工程機(jī)械故障診斷第一章概述ppt.

1、LOGO工程機(jī)械狀態(tài)檢測與故障診斷工程機(jī)械狀態(tài)檢測與故障診斷課程類型：考試課。成績分布：1.平時(shí)成績60%： 作業(yè)35%，書寫于作業(yè)本，字跡工整，完成良好。由老師根據(jù)完成次數(shù)，正確度，工整度三個(gè)方面評分。 書本筆記10%，PPT上的重點(diǎn)類容轉(zhuǎn)抄到書上。由同學(xué)們根據(jù)次數(shù)、工整度互相打分。 課堂紀(jì)律15%，不遲到，曠課。2.考查成績40%：期末考試。第一章第一章 概述概述機(jī)械設(shè)備故障診斷的意義、目的和任務(wù)機(jī)械設(shè)備故障診斷的意義、目的和任務(wù)1設(shè)備故障診斷技術(shù)的定義、內(nèi)容和類型設(shè)備故障診斷技術(shù)的定義、內(nèi)容和類型2機(jī)械設(shè)備故障診斷的基本方法機(jī)械設(shè)備故障診斷的基本方法3機(jī)械設(shè)備故障的信息獲取和檢測方法機(jī)械

2、設(shè)備故障的信息獲取和檢測方法4第一部分第一部分 機(jī)械設(shè)備故障診斷的意義、目的和任務(wù)機(jī)械設(shè)備故障診斷的意義、目的和任務(wù)一 工程機(jī)械故障診斷的意義工程機(jī)械故障診斷的意義 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在設(shè)備上的應(yīng)用，設(shè)備的故障日趨頻繁，日趨復(fù)雜，帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。 故障診斷帶來重大的經(jīng)濟(jì)效益故障診斷帶來重大的經(jīng)濟(jì)效益31對生產(chǎn)單位，配對生產(chǎn)單位，配置故障診斷系統(tǒng)置故障診斷系統(tǒng)能減少事故停機(jī)能減少事故停機(jī)率，具有很高的率，具有很高的收益收益/ /投資比。投資比。2對生產(chǎn)單位，配置對生產(chǎn)單位，配置故障診斷系統(tǒng)能延故障診斷系統(tǒng)能延長設(shè)備檢修周期，長設(shè)備檢修周期，縮短維修時(shí)間縮短維修時(shí)間, ,為制為制定合理

3、的檢測維修定合理的檢測維修制度提供基礎(chǔ)，可制度提供基礎(chǔ)，可極大地提高經(jīng)濟(jì)效極大地提高經(jīng)濟(jì)效益。益。宏觀上從全社會(huì)生宏觀上從全社會(huì)生產(chǎn)的角度看，花費(fèi)產(chǎn)的角度看，花費(fèi)的設(shè)備維修費(fèi)用是的設(shè)備維修費(fèi)用是一筆巨大的數(shù)目，一筆巨大的數(shù)目，而實(shí)施故障診斷帶而實(shí)施故障診斷帶來的經(jīng)濟(jì)效益是巨來的經(jīng)濟(jì)效益是巨大的。大的。二二 工程機(jī)械故障診斷的目的工程機(jī)械故障診斷的目的能及時(shí)、正確地對各種異常狀態(tài)或故障做出診斷，能及時(shí)、正確地對各種異常狀態(tài)或故障做出診斷，預(yù)防或消除故障預(yù)防或消除故障。保證設(shè)備發(fā)揮最大的設(shè)計(jì)能力。保證設(shè)備發(fā)揮最大的設(shè)計(jì)能力。延長設(shè)備服役期限延長設(shè)備服役期限和使用壽命，降低設(shè)備全壽命周期費(fèi)用和使用壽

4、命，降低設(shè)備全壽命周期費(fèi)用為設(shè)備結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)、合理制造及生產(chǎn)過程提供數(shù)為設(shè)備結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)、合理制造及生產(chǎn)過程提供數(shù)據(jù)和信息據(jù)和信息三三 機(jī)械設(shè)備故障診斷的任務(wù)機(jī)械設(shè)備故障診斷的任務(wù)任務(wù)：任務(wù)：（1 1）監(jiān)視設(shè)備的狀態(tài)，判斷其是否正常；）監(jiān)視設(shè)備的狀態(tài)，判斷其是否正常；（2 2）預(yù)測和診斷設(shè)備的故障并消除故障；）預(yù)測和診斷設(shè)備的故障并消除故障；（3 3）指導(dǎo)設(shè)備的管理和維修）指導(dǎo)設(shè)備的管理和維修第二部分、第二部分、 機(jī)械故障診斷技術(shù)的定義、內(nèi)容和類型機(jī)械故障診斷技術(shù)的定義、內(nèi)容和類型 1.定義2.內(nèi)容在設(shè)備運(yùn)行中或基本不拆卸的情在設(shè)備運(yùn)行中或基本不拆卸的情況下況下，掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，判斷，掌握設(shè)

