。噪声的强度不大。异常声响所反映的轴承故障锥入度大一点的新润滑脂。 （2）轴承在连续的“哗哗”声中发出均匀的周期性的“嗬罗”声。这种声音是由于滚动体和内外圈滚道出现伤痕、沟槽、锈蚀斑而引起的。声响的周期与轴承的转速成正比。应对轴承进行更换。 （3）轴承发出不连续的“梗梗”声。这种声音是由于保持架或者内外圈破裂而引起的。必须立即停机更换轴承。 （4）轴承发出不规律、不均匀“嚓嚓”声。这种声音是由于轴承内落入铁屑、砂粒等杂质而引起的。声响强度较小，与转速没有联系。应对轴承进行清洗，重新加脂或换油。
（5）轴承发出连续而不规则的“沙沙”声。这种声音一般与轴承的内圈与轴配合过松或者外圈与轴承孔配合过松有关系，声响强度较大。应对轴承的配合关系进行检查，发现问题及时修理。 （6）轴承发出连续刺耳啸叫声。这种声音是由于轴承润滑不良，缺油造成了干摩擦，或者滚动体局部接触过紧，如内外圈滚道偏斜，轴承内外圈配合过紧等情况而引起的。应及时对轴承进行检查找出问题，对症处理。 电子听诊器是一种振动加速度传感器。它将设备振动状况转换成电信号并进行放大，工人用耳机监听运行设备的振动声响，以实现对声音的定性测量。通过测量同一测点、不同时期、相同转速、相同工况下的信号，并进行对比，来判断设备是否存在故障。当耳机出现清脆尖细的噪声时，说明振动频率较高，一般是尺寸相对较小的、强度相对较高的零件发生局部缺陷或微小裂纹。当耳机传出混浊低沉的噪声时，说明振动频率较低，一般是尺寸相对较大的、强度相对较低的零件发生较大的裂纹或缺陷。当耳机传出的噪声比平时增强时，说明故障正在发展，声音越大，故障越严重。当耳机传出的噪声是杂乱无规律地间歇出现时，说明有零件或部件发生了松动。 2、触测法 用人手的触觉可以监测设备的温度、振动及间隙的变化情况。人手上的神经纤维对温度比较敏感，可以比较准确地分辨出80℃以内的温度。当机件温度在0℃左右时，手感冰凉，若触摸时间较长会产生刺骨痛感。10℃左右时，手感较凉，但一般能忍受。20℃左右时，手感稍凉，随着接触时间延长，手感渐温。30℃左右时，手感微温，有舒适感。40℃左右时，手感较热，有微烫感觉。50℃左右时，手感较烫，若用掌心按的时间较长，会有汗感。60℃左右
故障诊断技术发展历史(最新版)
故障诊断技术发展历史 故障诊断(FD)始于(机械)设备故障诊断，其全名是状态监测与故障诊断(CMFD)。它包含两方面内容：一是对设备的运行状态进行监测；二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。设备故障诊断是随设备管理和设备维修发展起来的。欧洲各国在欧洲维修团体联盟(FENMS)推动下，主要以英国倡导的设备综合工程学为指导；美国以后勤学(Logistics)为指导；日本吸收二者特点，提出了全员生产维修(TPM)的观点。美国自1961年开始执行阿波罗计划后，出现一系列因设备故障造成的事故，导致1967年在美国宇航局(NASA)倡导下，由美国海军研究室(ONR)主持成立了美国机械故障预防小组(MFPG)，并积极从事技术诊断的开发。 美国诊断技术在航空、航天、军事、核能等尖端部门仍处于世界领先地位。英国在60～70年代，以Collacott为首的英国机器保健和状态监测协会(MHMG & CMA)最先开始研究故障诊断技术。英国在摩擦磨损、汽车和飞机发电机监测和诊断方面具领先地位。日本的新日铁自1971年开发诊断技术，1976年达到实用化。日本诊断技术在钢铁、化工和铁路等部门处领先地位。我国在故障诊断技术方面起步较晚，1979年才初步接触设备诊断技术。目前我国诊断技术在化工、冶金、电力等行业应用较好。故障诊断技术经过30多年的研究与发展，已应用于飞机自动驾驶、人造卫星、航天飞机、核反应堆、汽轮发电机组、大型电网系统、石油化工过程和设备、飞机和船舶发动机、汽车、冶金设备、矿山设备和机床等领域。 故障诊断的主要理论和方法 故障诊断技术已有30多年的发展历史，但作为一门综合性新学科——故障诊断学——还是近些年发展起来的。从不同的角度出发有多种故障诊断分类方法，这些方法各有特点。从学科整体可归纳以下理论和方法。 (1)基于机理研究的诊断理论和方法从动力学角度出发研究故障原因及其状态效应。针对不同机械设备进行的故障敏感参数及特征提取是重点。 (2)基于信号处理及特征提取的故障诊断方法主要有时域特征参数及波形特征诊断法、时差域特征法、幅值域特征法、信息特征法、频谱分析及频谱特征再分析法、时间序列特征提取法、滤波及自适应除噪法等。今后应注重实时性、自动化性、故障凝聚性、相位信息和引入人工智能方法，并相互结合。 (3)模糊诊断理论和方法模糊诊断是根据模糊集合论征兆空间与故障状态空间的某种映射关系，由征兆来诊断故障。由于模糊集合论尚未成熟，诸如模糊集合论中元素隶属度的确定和两模糊集合之间的映射关系规律的确定都还没有统一的方法可循，通常只能凭经验和大量试验来确定。另外因系统本身不确定的和模糊的信息(如相关性大且复杂)，以及要对每一个征兆和特征参数确定其上下限和合适的隶属度函数，而使其应用有局限性。但随着模糊集合论的完善，相信该方法有较光明的前景。 (4)振动信号诊断方法该方法研究较早，理论和方法较多且比较完善。它是依据设备运行或激振时的振动信息，通过某种信息处理和特征提取方法来进行故障诊断。在这方面应注重引入非线性理论、新的信息处理理论和方法。