大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的研制應(yīng)用

1、浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的研制應(yīng)用姓名：隋明霖申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：熱能工程指導(dǎo)教師：繆思恩;史挺進(jìn)2001.2.1浙江大學(xué)頤±學(xué)垃論之摘要本文根據(jù)我國(guó)發(fā)電廠的實(shí)際需要，對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在電廠中的應(yīng)用進(jìn)行了深入、系統(tǒng)的研究。首先，在介紹國(guó)內(nèi)外旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)概況和發(fā)展趨勢(shì)的基一一礎(chǔ)卜闡述了振動(dòng)數(shù)據(jù)分析的基本方法，介紹了故障診斷的相關(guān)理論，并對(duì)幾種常用的動(dòng)平衡方法作了概括說(shuō)明。其；：在詳細(xì)介緇一系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，刈振動(dòng)監(jiān)測(cè)搜故障診斷系統(tǒng)從傳感器的選型、當(dāng)前流行的技術(shù)，：振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)巾的庸用劍利用大特網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行卜侮帆的數(shù)據(jù)通汛等多方面都做了簡(jiǎn)要

2、的介紹；對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析及故障診斷軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)的方法作了較為詳細(xì)的說(shuō)明。最后本文對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析及故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展做了展望。浙江大學(xué)硬±學(xué)位論文，：，一，一一浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒言§課題的目的意義隨著現(xiàn)代化大生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)備的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，功能越來(lái)越完善，自動(dòng)化程度也越來(lái)越高。由于許多無(wú)法避免因素的影響，設(shè)備有時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種故障，以致降低或失去其預(yù)定的功能，甚至造成嚴(yán)重的、災(zāi)難性的事故，國(guó)內(nèi)外曾經(jīng)發(fā)生的各種空難、海難、爆炸、斷裂、倒塌、毀壞、泄漏等惡性事故，造成了人員傷亡，產(chǎn)生了嚴(yán)重的社會(huì)影響；即使是正常生產(chǎn)中的事故，也會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程不能正常進(jìn)行

3、或機(jī)器設(shè)備損壞而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。旋轉(zhuǎn)譏械（如汽輪發(fā)電機(jī)組、透平壓縮機(jī)、泵與風(fēng)機(jī)等）在電力、石化、冶金、機(jī)械等部門中處于舉足輕重的關(guān)鍵地位，此類機(jī)械一旦發(fā)生故障將會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響。近年來(lái)，我國(guó)鋼鐵、石化企業(yè)的大型壓縮機(jī)曾先后發(fā)生過(guò)振動(dòng)破壞，電力系統(tǒng)中的汽輪發(fā)電機(jī)組也相繼出現(xiàn)過(guò)由軸系扭振、油膜振蕩、螺栓斷裂、甚至斷軸、調(diào)速系統(tǒng)失靈等引發(fā)的惡性事故，給使用部門及社會(huì)造成了巨大的損失。因此利用計(jì)算機(jī)對(duì)這些旋轉(zhuǎn)機(jī)械實(shí)施在線監(jiān)測(cè)與故障診斷已經(jīng)十分必要。目前，國(guó)內(nèi)大中型企業(yè)已越來(lái)越認(rèn)識(shí)到對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要性及其所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益許多電力部門、石化企業(yè)都已開始在其重要設(shè)備上配置或準(zhǔn)

4、備配置狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)。測(cè)量技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為保證這些旋轉(zhuǎn)機(jī)械的安全運(yùn)行提供了丁能。采用計(jì)算機(jī)對(duì)這些設(shè)備實(shí)施在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)，不僅能及時(shí)了解設(shè)備當(dāng)前的工作狀況，進(jìn)行報(bào)警監(jiān)測(cè)，還可將設(shè)備各種工作狀態(tài)下的數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和分析，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)報(bào)和早期診斷，并視情指導(dǎo)和安排維修計(jì)劃，變定期預(yù)防維修為預(yù)測(cè)維修，提高設(shè)備利用率，增加產(chǎn)值，減少人力物力的浪費(fèi)，在故障時(shí)還能高速瞬時(shí)地保存大量異常信息以便進(jìn)行事故追憶與分析。所有這些對(duì)保證設(shè)備安全、可靠地運(yùn)行，避免重大事故的發(fā)生，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，降低設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用，具有十分重大而深遠(yuǎn)的意義！因此，設(shè)備的工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故

5、障診斷技術(shù)已得到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界的廣泛關(guān)注。國(guó)內(nèi)外許多資料表明，開展故障診斷的經(jīng)濟(jì)效益是明顯的。據(jù)日本統(tǒng)計(jì)，國(guó)營(yíng)工廠勺調(diào)查表明，采用診斷技術(shù)后每年節(jié)省維修費(fèi)億英鎊。英國(guó)中央發(fā)采用診斷技術(shù)后，事故率減少，維修費(fèi)降低至，英國(guó)對(duì)個(gè)衙江大學(xué)髓學(xué)使淪文電局的在年所撰的“大型汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)監(jiān)測(cè)策略”一文中指出若對(duì)大型汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷，其獲利與投資之比可高達(dá)。也曾在第三屆狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷工程管理的國(guó)際會(huì)議（）上強(qiáng)調(diào)人們應(yīng)該在設(shè)計(jì)階段就考慮設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，并將設(shè)備的過(guò)程控制和狀態(tài)監(jiān)視有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。另?yè)?jù)年英國(guó)工程部管理委員會(huì)報(bào)告，對(duì)重要設(shè)備采用狀態(tài)監(jiān)測(cè)在頭一年就可得到的投入與產(chǎn)出的收益，一般

6、地，設(shè)備的監(jiān)測(cè)投資費(fèi)用在個(gè)月內(nèi)即可從獲益中收回。設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)還使預(yù)測(cè)維修成為了可能，從而節(jié)省大量的檢修費(fèi)用。例：根據(jù)美國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局資料，年美國(guó)用于設(shè)備檢修的費(fèi)用高達(dá)億美元，據(jù)專家分析其中有近即億美元是不合理檢修所造成的浪費(fèi)。§。國(guó)內(nèi)外技術(shù)概況和發(fā)展趨勢(shì)我們通常把連續(xù)測(cè)量運(yùn)行設(shè)備狀況的儀器，及記錄這些設(shè)備過(guò)去的狀況和這些年來(lái)，固、內(nèi)外都有了實(shí)用化的旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如：荷蘭菲利浦據(jù)日本資料介紹，日本年由于采用設(shè)備診斷技術(shù)，使其檢修費(fèi)用減少了現(xiàn)在狀態(tài)的技術(shù)稱為狀態(tài)監(jiān)測(cè)，而把分折判斷沒(méi)備是否運(yùn)行正常，若異常，故障是什么可能原因是什么，以及估計(jì)設(shè)備的運(yùn)行趨勢(shì)和提出治理建議等

7、稱為故障診斷。五十年代以前，人們通常采用原始的檢測(cè)手段，憑藉經(jīng)驗(yàn)處理設(shè)備的振動(dòng)問(wèn)題，例如用小槌敲擊或用細(xì)乏導(dǎo)體抵在機(jī)器某部位，以耳朵聽到的聲音來(lái)判斷機(jī)器工作是否正常。五十年代后期，由于非接觸傳感器及其它傳感技術(shù)的發(fā)展，人們開始了各種機(jī)器槍測(cè)方法及儀器的研究，并著手研究故障機(jī)理、診斷理論和方法。到了七十年代，己開始采用各種固定安裝的監(jiān)視儀和便攜式儀器對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，并開始實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備零部件的診斷。七十年代后期，多參量綜合監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的研制己達(dá)到工程應(yīng)用階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)也開始直接應(yīng)用在離線分析和長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)視及故障診斷中。目前，在西方先進(jìn)工業(yè)國(guó)家，幾乎所有重要的大中型汽輪發(fā)電機(jī)組