5、備運(yùn)行狀況，判斷產(chǎn)生故障的部位和原因，以及預(yù)產(chǎn)生故障的部位和原因，以及預(yù)測預(yù)報(bào)設(shè)備狀態(tài)的技術(shù)測預(yù)報(bào)設(shè)備狀態(tài)的技術(shù)三個(gè)方面：狀態(tài)檢測三個(gè)方面：狀態(tài)檢測、分析診斷和故障分析診斷和故障預(yù)測。預(yù)測。具體實(shí)施過程具體實(shí)施過程：a a 信號采集信號采集，使用傳感器的得到的振動(dòng)，使用傳感器的得到的振動(dòng)，壓力，溫度等信息壓力，溫度等信息b b 信號處理信號處理，轉(zhuǎn)化為可識別的參數(shù)轉(zhuǎn)化為可識別的參數(shù) c c 狀態(tài)識別狀態(tài)識別 ，測得參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)對比測得參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)對比。d d 診斷決策診斷決策，根據(jù)參數(shù)判斷，采取措施根據(jù)參數(shù)判斷，采取措施被測設(shè)備信 號采 集獲取檢測信號信號處理設(shè)備特征信息狀態(tài)識別對比設(shè)備允

6、許參數(shù)故障確定趨勢分析診斷決策圖1-1 設(shè)備診斷過程框圖3. 3.機(jī)械設(shè)備診斷技術(shù)的分類機(jī)械設(shè)備診斷技術(shù)的分類v按診斷對象分： 1 1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷技術(shù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷技術(shù) ，比如風(fēng)機(jī)，水泵。，比如風(fēng)機(jī)，水泵。 2 2 往復(fù)機(jī)械診斷技術(shù)往復(fù)機(jī)械診斷技術(shù) ，比如翻轉(zhuǎn)機(jī)械，比如翻轉(zhuǎn)機(jī)械 3 3 工程結(jié)構(gòu)診斷技術(shù)工程結(jié)構(gòu)診斷技術(shù) 4 4 運(yùn)載器和裝置診斷技術(shù)運(yùn)載器和裝置診斷技術(shù) 5 5 通信系統(tǒng)診斷技術(shù)通信系統(tǒng)診斷技術(shù) 3. 3.機(jī)械設(shè)備診斷技術(shù)的分類機(jī)械設(shè)備診斷技術(shù)的分類v 按診斷目的和要求分類1 1 功能診斷與運(yùn)行診斷：功能診斷與運(yùn)行診斷：功能診斷是指對新的設(shè)備或剛維修過的設(shè)備檢查其功能是否正常。功

7、能診斷是指對新的設(shè)備或剛維修過的設(shè)備檢查其功能是否正常。運(yùn)行診斷是對正在運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)診斷，了解故障原因，對設(shè)備使用壽運(yùn)行診斷是對正在運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)診斷，了解故障原因，對設(shè)備使用壽命預(yù)估命預(yù)估2 2 定期診斷和連續(xù)診斷定期診斷和連續(xù)診斷 ；3 3 直接診斷和間接診斷直接診斷和間接診斷 ；直接診斷是直接根據(jù)設(shè)備零件信息確定設(shè)備狀態(tài)。直接診斷是直接根據(jù)設(shè)備零件信息確定設(shè)備狀態(tài)。簡接診斷是通過與設(shè)備運(yùn)行狀況相關(guān)的壓力，溫度，耗油量等數(shù)據(jù)確定設(shè)備簡接診斷是通過與設(shè)備運(yùn)行狀況相關(guān)的壓力，溫度，耗油量等數(shù)據(jù)確定設(shè)備狀態(tài)。例如利用軸承支撐油壓判斷兩根轉(zhuǎn)子的對中情況。狀態(tài)。例如利用軸承支撐油壓判斷兩根

