設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷1

1、設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷condition detection and fault diagnosis for equipment第1講 緒論設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷 在連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)中，如果某臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備因故障而不能繼續(xù)運(yùn)行，往往會(huì)涉及全廠生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行，而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對于連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，例如電力系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)組、冶金過程及化工過程的關(guān)鍵設(shè)備等，故障診斷具有極為重要的意義。對于某些關(guān)鍵機(jī)床設(shè)備，因故障存在而導(dǎo)致加工質(zhì)量降低，使整個(gè)機(jī)器產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，這時(shí)故障診斷技術(shù)也不容忽視。緒 論設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷故障診斷的基礎(chǔ)是建立在能量耗散能量耗散原理上的。所有設(shè)備的作用都是能量轉(zhuǎn)換與

2、傳遞，設(shè)備狀態(tài)愈好，轉(zhuǎn)換與傳遞過程中的附加能量損耗愈小。例如機(jī)械設(shè)備，其傳遞的能量是以力、速度兩個(gè)主要物理參數(shù)來表征，附加能量損耗主要通過溫度溫度及振動(dòng)振動(dòng)參數(shù)表現(xiàn)。隨著設(shè)備劣化程度加大，附加能量損耗也增大。因此，監(jiān)測附加能量損耗的變化，可以了解設(shè)備劣化程度。緒 論設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷設(shè)備的壽命曲線故障率%圖1 浴盆曲線磨合期正常使用期耗損期設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷設(shè)備的劣化曲線GYR圖2 劣化曲線綠區(qū)(G)包括浴盆曲線的正常使用階段，即故障率最低的階段黃區(qū)(Y)包括浴盆曲線區(qū)的初始階段，故障率已有抬高的趨勢紅區(qū)(R)包括浴盆曲線區(qū)故障率已大幅度上升的階段設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷所謂“故障(fa

3、ult)”指的是一臺(tái)裝置在它應(yīng)達(dá)到的功能上喪失了能力，即機(jī)械設(shè)備運(yùn)行功能的失常機(jī)械設(shè)備運(yùn)行功能的失常（malfunction），并非純指失效（failure）或損壞（breakdown）。故障的含義設(shè)備故障的類型從表現(xiàn)形式看，可分為：設(shè)備故障的類型從表現(xiàn)形式看，可分為：設(shè)備故障的類型設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷（一）結(jié)構(gòu)損傷性故障（二）運(yùn)動(dòng)狀態(tài)劣化性故障裂紋磨損腐蝕變形斷裂剝落燒傷機(jī)械位置不良剛性不足摩擦流體激振非線性的諧波共振一種故障癥狀或一種疾病征兆是多種機(jī)械故障或多種人體疾病所具有的共同現(xiàn)象。如人體體溫的上升是諸如感冒、肺炎、扁桃體炎等等疾病都有的現(xiàn)象。如不正常的振動(dòng)和聲響是諸如齒輪、軸承損壞

4、后所共有的現(xiàn)象。這種特性決定了利用一種檢測方法只能檢測人體或機(jī)這種特性決定了利用一種檢測方法只能檢測人體或機(jī)械設(shè)備有無毛病，而不能確定什么毛病及何種部位。械設(shè)備有無毛病，而不能確定什么毛病及何種部位。機(jī)械設(shè)備故障的兩重性設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷一種人體疾病具有多種癥狀（現(xiàn)象），一種機(jī)械故障也將表現(xiàn)出多種征狀（現(xiàn)象）。如肺炎，除了體溫增高外，還會(huì)有白血球增加，肺部透視有陰影等現(xiàn)象。如軸承的某滾道或彈子破裂，也就可能出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象的明顯變異、軸承痤的溫長增高等現(xiàn)象。這種特性決定了對于同一種機(jī)械故障或同一種疾病可這種特性決定了對于同一種機(jī)械故障或同一種疾病可用不同的方法去診斷。這給交叉診斷打下基礎(chǔ)，當(dāng)然