8、都配備了振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析與診斷裝置，而且產(chǎn)品正在不斷地更新發(fā)展；另一方面，故障機(jī)理、識(shí)別方法、防治技術(shù)的研究也正在日益深入。目前的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)，已經(jīng)形成一門既有診斷理論，又有分析方法；既有故障機(jī)理研究，又有現(xiàn)代監(jiān)測(cè)儀器與診斷系統(tǒng)，工程應(yīng)用性強(qiáng)，技術(shù)背景牢固，且與高技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)的一門現(xiàn)代新興的學(xué)科。雖然目前汽輪發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到可用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)組進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視，但它仍處于繼續(xù)開發(fā)、研究的階段，還需要不斷的研究、總結(jié)和發(fā)展。浙江丈學(xué)碩士學(xué)位論文公司的系列，美國(guó)西屋公司的“移動(dòng)診斷中心（，）”，日本三菱公司的“旋轉(zhuǎn)機(jī)械健康監(jiān)視系統(tǒng)（）”，英國(guó)中心發(fā)電部的“透乎監(jiān)測(cè)設(shè)備（

9、）”和“試驗(yàn)設(shè)備監(jiān)測(cè)（）”。診斷系統(tǒng)有：美國(guó)、公司推出的故障診斷專家系統(tǒng)，公司研制了故障診斷工程師幫助系統(tǒng)等等【】“。國(guó)內(nèi)這些年也進(jìn)口了相當(dāng)數(shù)量的監(jiān)測(cè)設(shè)備，同時(shí)，國(guó)內(nèi)許多高等院校、科研機(jī)構(gòu)及工礦企業(yè)也都正致力于研制中國(guó)自己的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷系統(tǒng)，并已取得了一些成果，特別是在理論、方法上的研究和探索有了較大的進(jìn)展。但是對(duì)于真正實(shí)用產(chǎn)品化的系統(tǒng)還發(fā)展不夠，尤其是離多參量的綜合監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、信息管理、故障診斷集一體的高性能完善系統(tǒng)尚有較大差距。目前在國(guó)內(nèi)已形成了十多個(gè)水平較高，有運(yùn)規(guī)模的診斷技術(shù)研究中心，如西安交大，哈工大，清華，浙大，上海交大，華中理工，東南大學(xué)等單位的診斷技術(shù)研究機(jī)構(gòu)。研制成功的

10、工程應(yīng)用系統(tǒng)有哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的微計(jì)算機(jī)化旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷裝置，即系列：華中理大學(xué)開發(fā)的故障診斷專家系統(tǒng)：南京汽輪高新技術(shù)開發(fā)公司的隨機(jī)信號(hào)與振動(dòng)分析系統(tǒng)：東南大學(xué)的一系統(tǒng)：重慶大學(xué)的信號(hào)處理故障診斷及振動(dòng)分析系統(tǒng)：浙江大學(xué)光科系、機(jī)掀系、能源系分；開發(fā)的、系統(tǒng)：西安交通大學(xué)的旋牟機(jī)械敞障診斷系統(tǒng)；遼化高金吉等研制的機(jī)械故障診斷專家系統(tǒng)等口；。除了學(xué)校外，還。自西安熱一研究所、上海成套發(fā)備研究所以及英華達(dá)公司等進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)機(jī)掀振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的研究與開發(fā)。然麗無(wú)論是國(guó)內(nèi)的還是國(guó)外的系統(tǒng)，其進(jìn)行故障診斷的主要方法不外乎以下幾種：（）譜分析法：（二）時(shí)間序列分析法：（三）參數(shù)分析法

11、：（四）系統(tǒng)。其實(shí)已經(jīng)開發(fā)的基于振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析的故障診斷系統(tǒng)都不具備真正的自中力量，著重致力于研究人工智能的故障診斷技術(shù)，即故障診斷專家系統(tǒng)。吸“人工智能集中診斷電站設(shè)備”的在線專家系統(tǒng)的研制成功極大地推動(dòng)了隨著科技的發(fā)展和工程實(shí)際的要求，至今已陸續(xù)產(chǎn)生了四代振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析模糊數(shù)學(xué)方法；（五）機(jī)械故障的計(jì)算機(jī)輔助診斷；（六）機(jī)械故障診斷的專家動(dòng)診斷功能。即使有，如日本的系統(tǒng)，其診斷的能力也十分有限，而且其診斷功能的擴(kuò)展十分困難。從實(shí)質(zhì)上講這些系統(tǒng)只能算是故障診斷的輔助工具真正進(jìn)行故障診斷的還是診斷工程師，因此目前西方工業(yè)國(guó)家的各大公司都集收模糊識(shí)別理論中的某些概念，以常規(guī)譜分析為主，時(shí)序分析方法

12、為輔，并結(jié)合旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)特點(diǎn)，有規(guī)則地組織故障診斷研究，為在將來(lái)形成專家系統(tǒng)創(chuàng)造條件，這是今后幾年故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。例如美國(guó)西屋電氣公司的專家系統(tǒng)在故障診斷中的應(yīng)用。與滲斷系絨，在各種場(chǎng)合，以不同的程度，不同的方式得到了日漸廣泛的應(yīng)用。濠江大學(xué)硬上學(xué)泣淪文（）簡(jiǎn)便式測(cè)振儀這類儀器外接慣性式速度或加速度傳感器，主要用于機(jī)殼的振動(dòng)幅值測(cè)量，精度較低。根據(jù)檢波電路不同讀數(shù)可分為峰峰值、峰值和有效值。它己從傳統(tǒng)的模擬式發(fā)展到數(shù)字式，有些還配有選頻網(wǎng)絡(luò)，可作手動(dòng)頻率分析，測(cè)定振動(dòng)中主要頻率成份的幅值。它可用于一般設(shè)備振動(dòng)狀態(tài)的手工監(jiān)測(cè)，根據(jù)振動(dòng)幅值大小對(duì)故障作出初步的分沂。產(chǎn)品育英華達(dá)公司的一便

13、攜式旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)故障診斷儀；美國(guó)公司的、公司的§、德國(guó)公司的年等。（）內(nèi)含微處理器的移動(dòng)式數(shù)據(jù)采集器它是一種具有計(jì)算機(jī)接口的智能儀器，它和傳感器、計(jì)算機(jī)三者組成一新型的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，可選定測(cè)點(diǎn)、設(shè)置組態(tài)，逐點(diǎn)巡回測(cè)量，記錄異常信息，在面板上顯示振動(dòng)信號(hào)的幅值和相位，并可作簡(jiǎn)便的信號(hào)分忻；內(nèi)置所存貯的現(xiàn)場(chǎng)原始數(shù)據(jù)，可經(jīng)接口電路輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行深入的計(jì)算和分析，并可由外設(shè)輸出振動(dòng)值報(bào)表、測(cè)點(diǎn)軸心軌跡圖、振動(dòng)時(shí)域圖、頻潛圖和趨勢(shì)分析圖等等。根據(jù)這些圖表可以掌握機(jī)組運(yùn)行的工作狀態(tài)，及早對(duì)故障生質(zhì)、程度、發(fā)生部泣和原因作；診斷。這類產(chǎn)品育公的、公百的、公司的等。（，基