8、轉(zhuǎn)子的對中情況。4 4 常規(guī)工況與特殊工況診斷；常規(guī)工況與特殊工況診斷；5 5 在線診斷和離線診斷在線診斷和離線診斷第三部分第三部分 、設(shè)備故障診斷的基本方法、設(shè)備故障診斷的基本方法（一）傳統(tǒng)的故障診斷方法v原理原理:是利用各種物理的和化學(xué)的原理和手段，是利用各種物理的和化學(xué)的原理和手段，通過伴隨故障出現(xiàn)的各種物理和化學(xué)現(xiàn)象，直接通過伴隨故障出現(xiàn)的各種物理和化學(xué)現(xiàn)象，直接檢測故障。檢測故障。 v優(yōu)點(diǎn)：利用故障所對應(yīng)的征兆來診斷故障是最優(yōu)點(diǎn)：利用故障所對應(yīng)的征兆來診斷故障是最常用、最成熟的方法，以旋轉(zhuǎn)機(jī)械為例，振動(dòng)及常用、最成熟的方法，以旋轉(zhuǎn)機(jī)械為例，振動(dòng)及其頻譜特性的征兆是最能反映故障特點(diǎn)。其

9、頻譜特性的征兆是最能反映故障特點(diǎn)。v缺點(diǎn)：征兆與故障并不是一一對應(yīng)，所以需要缺點(diǎn)：征兆與故障并不是一一對應(yīng)，所以需要較長時(shí)間積累經(jīng)驗(yàn)。較長時(shí)間積累經(jīng)驗(yàn)。（二）、故障的智能診斷方法1. 1.定義：以傳統(tǒng)的診斷方法為基礎(chǔ)，將人工智能定義：以傳統(tǒng)的診斷方法為基礎(chǔ)，將人工智能的理論和方法用于故障診斷，目前已廣泛應(yīng)用，成的理論和方法用于故障診斷，目前已廣泛應(yīng)用，成為設(shè)備故障診斷的主要方向。為設(shè)備故障診斷的主要方向。2.2.原理原理: :用計(jì)算機(jī)去做原來只有人才能做的智能用計(jì)算機(jī)去做原來只有人才能做的智能任務(wù)，包括推理、理解、規(guī)劃、決策、抽象、學(xué)習(xí)任務(wù)，包括推理、理解、規(guī)劃、決策、抽象、學(xué)習(xí)等功能。專家系

10、統(tǒng)（等功能。專家系統(tǒng)（Expert SystemExpert System）是實(shí)現(xiàn)人工智）是實(shí)現(xiàn)人工智能的重要形式能的重要形式. . 專家系統(tǒng)由知識庫、推理機(jī)以及工作存儲(chǔ)空間專家系統(tǒng)由知識庫、推理機(jī)以及工作存儲(chǔ)空間（包括數(shù)據(jù)庫）組成。（包括數(shù)據(jù)庫）組成。專家系統(tǒng)的核心問題是知識專家系統(tǒng)的核心問題是知識的獲取和知識的表示。的獲取和知識的表示。第四部分、機(jī)械設(shè)備故障信息獲取和檢測方法第四部分、機(jī)械設(shè)備故障信息獲取和檢測方法一、故障信息的獲取方法( (一一) )直接觀測法直接觀測法應(yīng)用這種方法對機(jī)器狀態(tài)做出判斷主應(yīng)用這種方法對機(jī)器狀態(tài)做出判斷主要靠要靠人的經(jīng)驗(yàn)和感官人的經(jīng)驗(yàn)和感官，且限于能觀測，且限

11、于能觀測到的或接觸到的機(jī)器零部件。到的或接觸到的機(jī)器零部件。有時(shí)借助簡單工具儀器來延伸擴(kuò)展人的觀測能力，有時(shí)借助簡單工具儀器來延伸擴(kuò)展人的觀測能力，例如：聽棒，光學(xué)內(nèi)窺鏡，磁性涂料，著色劑例如：聽棒，光學(xué)內(nèi)窺鏡，磁性涂料，著色劑( (二二) )參數(shù)測定法參數(shù)測定法 根據(jù)設(shè)備運(yùn)動(dòng)的各種參數(shù)的變化來獲取根據(jù)設(shè)備運(yùn)動(dòng)的各種參數(shù)的變化來獲取故障信息是廣泛應(yīng)用的一種方法。故障信息是廣泛應(yīng)用的一種方法。 如振動(dòng)噪聲、溫度、壓力、變形、阻值如振動(dòng)噪聲、溫度、壓力、變形、阻值等參數(shù)。等參數(shù)。其中振動(dòng)是信息的最重要來源。其中振動(dòng)是信息的最重要來源。原因：（原因：（1 1）任何設(shè)備運(yùn)行中必然產(chǎn)生振動(dòng)信號）任何設(shè)備

