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文檔簡介

設(shè)備故障診斷技術(shù)安徽工業(yè)大學(xué)潘紫微教授1引言2事件1:

1485年在波斯沃斯戰(zhàn)役中,英國國王理查三世戰(zhàn)敗,莎士比亞的名句“馬,馬,一馬失社稷!”使這一戰(zhàn)役永載史冊。

國王理查三世準(zhǔn)備拼死一戰(zhàn)了。里奇蒙德伯爵亨利帶領(lǐng)的軍隊(duì)正迎面撲來,這場戰(zhàn)斗將決定誰統(tǒng)治英國。

戰(zhàn)斗進(jìn)行前的早上,理查派馬夫去備好自己喜歡的戰(zhàn)馬。

“快給它釘掌!”馬夫?qū)﹁F匠說,“國王要騎著它打頭陣呢!”

“你得等等,”鐵匠回答,“前幾天我給國王全軍的馬都釘了掌,現(xiàn)在我得準(zhǔn)備馬蹄鐵?!?/p>

“我等不及了!”馬夫不耐煩地叫道:“國王的敵人正在推進(jìn),我們必須在戰(zhàn)場上迎擊敵兵,有什么你就用什么吧?!?/p>

鐵匠埋頭干活,制作了四個(gè)馬掌,固定在馬蹄上,然后開始釘釘子。釘了三個(gè)掌后,他發(fā)現(xiàn)沒有釘子來釘?shù)谒膫€(gè)馬掌了。

“我需要一兩個(gè)釘子?!彼f,“需要點(diǎn)時(shí)間打出兩個(gè)。”

“告訴你等不及了,”馬夫急切地說,“我聽見軍號(hào)聲了,你能不能湊合?”

“我能把馬掌釘上,但不能象其他幾個(gè)那么牢實(shí)?!?/p>

“能不能掛?。俊瘪R夫問?!皯?yīng)該能,”鐵匠回答:“但我沒有把握。”

“好吧,就這樣!”馬夫叫道:“快點(diǎn),要不國王會(huì)怪罪我們倆的。”

兩軍交上了鋒,理查國王沖鋒陷陣鞭策士兵迎戰(zhàn)敵人?!皼_??!沖??!”他喊著,率領(lǐng)部隊(duì)沖向敵陣。遠(yuǎn)遠(yuǎn)地,他看見戰(zhàn)場另一頭幾個(gè)自己的士兵退卻了。如果其他人看他們這樣,也會(huì)后退的,必須制止退卻。理查策馬揚(yáng)鞭沖向那個(gè)缺口,召喚士兵掉頭戰(zhàn)斗。

還沒跑到一半,一只馬掌掉了,戰(zhàn)馬跌翻在地,理查也被掀到地上。國王來不及重新抓住韁繩,驚恐的畜生就跳起來逃走了。理查環(huán)顧四周,他的士兵紛紛撤退,敵人的軍隊(duì)包圍上來了。

他在空中揮舞寶劍,“馬!”他喊道:“一匹馬,我的國家傾覆就因?yàn)檫@匹馬!”

他沒有馬騎了,他的軍隊(duì)分崩離析,士兵們自顧不暇。不一會(huì)兒,敵軍俘獲了理查,戰(zhàn)斗結(jié)束了。3從那時(shí)起,人們就說:

少了一個(gè)鐵釘,丟了一個(gè)馬掌,

少了一個(gè)馬掌,丟了一匹戰(zhàn)馬。

少了一匹戰(zhàn)馬,敗了一場戰(zhàn)役,

敗了一場戰(zhàn)役,失了一個(gè)國家。

所有的損失都是因?yàn)樯倭艘粋€(gè)馬掌釘。4事件2:5事件3:6事件4:切爾諾貝利核電站核泄漏切爾諾貝利核電站是前蘇聯(lián)時(shí)期在烏克蘭境內(nèi)修建的第一座核電站。曾被認(rèn)為是世界上最安全、最可靠的核電站。但1986年4月26日,核電站的第4號(hào)核反應(yīng)堆在進(jìn)行半烘烤實(shí)驗(yàn)中突然發(fā)生失火,引起爆炸,據(jù)估算,核泄漏事故后產(chǎn)生的放射污染相當(dāng)于日本廣島原子彈爆炸產(chǎn)生的放射污染的100倍。爆炸使機(jī)組被完全損壞,8噸多強(qiáng)輻射物質(zhì)泄露,塵埃隨風(fēng)飄散,致使俄羅斯、白俄羅斯和烏克蘭許多地區(qū)遭到核輻射的污染。2011年4月26日,切爾諾貝利事故迎來25周年紀(jì)念。7事件5:8事件6:馬鋼三鋼軋傾動(dòng)機(jī)構(gòu)案例直接損失全套設(shè)備制造安裝大約600萬元間接損失15天煉鋼產(chǎn)值1億零80萬元,10%利潤:1008萬。9設(shè)備故障診斷技術(shù)是一種在設(shè)備運(yùn)行中或在基本不拆卸的情況下,了解和掌握設(shè)備工作狀態(tài),確定設(shè)備的整體或局部是否正常,發(fā)現(xiàn)早期故障及其原因,并能預(yù)報(bào)故障發(fā)展趨勢的技術(shù)。定義包括三個(gè)層次的任務(wù):一是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測;二是設(shè)備狀態(tài)異常時(shí)的故障診斷,三是設(shè)備故障的早期診斷與早期預(yù)報(bào)。1、什么是設(shè)備故障診斷技術(shù)1011122、為什么要要進(jìn)行設(shè)備故故障診斷133、如何進(jìn)行行設(shè)備故障診診斷(三個(gè)階段))144、設(shè)備故障障診斷技術(shù)為為什么獲得重重視與發(fā)展機(jī)械設(shè)備工作作強(qiáng)度不斷增增大,生產(chǎn)效效率、自動(dòng)化化程度越來越越高;(高速、重重載、連續(xù)、、自動(dòng)化)設(shè)備更加復(fù)雜雜,各部分的的關(guān)聯(lián)愈加密密切,從而往往往某處微小小故障就爆發(fā)發(fā)鏈鎖反應(yīng),,導(dǎo)致整個(gè)設(shè)設(shè)備乃至與設(shè)設(shè)備有關(guān)的環(huán)環(huán)境遭受災(zāi)難難性的毀壞。。這不僅會(huì)造造成巨大的經(jīng)經(jīng)濟(jì)損失,而而且會(huì)危及人人身安全,后后果極為嚴(yán)重重。機(jī)電液光一體體化程度越來來越高,機(jī)電電液(多參數(shù)、非非線性)耦合程度越來來越強(qiáng),分析析難度加大。。155、設(shè)備故障障診斷的支撐撐技術(shù)①在設(shè)備故障障機(jī)理方面,,需要設(shè)備動(dòng)動(dòng)力學(xué)及相關(guān)關(guān)數(shù)學(xué)、力學(xué)學(xué)、物理、化化學(xué)等理論基基礎(chǔ)的支持;;②在信號(hào)感知知方面,需要要新型傳感器器與信號(hào)拾取取技術(shù)的支持持;在信號(hào)轉(zhuǎn)換分分析方面,需需要經(jīng)典信號(hào)號(hào)處理與現(xiàn)代代信號(hào)處理技技術(shù)的支持;;16④在狀態(tài)的判判別方面,需需要辨識(shí)與決決策技術(shù)的支支持;⑤在信息的傳傳遞方面,需需要通訊網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)的支持持;⑥在信息存貯貯、查詢與管管理方面,需需要數(shù)據(jù)庫管管理與人機(jī)交交互技術(shù)的支支持;⑦在監(jiān)測與診診斷的實(shí)時(shí)性性方面,需要要硬件實(shí)現(xiàn)技技術(shù)、快速診診斷與決策策策略的支持。。176、設(shè)備故障障診斷技術(shù)的的現(xiàn)狀及發(fā)展展設(shè)備故障診斷斷作為一門新新興的綜合性性邊緣學(xué)科,,經(jīng)過30多多年的發(fā)展,,已初步形成成了比較完整整的學(xué)科體系系。就其技術(shù)術(shù)手段而言,,已逐步形成成以振動(dòng)診斷斷、油液分析析、紅外檢測測和無損檢測測探傷為主,,其他技術(shù)或或方法為輔的的局面。這其其中又以振動(dòng)動(dòng)診斷涉及的的領(lǐng)域最廣、、理論基礎(chǔ)最最為雄厚、研研究得最為充充分而最具生生機(jī)與活力。。