14、本智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)這類監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)地進(jìn)行故障診斷，充分體現(xiàn)了微機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、分析、計(jì)算等功能。當(dāng)被監(jiān)測(cè)的信號(hào)越限或有異常情況出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)能作聲光報(bào)警。它不僅可監(jiān)測(cè)機(jī)組振動(dòng)，還可監(jiān)測(cè)其它信號(hào)，并可根據(jù)監(jiān)測(cè)參數(shù)的種類和多少，配上相應(yīng)功能的插件和軟件，以擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。其監(jiān)測(cè)參數(shù)的信號(hào)也可接入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、管理、各種圖表繪制和診斷等功能。已有的產(chǎn)品有公司的、；公司的、系列；公司的及系列：荷蘭公司的系列等。（）計(jì)算機(jī)化的在線監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)這類系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、信號(hào)分析、數(shù)據(jù)管理為體，是一個(gè)多信息處理系統(tǒng)。它能夠?qū)崟r(shí)在線對(duì)機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析和

15、診斷。系統(tǒng)可由多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)，每臺(tái)計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)不同的監(jiān)測(cè)處理工作，各臺(tái)計(jì)算機(jī)之間可互相通信。由于計(jì)算機(jī)、各種智能裝置及外設(shè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，這種系統(tǒng)越來(lái)越得到重視和歡迎，就其結(jié)構(gòu)上看，大體可分為以下兩類：以軟件為主體來(lái)實(shí)現(xiàn)主要的數(shù)據(jù)采集和分析功能。因而，除了計(jì)算機(jī)和必要的外圍設(shè)備外：僅需少量的硬件，這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格比較便宜，浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文軟件豐富而且根據(jù)所需功能易作更改，但分析速度慢，實(shí)時(shí)性差。！公司的。：以硬件為骨架來(lái)實(shí)現(xiàn)主要的數(shù)據(jù)采集和分析功能。主機(jī)主要作用是協(xié)調(diào)各儀器的工作，進(jìn)行數(shù)據(jù)和文件的管理。數(shù)據(jù)采集和分析功能由專門硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。該類系統(tǒng)采集和分析速度快，但價(jià)格昂貴，且不宣

16、改動(dòng)，靈活性差。如的。§課題的提出與目標(biāo)盡管我國(guó)科技工作者在振動(dòng)診斷工程應(yīng)用領(lǐng)域的研究已取得不少成果，但從總體技術(shù)水平上看，國(guó)內(nèi)研制的系統(tǒng)在可靠性、實(shí)時(shí)性、診斷準(zhǔn)確性、專家系統(tǒng)等方面耍比國(guó)外低一個(gè)層次：在通用洼、擴(kuò)展性等方面也存在較大的不足。為保證機(jī)組的安全運(yùn)行，從國(guó)外引進(jìn)設(shè)備的配套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)或國(guó)產(chǎn)機(jī)組選用進(jìn)口的監(jiān)視系統(tǒng)，每年都要耗費(fèi)國(guó)家大量外匯，并且國(guó)外的系統(tǒng)價(jià)格昂貴，維修時(shí)配件供給困難，軟件擴(kuò)充性差。少量引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)作為參考并加以消化吸收是可以的若大量購(gòu)置則為嘲漪所不允許。自二振蟲信包含仃囂奪舒健嚷狀況的人嗣分特征，奉漾題拭妒、監(jiān)測(cè)分析汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)信號(hào)入手，實(shí)現(xiàn)饑組的狀態(tài)

17、監(jiān)測(cè)與故障診斷。相應(yīng)開發(fā)的汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)（），應(yīng)具有良好的可靠性、靈活的擴(kuò)展性、較高的實(shí)時(shí)性和友好的用戶界面，能實(shí)現(xiàn)多參量同時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)連入網(wǎng)絡(luò)?？紤]到參數(shù)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性，該系統(tǒng)決定采用上、下位機(jī)二級(jí)結(jié)構(gòu)，下位機(jī)主要根據(jù)上位機(jī)的指令進(jìn)行等時(shí)間間隔或等轉(zhuǎn)速間隔同步整周期采樣（當(dāng)信號(hào)越限報(bào)警時(shí)則連續(xù)采樣并將其保存在黑匣子中以便事故追憶分折），并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的預(yù)處理與傳輸?shù)仁聞?wù)：上位機(jī)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析、標(biāo)準(zhǔn)圖譜顯示、故障診斷及動(dòng)平衡計(jì)算等功能，給出機(jī)組實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的有關(guān)信息和診斷意見等，口界面，用下拉式菜單和對(duì)話框?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互，便于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)操作，并且系統(tǒng)（）與故障診斷技術(shù)的分析處

18、理軟件，整套系統(tǒng)既實(shí)用又具有較高的水準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷。從目前的趨勢(shì)來(lái)看，上位機(jī)的軟件應(yīng)采用開放式設(shè)計(jì)，以便于移植和功能擴(kuò)展并且允許用戶根據(jù)實(shí)際情況對(duì)系統(tǒng)迸行組態(tài)；整套軟件應(yīng)運(yùn)行在中文環(huán)境中，采用全漢化的圖形窗中還應(yīng)配備詳盡的在線幫助幫助用戶盡快熟悉本系統(tǒng)。它將綜合監(jiān)測(cè)儀表、巡回檢測(cè)儀、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理的三大功能，髯加上基于先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理器將為汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與故障診斷提供一種切實(shí)有效的方法。浙江大學(xué)碩士學(xué)持論童第二章實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析的相關(guān)理論§狀態(tài)監(jiān)測(cè)的基本參數(shù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)必須通過(guò)可靠、精確的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)儀器所提供的信息來(lái)判（）振幅振幅是表

19、示機(jī)組振動(dòng)嚴(yán)重程度或烈度的個(gè)重要指標(biāo)，它可以用位移、速（）頻率由于不同的振動(dòng)“源”，其振動(dòng)頻率一般是不同的，因此頻率常作為分辛斤振對(duì)頻率分析重要性的認(rèn)識(shí)主要來(lái)自于機(jī)殼測(cè)量。進(jìn)行機(jī)殼測(cè)量時(shí)，振幅和根據(jù)振動(dòng)頻率可以把振動(dòng)分為同步振動(dòng)和非同步振動(dòng)。同步振動(dòng)的頻率是第一類是屬于強(qiáng)迫振動(dòng)問(wèn)題。這是由外來(lái)確定的擾動(dòng)力引起的振動(dòng)，振動(dòng)斷。這些信息即為監(jiān)測(cè)設(shè)備所必須檢測(cè)或監(jiān)視的基本參數(shù)，它包括描寫設(shè)備振動(dòng)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)參數(shù)，描寫位置的靜態(tài)參數(shù)和其它參數(shù)。本節(jié)將簡(jiǎn)要介紹這些參數(shù)的基本概念及其在狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的物理意義、表示方法和檢測(cè)方法。、動(dòng)態(tài)參數(shù)度或加速度求表示。根據(jù)對(duì)振幅的監(jiān)測(cè)，可以判斷吼組是否在平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。通常對(duì)

20、于頻率比較低的振動(dòng)取位移或速度，中等頻率的振動(dòng)取速受，高頻則以砌逛度為測(cè)定的參數(shù)，振幅一般用微米峰峰表示，由于傳感器技術(shù)的發(fā)疑，人們巴經(jīng)開始采用非接觸式的電渦流傳感器直鎂測(cè)量轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)狀態(tài)，以得到有關(guān)轉(zhuǎn)軸振動(dòng)幅度的更精確數(shù)據(jù)從而得到機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的確切信息。通常一臺(tái)正常運(yùn)行的機(jī)組有一個(gè)穩(wěn)定的、可接受的低振幅笸，任何振幅讀數(shù)的變比都將反映機(jī)組狀態(tài)的改變。動(dòng)原因的重要依據(jù)。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)頻率，通常用機(jī)械運(yùn)行轉(zhuǎn)速的倍數(shù)或分?jǐn)?shù)來(lái)表示，這主要是因?yàn)闄C(jī)器的振動(dòng)頻率多以轉(zhuǎn)運(yùn)的整倍數(shù)或分?jǐn)?shù)形式出現(xiàn)。頻率是僅肓的可以用來(lái)測(cè)量和分析的主要參量。有些機(jī)器故障通常在某些特定的頻率發(fā)生，這有助于我們區(qū)別這些故障的類型。但