12、運(yùn)行中必然產(chǎn)生振動(dòng)信號 （2 2）從當(dāng)前測試手段上來講，利用振動(dòng)信號測試最）從當(dāng)前測試手段上來講，利用振動(dòng)信號測試最方便，實(shí)用方便，實(shí)用處理方法：頻譜分析，即從振動(dòng)頻率分布來判斷故障處理方法：頻譜分析，即從振動(dòng)頻率分布來判斷故障( (三三) )磨損殘?jiān)p殘?jiān)鼫y定法測定法根據(jù)磨損殘?jiān)跐櫥椭泻考邦w粒根據(jù)磨損殘?jiān)跐櫥椭泻考邦w粒分布可以掌握零件磨損情況，并可預(yù)分布可以掌握零件磨損情況，并可預(yù)防機(jī)器故障的發(fā)生。例如：有關(guān)這方防機(jī)器故障的發(fā)生。例如：有關(guān)這方面的詳細(xì)內(nèi)容將在后續(xù)敘述。面的詳細(xì)內(nèi)容將在后續(xù)敘述。(四四)設(shè)備性能指設(shè)備性能指標(biāo)的測定標(biāo)的測定 設(shè)備性能指標(biāo)包括整機(jī)及零部件性設(shè)備性能

13、指標(biāo)包括整機(jī)及零部件性能指標(biāo)能指標(biāo)整機(jī)性能的測試：整機(jī)性能的測試：主要通過輸入、輸出量的變化信息來判主要通過輸入、輸出量的變化信息來判斷機(jī)器的工作狀態(tài)。斷機(jī)器的工作狀態(tài)。 例如，柴油機(jī)耗油量與功率的變化，例如，柴油機(jī)耗油量與功率的變化，機(jī)床加工零件精度的變化，風(fēng)機(jī)效率的機(jī)床加工零件精度的變化，風(fēng)機(jī)效率的變化等均包含著故障信息。變化等均包含著故障信息。機(jī)器零部件性能的測定：機(jī)器零部件性能的測定：主要通過強(qiáng)度測試，這對預(yù)測機(jī)器設(shè)備主要通過強(qiáng)度測試，這對預(yù)測機(jī)器設(shè)備的可靠性，預(yù)報(bào)設(shè)備破壞性故障具有重的可靠性，預(yù)報(bào)設(shè)備破壞性故障具有重要意義。要意義。二、機(jī)械設(shè)備故障的檢測方法 機(jī)器設(shè)備有各種類型，因而

14、出現(xiàn)的故障也多種多樣，不同機(jī)器設(shè)備有各種類型，因而出現(xiàn)的故障也多種多樣，不同的故障需要采用不同的方法來診斷。的故障需要采用不同的方法來診斷。一）振動(dòng)和噪聲的故障檢測的方法一）振動(dòng)和噪聲的故障檢測的方法這是大部分機(jī)器所共有的故障表現(xiàn)形式，一般采用以下方法進(jìn)行診斷，這是大部分機(jī)器所共有的故障表現(xiàn)形式，一般采用以下方法進(jìn)行診斷，后續(xù)章節(jié)將詳細(xì)介紹：閱讀后續(xù)章節(jié)將詳細(xì)介紹：閱讀P12 5聲學(xué)法聲學(xué)法4沖擊能量與沖擊脈沖測定法沖擊能量與沖擊脈沖測定法 3模態(tài)分析與參數(shù)識別法模態(tài)分析與參數(shù)識別法2特征分析法特征分析法1、 振動(dòng)法振動(dòng)法 二)材料裂紋及缺陷損傷的故障檢測方法4 4磁粉探傷法磁粉探傷法1 1超

15、聲波探傷法超聲波探傷法3 3滲透探傷法滲透探傷法2 2射線探傷法射線探傷法5 5渦流探傷法渦流探傷法6 6激光全息檢測法激光全息檢測法7 7微波檢測技術(shù)微波檢測技術(shù) 8 8聲發(fā)射技術(shù)聲發(fā)射技術(shù) 三）設(shè)備零部件材料的磨損及腐蝕故障檢測方法(1)超聲探傷法(2)光纖內(nèi)窺技術(shù)：采用特質(zhì)光纖內(nèi)窺鏡直接觀測材料表面磨損及腐蝕情況(3)油液分析技術(shù)：1）是油液本身的物理化學(xué)性能分析 2）是對油液中殘?jiān)姆治鏊模囟?、壓力、流量變化引起的故障檢測的方法 機(jī)器設(shè)備系統(tǒng)的有些故障往往反映在一些工藝參數(shù)，如機(jī)器設(shè)備系統(tǒng)的有些故障往往反映在一些工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流量的變化中。主要利用相關(guān)傳感器測量。溫度、壓力