181999、2000年,,ISO公公布的兩份關(guān)關(guān)于“機(jī)器狀狀態(tài)監(jiān)測和診診斷”的文件件中把油液分析、性性能分析、紅紅外熱分析、、振動(dòng)分析、、電機(jī)電流分析列為機(jī)器器狀態(tài)描述的的五大技術(shù)手手段,適用于于大多數(shù)工業(yè)業(yè)的預(yù)知檢修修。19上篇診斷技術(shù)手段段20振動(dòng)診斷法::平穩(wěn)振動(dòng)、、瞬態(tài)振動(dòng)、、機(jī)械導(dǎo)納及及模態(tài)參數(shù)為為檢測目標(biāo),,進(jìn)行特征分分析、譜分析析和時(shí)頻域分分析,也包括括含有相位信信息的全息譜譜診斷法和其其他方法。第一章振動(dòng)動(dòng)診斷211.1振動(dòng)動(dòng)診斷的基本本知識(shí)振動(dòng)是物體運(yùn)運(yùn)動(dòng)的一種形形式,通常是是指物體經(jīng)過過其平衡位置置而往復(fù)變化化的過程。振動(dòng)有時(shí)對(duì)人人類是有害的的,但有時(shí)人人們可以利用用振動(dòng)來為我我們服務(wù)。只要是運(yùn)轉(zhuǎn)的的機(jī)器,都或或多或少地發(fā)發(fā)生振動(dòng),因因此,振動(dòng)診診斷在各種診診斷方法中所所占的比例最最大,一般可可達(dá)60%-70%。221.1.1按按振動(dòng)頻率率分類機(jī)械振動(dòng)低頻振動(dòng):f<10Hz中頻振動(dòng):f=10-1000Hz高頻振動(dòng):f>1000Hz231.1.2振動(dòng)的一般分分類241.1.3振振動(dòng)三要素及及其在振動(dòng)診診斷中的應(yīng)用用構(gòu)成一個(gè)確定定性振動(dòng)有3個(gè)基本要素素,即振幅d、頻率f和相位φ。當(dāng)然,振幅不不僅用位移,,還可以用速速度和加速度度。要特別說說明一個(gè)與振振動(dòng)有關(guān)的量量就是速度有效值,也常被稱為為速度均方根根值。這是一一個(gè)經(jīng)常用到到的振動(dòng)測量量參數(shù)。目前前許多振動(dòng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)都是采用用速度有效值作為判別參數(shù)數(shù),因?yàn)樗钭钅軌蚍从痴裾駝?dòng)的烈度。。2526振動(dòng)三要素及及其在振動(dòng)診診斷中的應(yīng)用用幅值反映振動(dòng)動(dòng)的強(qiáng)度,振振幅的平方常常與物質(zhì)振動(dòng)動(dòng)的能量成正正比,振動(dòng)診診斷標(biāo)準(zhǔn)都是是用振幅來表表示的。同樣的振幅幅其頻率越越高,對(duì)機(jī)機(jī)組損壞程程度越大,,因此不同同轉(zhuǎn)速的機(jī)機(jī)組定義的的振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值不同。。當(dāng)頻率和頻頻率一定時(shí)時(shí),相位的的大幅偏移移就是故障障(異常))的征兆。。271.2振振動(dòng)信號(hào)處處理所謂振動(dòng)信信號(hào)處理,,就是對(duì)振振動(dòng)波形進(jìn)進(jìn)行加工處處理,抽取取與設(shè)備運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)有有關(guān)的特征征,以便對(duì)對(duì)設(shè)備狀態(tài)態(tài)實(shí)施有效效的判別。。28目前,在振振動(dòng)信號(hào)的的處理方面面,除了經(jīng)經(jīng)典的統(tǒng)計(jì)計(jì)分析、時(shí)域、頻域分析、參數(shù)辨識(shí)識(shí)、頻率細(xì)化技技術(shù)、倒頻譜分析析、共振解調(diào)調(diào)分析、三三維全息譜譜分析、軸心軌跡分分析、基于非平平穩(wěn)信號(hào)假假設(shè)的短時(shí)時(shí)付里葉變變換、以及及現(xiàn)代發(fā)展展的Wigner分分布、現(xiàn)代譜分析析、小波分析、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分分解(EMD)和形態(tài)學(xué)分析析等-----。峭度指標(biāo)::用于診斷滾滾動(dòng)軸承和和齒輪故障障非常有有效,且與與轉(zhuǎn)速、負(fù)負(fù)荷無關(guān);;波峰因數(shù)::峰值與有效效值的比值值,可以輔輔助確定局局部故障或或磨損型故故障。