21、是我們必須認(rèn)識(shí)到，頻率和故障的關(guān)系并不是相互對(duì)應(yīng)的，這就是說(shuō)，某一特定頻率的振動(dòng)通常與多種機(jī)器故障相聯(lián)系，在振動(dòng)頻率和機(jī)器故障之間并不存在一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。機(jī)器運(yùn)行轉(zhuǎn)速的整倍數(shù)或分?jǐn)?shù)，非同步振動(dòng)的頻率與轉(zhuǎn)速不成完全的整倍數(shù)或分?jǐn)?shù)關(guān)系。下面再簡(jiǎn)單介紹幾種振動(dòng)的性質(zhì)及其有關(guān)的頻率問(wèn)題：轉(zhuǎn)子的振動(dòng)問(wèn)題按機(jī)械振動(dòng)的性質(zhì)大體上可分為三類：浙江大學(xué)頑士學(xué)泣論文本身并不反過(guò)去影響擾動(dòng)力，它的特點(diǎn)在于頻率總是等于擾動(dòng)力頻率。比如由丁質(zhì)量不；衡，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不均勻磁拉力而引起的強(qiáng)迫振動(dòng)等。第二類是屬于自激振動(dòng)問(wèn)題。自激振動(dòng)的引起歸之于轉(zhuǎn)子一支撐系統(tǒng)中存在某一機(jī)械能量的反饋環(huán)節(jié)。這一反饋環(huán)節(jié)使轉(zhuǎn)子從轉(zhuǎn)動(dòng)中獲取能量，并轉(zhuǎn)

22、變?yōu)槟骋惶囟l率下的橫向振動(dòng)能量（一般不等于轉(zhuǎn)速），而這一橫向振動(dòng)又通過(guò)反饋環(huán)節(jié)進(jìn)一步從轉(zhuǎn)動(dòng)中取得能量，從而加劇了橫向振動(dòng)，直至獲取的能量等于消耗于阻尼的能量，則振動(dòng)穩(wěn)定在某一極限環(huán)上。比如由油膜半速渦動(dòng)引起的油膜振蕩，蒸汽的不均勻泄漏引起的間隙振蕩等。第三類是屬于非定常強(qiáng)迫振動(dòng)問(wèn)題。這一問(wèn)題在性質(zhì)上是屬于強(qiáng)迫振動(dòng)，因?yàn)檎駝?dòng)乃然是由外來(lái)擾動(dòng)力所引起的，而且與擾動(dòng)力具有相同的頻率。但不同的是振動(dòng)本身又反過(guò)去影響擾動(dòng)力的大小與相匣。這類強(qiáng)迫振動(dòng)表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象是振動(dòng)的幅值和相位都在連續(xù)不斷地變化。比如轉(zhuǎn)子軸上局部的不均勻熱變形。（）相角我們：蘭義相角值是轉(zhuǎn)子某瞬間的振動(dòng)基頻信號(hào)與軸：蘗一吲定標(biāo)志的相

23、逝麓。柏角測(cè)量可用來(lái)描述某一特定州亥！器轉(zhuǎn)：何管，一個(gè)好的幅角測(cè)量系鈧能夠確定每傳感器占號(hào)上對(duì)應(yīng)的囂轉(zhuǎn)子的”高點(diǎn)”佰轉(zhuǎn)：上泉固定點(diǎn)的位置。機(jī)器轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)改變將引起高點(diǎn)的變化，這種變化能通過(guò)方法是利用非接觸式或光電式傳感器（鍵相器），感受固定在軸上的鍵或槽產(chǎn)生的每轉(zhuǎn)一次的脈沖信號(hào)，作為相位測(cè)量的基準(zhǔn)信號(hào)，此時(shí)相角的定義可修正為（）振動(dòng)形式振動(dòng)形式也許是分析振動(dòng)數(shù)據(jù)的最重要的方法。通過(guò)對(duì)振動(dòng)形式的觀測(cè)，（）扼，！相角變化顯示出來(lái)。精確的相角測(cè)量對(duì)于轉(zhuǎn)子平衡、分析某些機(jī)器故障及確定轉(zhuǎn)子固有的平衡響應(yīng)即臨界轉(zhuǎn)速是非常重要的。目前測(cè)量相角的最準(zhǔn)確可靠的鍵相器脈沖和振動(dòng)的第一正峰（相應(yīng)于機(jī)器轉(zhuǎn)子的高點(diǎn)

24、位置）之間的角度差。不論在機(jī)器平衡過(guò)程中，還是在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的分析診斷過(guò)程中，相角作為一個(gè)重要白，參量正在被人們迅速接受。能直觀地了解某機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)。上面討論的振幅、頻率、相角等三種參數(shù)都是可測(cè)量的參數(shù)并能在儀表上指示或顯示出來(lái)，而振動(dòng)形式是顯示在示波器上的原始振動(dòng)波形。振動(dòng)形式可以分為兩種：時(shí)基形式和軸心軌跡，前者是轉(zhuǎn)軸位置與時(shí)間軸的關(guān)系曲線，可用來(lái)確定基本的振幅、頻率和相角。后者則是對(duì)應(yīng)兩個(gè)互成度的非接觸式傳感器的軸截面的中心線的運(yùn)動(dòng)曲線，可以了解軸的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況。振動(dòng)形式無(wú)論對(duì)預(yù)防性維修和預(yù)測(cè)性維修都是最基本的參數(shù)。浙江大學(xué)碩士學(xué)位文所淄振型是轉(zhuǎn)軸在一定轉(zhuǎn)速下，沿軸向的一種變形。測(cè)量振型的

25、方法是沿轉(zhuǎn)軸的軸向每隔一定間距放置一組互成度的傳感器，分別測(cè)得相應(yīng)轉(zhuǎn)軸截面的中心線振動(dòng)情況綜合所測(cè)量的這些數(shù)據(jù)便能得到轉(zhuǎn)軸的振型。振型有助估算轉(zhuǎn)子與固定部件之間的內(nèi)部間隙，并能佶算出轉(zhuǎn)軸上“節(jié)點(diǎn)”（轉(zhuǎn)軸上振幅為零的點(diǎn)）的位置。、靜態(tài)參數(shù)（）偏心位置偏心泣置又稱徑向位置，是指轉(zhuǎn)軸軸頸中心在軸承中的平均位置。在轉(zhuǎn)軸沒(méi)有內(nèi)部和外部負(fù)荷的正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下大多數(shù)轉(zhuǎn)軸會(huì)在油壓阻尼作用下，在設(shè)計(jì)確定的位置浮動(dòng)。然而，旦機(jī)器承受一定的內(nèi)部或外部的預(yù)加負(fù)荷（穩(wěn)態(tài)力），軸承內(nèi)的軸頸就會(huì)出現(xiàn)偏心。這種偏心是測(cè)量軸承磨損，預(yù)加負(fù)荷狀態(tài)（例如不對(duì)中）的一種指示。定期測(cè)量編心位置是絕對(duì)必要的，另外在機(jī)器的啟動(dòng)期間，也應(yīng)該密