5、，用不同的方法去診斷。這給交叉診斷打下基礎(chǔ)，當(dāng)然，為了減少診斷的工作量，要研究這些方法或技術(shù)中，為了減少診斷的工作量，要研究這些方法或技術(shù)中，那一最敏感和最有效，而后制定出可行的診斷程序。那一最敏感和最有效，而后制定出可行的診斷程序。機(jī)械設(shè)備故障的兩重性設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷 “診斷”包括兩方面的內(nèi)容：“診”是對設(shè)備的客觀狀態(tài)作檢測；“斷”則是確定故障的性質(zhì)、故障的程度、故障的部位，說明故障產(chǎn)生的原因，提出對策等。 綜上，故障診斷就是在設(shè)備運(yùn)行中或基本不拆卸故障診斷就是在設(shè)備運(yùn)行中或基本不拆卸設(shè)備的情況下，監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)量，預(yù)測故障的設(shè)備的情況下，監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)量，預(yù)測故障的部位和原因

6、以及其對設(shè)備未來運(yùn)行的影響，從而找出部位和原因以及其對設(shè)備未來運(yùn)行的影響，從而找出對策的一門技術(shù)。對策的一門技術(shù)。 故障診斷的定義設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷1 1）運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測）運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測根據(jù)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的信息判斷設(shè)備是否運(yùn)行正常，其目的是為了早期（盡早）發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的苗頭。2 2）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的趨勢預(yù)報(bào)）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的趨勢預(yù)報(bào)在狀態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，其目的是為了預(yù)知設(shè)備劣化的速度以便為生產(chǎn)安排和維修計(jì)劃提前作好準(zhǔn)備。3 3）故障類型、程度、部位、原因的確定）故障類型、程度、部位、原因的確定最重要的是故障類型的確定，它是在狀態(tài)監(jiān)

7、測的基礎(chǔ)上，當(dāng)確認(rèn)機(jī)器已處于異常狀態(tài)時(shí)所需要進(jìn)一步解決的問題，其目的是為最后的診斷決策提供依據(jù)。故障診斷的內(nèi)容機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)檢測與故障診斷的具體過程分為機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)檢測與故障診斷的具體過程分為信信號檢測、特征提取、狀態(tài)識(shí)別、預(yù)報(bào)決策。號檢測、特征提取、狀態(tài)識(shí)別、預(yù)報(bào)決策。1.1.信號檢測信號檢測正確選擇測試儀器和測試方法，準(zhǔn)確地測量出反映設(shè)備實(shí)際狀態(tài)的各種信號（應(yīng)力參數(shù)、設(shè)備故障劣化的征兆參數(shù)、運(yùn)行性能強(qiáng)度參數(shù)等），由此建立起來的狀態(tài)信號屬于初始模式。設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷過程的主要環(huán)節(jié)設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷2.2.特征提取特征提取將初始模式的狀態(tài)信號通過放大或壓縮、形式變換、去除噪聲干擾等處理，提取故障特征，形成待檢模式。3.3.狀態(tài)識(shí)別狀態(tài)識(shí)別根據(jù)理論分析結(jié)合故障案例，并采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)所建立起來的故障檔案庫為基準(zhǔn)模式，把待檢模式與基準(zhǔn)模式進(jìn)行比較和分類，即可區(qū)別設(shè)備的正常與異常。設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷過程的主要環(huán)節(jié)設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷4.4.預(yù)報(bào)決策預(yù)報(bào)決策經(jīng)過判別，對屬于正常狀態(tài)的設(shè)備可繼續(xù)監(jiān)視，重復(fù)以上程序；對屬于異常狀態(tài)的設(shè)備則要查明故障情況，做出趨勢分析，估計(jì)今后發(fā)展和可繼續(xù)運(yùn)行的時(shí)間以及根據(jù)問題所在提出控制措施和維修決策。設(shè)備狀態(tài)檢測