291.2.1時(shí)域分析析—最基本本的分析工工具時(shí)間-位移移、時(shí)間-速度、時(shí)時(shí)間-加速速度30常見時(shí)間波波形特征取自不同測測試部位的的不平衡故故障信號(hào)軸振殼振31不對(duì)對(duì)中中故故障障波波形形具具有有明明顯顯的的M型和和W型特特征征不對(duì)對(duì)中中故故障障表表現(xiàn)現(xiàn)出出的的時(shí)時(shí)間間波波形形32沖擊擊信信號(hào)號(hào),,當(dāng)當(dāng)滾滾動(dòng)動(dòng)軸軸承承或或齒齒輪輪存存在在局局部部故故障障時(shí)時(shí)這這種種信信號(hào)號(hào)就就會(huì)會(huì)出出現(xiàn)現(xiàn)33調(diào)制制波波形形,,在在齒齒輪輪故故障障時(shí)時(shí)可可能能出出現(xiàn)現(xiàn)341.2.2頻域域分分析析——換換個(gè)個(gè)角角度度看看問問題題頻率率-幅幅值值,頻頻率率-相相位位,頻頻率率-功功率率35頻譜譜分分析析原原理理36頻譜譜特特征征((1))37頻譜譜特特征征((2))38頻譜譜特特征征((3))39頻譜譜分分析析的的必必要要性性401.3時(shí)時(shí)域域和和頻頻域域的的理理論論基基礎(chǔ)礎(chǔ)見2012版版故故障障診診斷斷信信號(hào)號(hào)分分析析-1419、靜夜四無無鄰,荒居居舊業(yè)貧。。。1月-231月-23Thursday,January5,202310、雨中黃葉樹樹,燈下白頭頭人。。00:42:3600:42:3600:421/5/202312:42:36AM11、以我獨(dú)獨(dú)沈久,,愧君相相見頻。。。1月-2300:42:3600:42Jan-2305-Jan-2312、故人人江海海別,,幾度度隔山山川。。。00:42:3600:42:3600:42Thursday,January5,202313、乍見翻疑夢夢,相悲各問問年。。1月-231月-2300:42:3600:42:36January5,202314、他鄉(xiāng)生白白發(fā),舊國國見青山。。。05一月月202312:42:36上上午00:42:361月-2315、比不了得就就不比,得不不到的就不要要。。。一月2312:42上上午1月-2300:42January5,202316、行動(dòng)出成成果,工作作出財(cái)富。。。2023/1/50:42:3600:42:3605January202317、做做前前,,能能夠夠環(huán)環(huán)視視四四周周;;做做時(shí)時(shí),,你你只只能能或或者者最最好好沿沿著著以以腳腳為為起起點(diǎn)點(diǎn)的的射射線線向向前前。。。。12:42:36上上午午12:42上上午午00:42:361月月-239、沒有有失敗敗,只只有暫暫時(shí)停停止成成功!!。1月-231月-23Thursday,January5,202310、很多事情努努力了未必有有結(jié)果,但是是不努力卻什什么改變也沒沒有。。00:42:3600:42:3600:421/5/202312:42:36AM11、成成功功就就是是日日復(fù)復(fù)一一日日那那一一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小小小努努力力的的積積累累。。。。1月月-2300:42:3600:42Jan-2305-Jan-2312、世間成事事,不求其其絕對(duì)圓滿滿,留一份份不足,可可得無限完完美。。00:42:3600:42:3600:42Thursday,January5,202313、不知香香積寺,,數(shù)里入入云峰。。。1月-231月-2300:42:3600:42:36January5,202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的的人能把世界界放在手中像像泥塊一樣任任意揉捏。05一月202312:42:36上午午00:42:361月-2315、楚塞塞三湘湘接,,荊門門九派派通。。。。。一月2312:42上上午1月-2300:42January5,202316、少少年年十十五五二二十十時(shí)時(shí),,步步行行奪奪得得胡胡馬馬騎騎。。。。2023/1/50:42:3600:42:3605January202317、空山新新雨后,,天氣晚晚來秋。。。12:42:36上上午12:42上上午00:42:361月-239、楊柳散和和風(fēng),青山山澹吾慮。。。1月-231月-23Thursday,January5,202310、閱閱讀讀一一切切好好書書如如同同和和過過去去最最杰杰出出的的人人談?wù)勗捲挕!?0:42:3600:42:3600:421/5/202312:42:36AM11、越是沒沒有本領(lǐng)領(lǐng)的就越越加自命命不凡。。1月-2300:42:3600:42Jan-2305-Jan-2312、越是無無能的人人,越喜喜歡挑剔剔別人的的錯(cuò)

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