26、切注意偏心位置。偏心位置的測(cè)量是通過(guò)安裝在軸承處的監(jiān)測(cè)徑向振動(dòng)的同一傳感器進(jìn)，亍的，其輸出信號(hào)的直流成分即表偏心泣置（侄向問(wèn)隙（）軸向位置軸向臣置測(cè)量可用柬描述止推盤和丘推軸承之問(wèn)的桶刈曉置。對(duì)于蒸汽透平或離一心壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，軸向位置可能是最重要的測(cè)量參量。軸向位置監(jiān)測(cè)的主要目的是為了保證消除機(jī)器轉(zhuǎn)子和定子之間的軸向竄擦，以避免災(zāi)難性事故的發(fā)生，因?yàn)檩S向止推軸承的故障可能是最嚴(yán)重的故障。監(jiān)視軸向位置至少要安裝個(gè)電渦流傳感器，最好是兩個(gè)，以便提供可靠的信息。測(cè)量軸向位置的電渦流傳感器還能同時(shí)測(cè)量軸向振動(dòng)，在分析某些機(jī)械故障狀態(tài)時(shí)，軸向振動(dòng)是一個(gè)很有意義的參數(shù)。（）偏心度峰一峰值偏心度峰一峰值是指對(duì)

27、轉(zhuǎn)軸在靜態(tài)時(shí)彎曲的測(cè)量值。當(dāng)轉(zhuǎn)軸在啟動(dòng)時(shí)，彎曲量可以用電渦流傳感器測(cè)量的直流峰一峰值信號(hào)來(lái)表示。當(dāng)峰一峰值處于允（）差脹所謂差脹是指機(jī)殼與轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)膨脹。對(duì)大型蒸汽透平等機(jī)組，要求。（）機(jī)殼膨脹許的低水平時(shí)，機(jī)器可以啟動(dòng)，而無(wú)須顧慮因殘余彎曲及相應(yīng)的不平衡引起的密封件與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦影響。慢轉(zhuǎn)速偏心度最好由安裝在遠(yuǎn)離軸承處的傳感器來(lái)測(cè)量，以測(cè)得最大的彎曲偏差。啟動(dòng)時(shí)機(jī)殼與轉(zhuǎn)子必須以同樣的比率受熱膨脹。如果機(jī)殼與轉(zhuǎn)子受熱膨脹的比率不同，就可能發(fā)生軸向摩擦而使機(jī)器受到損害。為了測(cè)量差脹要把電渦流傳感器安裝在機(jī)器末端與止推軸承相反的一側(cè)。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文對(duì)某些大型機(jī)組，除了監(jiān)況差脹外，還要監(jiān)

28、視機(jī)殼膨脹。這種監(jiān)測(cè)通常由安裝在機(jī)殼外部，以地基為參考基準(zhǔn)的線性可變差動(dòng)變壓器（）來(lái)完成的。知道了機(jī)殼膨脹和差脹，就可以確定轉(zhuǎn)子和機(jī)殼的膨脹率。如果機(jī)殼膨脹不正常，機(jī)殼的“滑腳”就會(huì)被卡住。（）對(duì)中對(duì)一些機(jī)組來(lái)說(shuō)，各機(jī)殼之間的對(duì)中性是有一定要求的。在壓縮機(jī)組和燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)泵機(jī)組的安裝過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)這種故障。通常利用機(jī)組中各種不同機(jī)器的膨脹資料，并經(jīng)過(guò)計(jì)算畫出一份安裝對(duì)中圖紙作為一種粗略的參考，最后還要用儀器來(lái)確定機(jī)組的熱運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。在熱對(duì)中測(cè)量技術(shù)方面，可以利用類似于大地測(cè)量用的光學(xué)儀器或激光技術(shù)來(lái)測(cè)量不同機(jī)殼的轉(zhuǎn)軸之問(wèn)的相對(duì)位置的變化。、其它參數(shù)（）轉(zhuǎn)速（）轉(zhuǎn)速【為每分鐘轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)教，單位，大多

29、數(shù)機(jī)組都要求連續(xù)顯示其轉(zhuǎn)述。在對(duì)：組運(yùn)行狀態(tài)分折中找出振動(dòng)和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系是很重要的。（）溫度溫度也是分析機(jī)器某些特宅習(xí)：科一狀態(tài)的重要參數(shù)，尤其是軸向和徑向軸承中巴氏合金襯套的濕度要氏期監(jiān)測(cè)。同時(shí)分析溫度和振動(dòng)、位置參數(shù)關(guān)系，有助于我們發(fā)現(xiàn)機(jī)器可能存在的故障。（）相關(guān)性在對(duì)運(yùn)行中機(jī)器進(jìn)行全面系統(tǒng)分析時(shí)弄清溫霞、壓力、流量和其他一些可能影響機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)的外部參量之間的相互關(guān)系是非常重要的。它有助于最§振動(dòng)數(shù)據(jù)分析的基本方法工程上所測(cè)得的信號(hào)一般為時(shí)域信號(hào)，然而由于故障的發(fā)生、發(fā)展往往引頻率分析是機(jī)械故障診斷中用得最廣泛的信號(hào)處理方法之一。頻曙圖形有終確定某特定機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，并制訂一

30、個(gè)較好的預(yù)測(cè)維修方案。頻譜分析起信號(hào)頻率結(jié)構(gòu)的變化，為了通過(guò)所測(cè)信號(hào)了解、觀測(cè)對(duì)象的動(dòng)態(tài)行為，往往需要頻域信息。將時(shí)域信號(hào)變換至頻域加以分析的方法稱為頻譜分析，頻譜分析的目的是把復(fù)雜的時(shí)間歷程波形，經(jīng)傅立葉變換分解為若干單一的諧波分量來(lái)研究。以獲得信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)以及各諧波幅值和相位信息。離敞諧與連續(xù)渚之分，前者與周期性及準(zhǔn)周期信號(hào)鉬對(duì)應(yīng)，后者與非周期信號(hào)浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文及隨機(jī)信號(hào)相對(duì)應(yīng)。對(duì)于連續(xù)譜，用的是“譜密度”概念。工程上任何復(fù)雜的周期信號(hào)都可按傅立葉級(jí)數(shù)展開成各次諧波分量之和，即（，）（刀，）口（）以）式中丁周期。嗉弦項(xiàng)振幅（玎，）吼靜態(tài)分量（直流部分）。正弦項(xiàng)振幅。傅立葉級(jí)數(shù)展開的

31、另一種形式（，）（）口。爿。）。）各階諧波的幅值和相位為口：。若以或?yàn)榛亲鴺?biāo)，分別以。和妒，。為縱坐標(biāo)作圖，便得到離散幅遣譜和離散相位譜。傅立級(jí)數(shù)也可以寫成復(fù)指數(shù)形式坤）掣“掣礦若令，一（。一。）一一月。一，（。）冬則（）式變?yōu)椋ǎ?。一”?！薄凹矗?，）”“得一浙“犬學(xué)碩士學(xué)佗論之，；、在一般情況下為復(fù)數(shù)，可以寫成為?！睂⒅芷谛盘?hào)展成博立葉級(jí)數(shù)后，以【?！亢?。】為縱坐標(biāo)，以角頻率印為橫坐標(biāo)作圖，便構(gòu)成實(shí)頻譜圈和虛頻譜圖。極坐標(biāo)圖極坐標(biāo)圖是在極坐標(biāo)下繪制系列的振動(dòng)矢量（典型值為），它是轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度的函數(shù)曲線。不同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)矢量的幅值和相角直接地被繪制在坐際平面中，相應(yīng)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也盔曲線上標(biāo)出

32、，如圖。極坐際也可繪制任何經(jīng)過(guò)濾波的振動(dòng)矢量，其濾波器的頻率為轉(zhuǎn)于轉(zhuǎn)動(dòng)速度的整倍數(shù)如，等。轉(zhuǎn)功方侉弋“積低速每乇量？圖未經(jīng)補(bǔ)償?shù)臉O坐標(biāo)圖波特圖波特圖是在笛卡兒坐標(biāo)系內(nèi)繪制的一系列振動(dòng)矢量隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速速度變化的函數(shù)曲線。波特圖包括兩張圖一張圖用于表示振動(dòng)矢量的幅值隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的關(guān)系，另張圖用于表示振動(dòng)矢量的相角隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的關(guān)系。任何一個(gè)按照某一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速倍數(shù)濾波的振動(dòng)矢量位移，速度或加速度，都可以浙江大學(xué)碩士學(xué)垃淪文繪制在波特圖中，如圖。圈來(lái)經(jīng)補(bǔ)隆的波特留瀑布圖表示機(jī)組在某一段時(shí)問(wèn)內(nèi)各頻率成分的大小隨時(shí)問(wèn)變化變化趨勢(shì)。該軌跡是由兩個(gè)互成度徑向安裝莊同一軸承處的渦流傳感器輸出信號(hào)疊瀑布圈