16、、流量的變化中。主要利用相關(guān)傳感器測量。例如：在溫度測量中常用例如：在溫度測量中常用接觸式測溫儀接觸式測溫儀（熱電阻、電熱偶）（熱電阻、電熱偶）和和非接觸式測溫儀非接觸式測溫儀（紅外測溫儀，紅外熱像儀）。（紅外測溫儀，紅外熱像儀）。三、診斷參數(shù)的選擇和判斷標(biāo)準(zhǔn)一）診斷參數(shù)的選擇原則1 1診斷參數(shù)的多能性診斷參數(shù)的多能性 多能性是指參數(shù)能全面地表征診斷對多能性是指參數(shù)能全面地表征診斷對象狀態(tài)的能力。選擇參數(shù)應(yīng)該選擇包含最多診斷信息、的象狀態(tài)的能力。選擇參數(shù)應(yīng)該選擇包含最多診斷信息、的診斷參數(shù)。診斷參數(shù)。 2 2診斷參數(shù)的靈敏性診斷參數(shù)的靈敏性 是指隨故障的變化，所選擇參數(shù)的變是指隨故障的變化，所

17、選擇參數(shù)的變化較其他參數(shù)更為明顯。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞副磨損之后，化較其他參數(shù)更為明顯。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞副磨損之后，功率的輸出和壓縮空氣泄漏率都會(huì)發(fā)生變化，但是功率下功率的輸出和壓縮空氣泄漏率都會(huì)發(fā)生變化，但是功率下降范圍只有降范圍只有5%-7%5%-7%，而后者達(dá)，而后者達(dá)40%-50%40%-50%。3 3診斷參數(shù)應(yīng)呈單值性診斷參數(shù)應(yīng)呈單值性 隨著故障的發(fā)展，診斷參數(shù)的變隨著故障的發(fā)展，診斷參數(shù)的變化應(yīng)該是單值遞增或遞減，即診斷參數(shù)值的大小與故障的化應(yīng)該是單值遞增或遞減，即診斷參數(shù)值的大小與故障的嚴(yán)重程度有較確定的關(guān)系嚴(yán)重程度有較確定的關(guān)系. .例如零部件磨損狀況與潤滑油例如零部件磨損狀況與潤

18、滑油中殘?jiān)暮?。中殘?jiān)暮俊? 4診斷參數(shù)的穩(wěn)定性診斷參數(shù)的穩(wěn)定性 在相同的測試條件下，所測得的診在相同的測試條件下，所測得的診斷參數(shù)值離散度要小，即重復(fù)性好。斷參數(shù)值離散度要小，即重復(fù)性好。5 5診斷參數(shù)的物理意義診斷參數(shù)的物理意義 診斷參數(shù)應(yīng)具有一定的物理意義，診斷參數(shù)應(yīng)具有一定的物理意義，且能量化，即可以用數(shù)字表示且便于測量。比如溫度的高且能量化，即可以用數(shù)字表示且便于測量。比如溫度的高低，振動(dòng)頻率的大小。低，振動(dòng)頻率的大小。二）診斷的周期1. 1.定義：定義：對需要定期診斷的機(jī)器，需要確定診斷周期，即兩對需要定期診斷的機(jī)器，需要確定診斷周期，即兩次診斷的間隔時(shí)間。次診斷的間隔時(shí)間。 2.2.診斷周期的確定方法：診斷周期的確定方法：“適時(shí)檢測適時(shí)檢測”法：根據(jù)當(dāng)前的測定法：根據(jù)當(dāng)前的測定值和過去測定值確定下一次檢測時(shí)間。值和過去測定值確定下一次檢測時(shí)間。 （三）診斷標(biāo)準(zhǔn)的確定（三）診斷標(biāo)準(zhǔn)的確定 在測得檢測參數(shù)后，就需要判斷所測出的值是正常還是異常。其方法是將實(shí)在測得檢測參數(shù)后，就需要判斷所測出的值是正常還是異常。其方法是將實(shí)測數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。判斷標(biāo)準(zhǔn)共有三種，需按診斷對象來確定采用哪測數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。判斷標(biāo)準(zhǔn)共有三種，需按診斷對象來確定采用哪一種。一種。（1 1）絕對判斷標(biāo)準(zhǔn)：針對某類機(jī)械根據(jù)大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)