33、它足一個(gè)三也際圈，向?yàn)楦黝l率成分。向?yàn)闀r(shí)問(wèn)，向?yàn)檎穹瑢?shí)際上是不¨寸問(wèn)各頻譜圖的疊加。通過(guò)瀑布圖可以看出穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)機(jī)組是否出現(xiàn)異常頻率，各頻率成分是否穩(wěn)定。牟一亡跡圖加而成。它顯示了觀測(cè)點(diǎn)處的轉(zhuǎn)子的軸承中的運(yùn)動(dòng)路徑由于油膜支撐剛度、向的不對(duì)稱，正常的機(jī)器所產(chǎn)生的軸，軌跡都是略呈橢圓形的。軌跡的形狀變化，可以清晰地顯示軸瓦的磨損，初載的改變和轉(zhuǎn)子的位置變化。當(dāng)與一個(gè)鍵相信號(hào)同時(shí)使用時(shí)，該軌跡同樣能產(chǎn)生相位角和頻率數(shù)據(jù)。軌跡的另一個(gè)獨(dú)特應(yīng)用是顯示絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的前進(jìn)方向，個(gè)正在發(fā)展的故障首先以軌跡向前方向或反方向運(yùn)動(dòng)而顯露出來(lái)，換句話說(shuō)，轉(zhuǎn)子的軌跡可能向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)相反的方向運(yùn)動(dòng)。開機(jī)或停機(jī)時(shí)的

34、多次軌跡曲線是很有價(jià)值的，因?yàn)樗鼈兲峁┝藰O大數(shù)量的數(shù)據(jù)。與其它數(shù)據(jù)形式；同，軌跡曲線可以顯示軸承座內(nèi)偏振、相位角、頻率成分、旋進(jìn)方向、軸承座內(nèi)轉(zhuǎn)子位置的變化以及軸彎曲的初現(xiàn)和最終影響等。浙江丈學(xué)顫士學(xué)使鯰之軸心位置趨勢(shì)在使用渦流傳感器測(cè)量軸振動(dòng)的同時(shí)，它的直流電壓輸出代表了轉(zhuǎn)軸與傳感器之間的平均間隙。借助于、渦流式探頭輸出的直流間隙電壓，就可以得到軸頸在軸承中的偏心位置（軸心位置）。在穩(wěn)態(tài)工作、低速轉(zhuǎn)動(dòng)、甚至在停機(jī)的情況下，機(jī)器內(nèi)部的各力或機(jī)器條件的改變，都會(huì)導(dǎo)致車壹心位置的變化。它也足判斷軸承有無(wú)過(guò)大的預(yù)負(fù)荷或過(guò)分磨損的一種依據(jù)。相關(guān)趨勢(shì)圖相關(guān)趨勢(shì)圖顯示某段時(shí)間里各種信號(hào)（振動(dòng)峰峰值、倍頻幅

35、值、探頭間隙，轉(zhuǎn)速）之間的相互關(guān)系，其橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)為子參數(shù)。塑蘭查蘭堡主蘭堡壘奎一第三章故障診斷的相關(guān)方法§引言由于設(shè)備故障的復(fù)雜性和設(shè)備與征兆之間關(guān)系的復(fù)雜性，形成了設(shè)備故障診斷是一種探索性的過(guò)程這一特點(diǎn)。機(jī)械設(shè)備的故障診斷重點(diǎn)不只在于研究故障本身，而更在于研究故障診斷的方法。設(shè)備的振動(dòng)診斷大體上可分為以下三個(gè)步驟：?jiǎn)栐\一列出可能的振動(dòng)原因機(jī)械結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)特性（齒輪、軸承規(guī)格特征頻率）機(jī)械運(yùn)行條件（溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等）機(jī)械運(yùn)行維修技術(shù)檔案（故障、維修、潤(rùn)滑、改造）相關(guān)機(jī)件連接隋況（動(dòng)力源、管理、基礎(chǔ)）振動(dòng)異常的形態(tài)和特征監(jiān)測(cè)卜一一狀態(tài)分類和確定振動(dòng)程度卜一一設(shè)計(jì)測(cè)點(diǎn)位置和測(cè)試工況卜

36、一一確定監(jiān)測(cè)參數(shù)（位移、速度、加速度）卜一一振動(dòng)的方向（、方向）上卜一一一確定振動(dòng)異常程度（絕對(duì)和相對(duì)值的相互比較），趨勢(shì)分析配合五感檢查（眼看、手摸、耳聽）診斷一確定振動(dòng)的原因和部位卜一一振動(dòng)波形識(shí)別卜一一相關(guān)時(shí)差定位卜一一卜一頻譜與倒譜分析卜一包絡(luò)分析頻響特性與相干分析一一瞬時(shí)頻率變化與相位分析！圈卜一一模糊、灰色、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法診斷一診斷的專家系統(tǒng)對(duì)研究對(duì)象或機(jī)械故障建立有關(guān)的數(shù)學(xué)模型，然后根據(jù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行故障診斷，對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械而言，根據(jù)故障機(jī)理的研究成果，人們建立了旋轉(zhuǎn)機(jī)械可能發(fā)生的故障的數(shù)學(xué)模型，如質(zhì)量不乎衡、不對(duì)中、碰摩、軸裂紋、泊膜振蕩、浙江大學(xué)碩士學(xué)垃論文等。隨著電力，的發(fā)展，大

37、容量汽輪發(fā)電機(jī)組在電廠中的比例越來(lái)越大。為了適應(yīng)機(jī)組運(yùn)行的要求，建立以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、診斷、控制系統(tǒng)，在傳統(tǒng)的診斷方法的基礎(chǔ)上，將人工智能的理論和方法用于故障診斷發(fā)展智能化的診斷方法，是故障診斷的一條全新的途徑，成為旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的主要發(fā)展方向。如：模糊診斷、診斷專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、綜合智能診斷方法。§蠛糊診斷由于振動(dòng)因果關(guān)系的復(fù)雜性，建立起來(lái)的數(shù)學(xué)漠型不可能是振動(dòng)原因與振動(dòng)加了影響，則表現(xiàn)出來(lái)的第種振動(dòng)特隆的強(qiáng)弱用數(shù)值表示：，口。（，），這實(shí)際上是由個(gè)方程組成的方程組，即：口二口?？?。，口屹！口：中二口卞：口，：?？凇？冢嚎?。口。：屯表示成矩陣形式為廠口：，：口、，

38、：爿】一。，。，。，口。以要想從己知的振動(dòng)特征推出產(chǎn)生振動(dòng)的原因，就必須求解上述方程組。旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)如汽輪機(jī)組等，其結(jié)構(gòu)和工作原理比較復(fù)雜，它們往往由幾特征之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。由圖可知，如果所有種振動(dòng)原因都對(duì)機(jī)組施該方程組是一個(gè)矛盾方程組，它沒(méi)有精確解，但可以用最小二乘法求出該方程組的一組最優(yōu)近似解。方程組的系數(shù)矩陣【須根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)求得。、個(gè)甚至十幾個(gè)子系統(tǒng)組成。各子系統(tǒng)以本身正常的工作以及相互間正確的協(xié)調(diào)運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能，因而與簡(jiǎn)單的機(jī)械系統(tǒng)相比，它的故障診斷任務(wù)呈現(xiàn)有如下特征：）故障的征兆參數(shù)多；）故障的原因多種多樣；）故障與引起故障的原因之間關(guān)系模糊復(fù)雜；）系統(tǒng)的大部分

39、運(yùn)行參數(shù)間無(wú)嚴(yán)格的邏輯和定量關(guān)系。由于存在以上特征，使得故障和征兆間的關(guān)系具有模糊性。因此，在目前的診斷中較多地采用了以模糊數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ)的故障模糊診斷方法和以人智能問(wèn)題求解理淪為基礎(chǔ)的故障診斷等家系統(tǒng)。浙江丈學(xué)碩士學(xué)位論文模糊數(shù)學(xué)把數(shù)學(xué)從二值邏輯轉(zhuǎn)移到，連續(xù)值邏輯，把絕對(duì)的“是”與“非”變?yōu)樵谶m當(dāng)?shù)南揲撋先ハ鄬?duì)劃分“是”和“非”，它推廣了經(jīng)典集合論中的邏輯關(guān)系，用隸屬度。（）來(lái)描述一對(duì)模糊子集的隸屬程度，比較適合用來(lái)描述一些界限不分明的故障程度。故障模糊識(shí)別方法就是運(yùn)用描述設(shè)備狀態(tài)的模糊知識(shí)和概念，根據(jù)故障征兆空間與故障狀態(tài)空間的映射關(guān)系，由征兆診斷故障，它的特點(diǎn)足：）采用多因素診斷。因?yàn)橐?/p>

40、種故障狀態(tài)可以引起多種征兆，一種征兆可以在不同程度上反映多種狀態(tài)，要診斷出設(shè)備是否處于某種狀態(tài)，必須綜合考慮多種征兆。）運(yùn)用模糊邏輯精確識(shí)別。在診斷時(shí)首先建立各種狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)樣本，在實(shí)踐和統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)多個(gè)狀態(tài)與多個(gè)征兆間的隸屬度模糊向量建立標(biāo)準(zhǔn)樣本模式的模糊矩陣，一旦獲得待定狀態(tài)征兆集的模糊向量，用距離函數(shù)的形式檢查待定狀態(tài)與樣本模式空間的距離，將待定狀態(tài)劃歸到與之相距最近的樣本模式中，由此確定設(shè)備的狀態(tài)。我用模湖綜合評(píng)判方法來(lái)判斷機(jī)組的某一信號(hào)特征屬于某類故障的隸屬度。沒(méi)考忠的故障類別自：不、衡。不對(duì)中，。油膜振蕩，等等，這些元素構(gòu)成了故障論域，這是一個(gè)模糊子集，諸故障的嚴(yán)重程占，同

41、樣，振動(dòng)特征構(gòu)成征兆論域：如通頻幅值。，一階振幅，二階振幅，我們可以通過(guò)一個(gè)模糊關(guān)系矩陣，建立從到的模翻變換，然后就可饑。表示成矩陣為：弘，肛：弘這里的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確定模糊關(guān)系矩陣，這需要大量的測(cè)量、試驗(yàn)、度其隸屬度，。表示，它們組成了一個(gè)故障模糊列向量：，等等。，。，：，其中各個(gè)元素的隸屬度組成了個(gè)征兆隸屬度模糊列向量：以從信號(hào)特征得到各類故障的隸屬度：歸納和總結(jié)工作。其中征兆隸屬度向量，它可以由測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)定的隸屬函數(shù)求得，汽輪機(jī)組振動(dòng)診斷中，對(duì)于“振動(dòng)大”這個(gè)命題，常用“升半柯西分和”（）掣的隸屬函數(shù)。浙江大學(xué)歡上學(xué)位論文（。）坐二立：，。（）一式中系數(shù)，從中我們可以看出，當(dāng)軸承振幅超

42、過(guò)門限疽，時(shí)，“振動(dòng)大”的隸屬度大于，說(shuō)明振動(dòng)己超過(guò)允許值了。對(duì)振動(dòng)信號(hào)頻譜中各諧波的幅度值，可采用不同的隸屬函數(shù)。例如可對(duì)一次諧波取上述的（）作為隸屬函數(shù)：對(duì)（）：、（）。及其它各整次諧波、高額成份，均取護(hù)（）作為隸屬函數(shù)：而對(duì)油膜不穩(wěn)半速渦動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的諧波則可采用”（）作為隸屬函數(shù)。每種隸屬函數(shù)的選擇都應(yīng)根據(jù)實(shí)際惰況而定，（），”（），“（）隸屬函數(shù)曲線見圖所示。隸屬函數(shù)振動(dòng)幅值（）圖隸屬函數(shù)曲線在實(shí)際診斷過(guò)程中，常把故障信號(hào)分成若干組征兆群，列如頻譜分析的信息為一組征兆群，升速和降速時(shí)的信息又組成另一組征兆群等等，在不同的征兆群之間計(jì)算總的故障隸屬度，可采用“牟”邏輯運(yùn)算，它的定義為：在同

43、一征兆群中，可用普通矩陣運(yùn)算來(lái)求出對(duì)應(yīng)該征兆群的故障隸屬度，即：（。：、）（，。）（）（，打）其中，運(yùn)算（。）可看成對(duì)隸屬度，。，的加捉修正，可看成加權(quán)系數(shù)，因而要求規(guī)一化，即令（，）。而代數(shù)和“”則表示對(duì)諸因素的綜合，因?yàn)榧阂?guī)一化，對(duì)各因素的綜合，用代數(shù)和能最好地反映出備凼豢的作刪和影響。至于各征兆群之問(wèn)，采用“；”算子運(yùn)算，是因?yàn)樗谘媒髮W(xué)顫上學(xué)出淪文綜合評(píng)判中，能考慮次要因素對(duì)主要因素的評(píng)判起到扶持年強(qiáng)的作用。§診斷專家系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)是人們根據(jù)長(zhǎng)期的時(shí)間經(jīng)驗(yàn)和大量的故障信息知識(shí)，設(shè)計(jì)的一種計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，以解決復(fù)雜的難以用數(shù)學(xué)模型來(lái)描述故障診斷問(wèn)題。它一般由知識(shí)庫(kù)、推理

44、機(jī)、解釋程序及知識(shí)獲取程序幾部分組成，而最重要的是知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)的設(shè)計(jì)。診斷推理按推理方法不同，可分為精確推理和不精確推理：按推理策略來(lái)分有正向推理、反向推理、混合推理、元推理及模糊推理等。專家系統(tǒng)有很大的優(yōu)越洼，它能夠代替領(lǐng)域?qū)＜襾?lái)進(jìn)行故障診斷，而且它的解釋機(jī)制能完整的記錄下推理、判斷、結(jié)論的過(guò)程，提高了診斷的可信度。故障診斷專家系統(tǒng)作為一種智能診斷方法引起了人們的廣泛興趣，取得了一些成就，但故障診斷專家系統(tǒng)仍面臨誨多問(wèn)題，包括故障診斷領(lǐng)域本身和專家系統(tǒng)技術(shù)兩方面的問(wèn)題。大型旋轉(zhuǎn)機(jī)掠故障診斷領(lǐng)域自身的特點(diǎn)，侵診斷專家系統(tǒng)的研制和開發(fā)遇到了很多困難，具體表現(xiàn)為：（）故障及故障傳播機(jī)理不完全明確

45、，缺乏故障診斷所需的深知識(shí)。大型旋轉(zhuǎn)機(jī)掀是一個(gè)典型的復(fù)雜系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響因素眾多，因此難以對(duì)故障；日數(shù)學(xué)模型來(lái)表示以獲取必需的深知識(shí)：（）領(lǐng)域知識(shí)的不精確。專家系統(tǒng)的知識(shí)大量來(lái)自于領(lǐng)域?qū)＜邑S富的故障診斷經(jīng)驗(yàn)，知識(shí)表現(xiàn)為不精確性，缺乏定量的準(zhǔn)則。（）故障征兆與故障之間的關(guān)系復(fù)雜。故障征兆與故障之間不存在單一的日月確的因果關(guān)系，往往表現(xiàn)為同一故障對(duì)應(yīng)多種故障征兆，而同一故障征兆又對(duì)應(yīng)著多個(gè)故障。（）診斷信息不充分。由于傳感器技術(shù)及測(cè)試條件的限制，有些有用的信息無(wú)法獲得或被忽視了，對(duì)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷大多以振動(dòng)信號(hào)分析為主，對(duì)機(jī)組的其它狀態(tài)參數(shù)如溫度、壓力的作用的研究還不夠。專家系統(tǒng)在故障

46、診斷領(lǐng)域的應(yīng)用也存在自身的弱點(diǎn)，表現(xiàn)為：（）知識(shí)表達(dá)能力弱。計(jì)算機(jī)只能處理形式化了的知識(shí)，而人類專家的經(jīng)驗(yàn)是以自然語(yǔ)言表達(dá)的，為了滿足形式化要求而做的知識(shí)處理會(huì)失去或歪曲部分診斷知識(shí)。（）不確定性知識(shí)的表示與推理的理論和方法不完善。不確定性是智能問(wèn)題的本質(zhì)特征，無(wú)論是人類智能還是人工智能，都離不開不確定性處理，在專家系統(tǒng)中進(jìn)行不確定推理的方法有概率推理模型、可信度理論、證據(jù)理論和模糊推理，盡管各種不確定性推理方法的研究取得了一些成果，然而對(duì)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障珍斷這樣多種不確定性（隨機(jī)性、模糊性、術(shù)確知性）共存的情況，還有大量的理論和方法問(wèn)題有待解決。（）推理機(jī)比較簡(jiǎn)單。專家系統(tǒng)中將推理機(jī)永知識(shí)庫(kù)

47、分離開來(lái)是專家系統(tǒng)的一個(gè)工作特點(diǎn)。推理機(jī)一股都是針對(duì)一種知識(shí)表達(dá)而設(shè)計(jì)的，而缺乏多種知識(shí)表達(dá)集成的推理機(jī)制。（）知識(shí)獲取困難。對(duì)浙江大學(xué)碌士學(xué)立論文診斷知識(shí)的多渠道獲取、對(duì)知識(shí)庫(kù)的維護(hù)仍缺乏有效的方法。一個(gè)專家系統(tǒng)的生命力在實(shí)際應(yīng)用中不斷擴(kuò)充和完善知識(shí)。對(duì)診斷知識(shí)的多渠道自動(dòng)獲取、以及對(duì)矢¨識(shí)庫(kù)一致：和正確性的維護(hù)仍缺乏系統(tǒng)的理淪研究和實(shí)用有效的方法。§人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)為故障診斷智能化提供了全新的途徑。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有處理復(fù)雜多模式及進(jìn)行聯(lián)想、推測(cè)和記憶的功能，運(yùn)用并行處理的神經(jīng)網(wǎng)人神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最大特點(diǎn)是能夠保持“學(xué)習(xí)”狀態(tài)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和實(shí)現(xiàn)非線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷系統(tǒng)

48、框幽見圖，其核心部分是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件，在領(lǐng)域圖神經(jīng)劂絡(luò)診斷系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在故障診斷領(lǐng)域應(yīng)用中既表現(xiàn)出顯著的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)泣表現(xiàn)出一絡(luò)可以對(duì)多特征復(fù)雜故障模式進(jìn)行診斷，實(shí)際上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)幾乎實(shí)用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的每一個(gè)領(lǐng)域。如信號(hào)監(jiān)測(cè)、信號(hào)處理、模式識(shí)別、預(yù)測(cè)、知識(shí)獲馭等，特別是作為自適應(yīng)的模式識(shí)別技術(shù)在睫轉(zhuǎn)機(jī)械故簿診斷中應(yīng)用得相當(dāng)普遍。形映射，因析具備了出色的學(xué)習(xí)能力。莊？狀態(tài)識(shí)刪，經(jīng)過(guò)洲練的沖經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使用分方便，對(duì)比基于知識(shí)勺專家系統(tǒng)，更便建幞專家用大量樣本訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后確定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)瀲值連同樣本集均存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。在用戶識(shí)別機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)時(shí)，將待診狀態(tài)數(shù)據(jù)中提取的特征向量送入數(shù)據(jù)庫(kù)，作為

49、輸入啟動(dòng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)輸出診斷結(jié)論。因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷主要包含三部分的內(nèi)容：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本集；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)權(quán)值、閩值：待診狀態(tài)輸入數(shù)據(jù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出數(shù)據(jù)。定的局限性。表現(xiàn)為：（）診斷系統(tǒng)的性能人程度上受所選擇訓(xùn)練樣本集的浙；工大學(xué)碩士學(xué)位論文限制。如果訓(xùn)練樣本正交性和完備性不好時(shí)，系統(tǒng)性能較差，實(shí)際情況中無(wú)法保證得到正交、完備的訓(xùn)練集。特別當(dāng)訓(xùn)練樣本較少時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的泛化能力減弱。（）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)只能處理數(shù)字化的信息。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將一切知識(shí)均變?yōu)閿?shù)字，把切推理全變?yōu)閿?shù)值計(jì)算。因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是對(duì)較低層的智能模擬，對(duì)較高層次的智能模擬則需要大量的符號(hào)知識(shí)的表達(dá)和處理。§綜合智畿

50、診斷方法故障診斷技術(shù)是多種學(xué)科相互綜合的技術(shù)，智能診斷方法是利用了人工智能的研究成果而發(fā)展起來(lái)的?？梢哉f(shuō)，人工智能技術(shù)的發(fā)展過(guò)程也就是故障診斷技術(shù)的發(fā)展過(guò)程。專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為智能故障診斷的基本方法，但綜合利用其它相關(guān)技術(shù)的研究成果，補(bǔ)充原有診斷方法的塊憾，是優(yōu)化故障診斷方法的途徑。（）數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)年代初期，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)、人工智能、軟件工程櫓結(jié)合，形成新的發(fā)展方向。其中人工智能技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)相結(jié)臺(tái)產(chǎn)生了知識(shí)庫(kù)技術(shù)。從知識(shí)的邏輯表示觀點(diǎn)看，關(guān)系數(shù)據(jù)瘁就是種簡(jiǎn)單的知識(shí)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一個(gè)關(guān)系是一個(gè)原子公式，即一個(gè)謂詞，關(guān)系中的元組臣是知識(shí)中的事實(shí)。因此在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上來(lái)建造知識(shí)庫(kù)，充分利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)功能，可以極大方便知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。知識(shí)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)有著許多相同的地方：（）兩者都研究大容量信息處理的它們之間電存在著一些明顯的區(qū)別：（）數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息是歷史的、靜態(tài)的。而知識(shí)庫(kù)中的信息則既有過(guò)去的又有現(xiàn)在的，相比之下，知識(shí)庫(kù)中的信息從知識(shí)庫(kù)的管理角度進(jìn)行分析，隨著數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，尤其是關(guān)系數(shù)據(jù)理論和實(shí)踐。（）兩者都有可恢復(fù)性、安全性、保密性、完整性等問(wèn)題。（）兩者的組織都獨(dú)立于應(yīng)用程序。（）兩苕都要保汪正確慧、有效性和相容性。更多是動(dòng)態(tài)的，其中