機(jī)械故障診斷技術(shù)緒論專題知識(shí)講座

第一章緒論第二章信號(hào)分析方法及應(yīng)用第三章故障診斷的標(biāo)準(zhǔn)第四章旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷第五章滾動(dòng)軸承的振動(dòng)監(jiān)測(cè)和診斷第六章齒輪箱的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷第七章油樣分析方法第八章紅外檢測(cè)方法目錄12/31/202411.1基本概念故障的概念

設(shè)備故障是指“設(shè)備功能失?！?，也就是設(shè)備不能達(dá)到預(yù)期的工作狀態(tài)，無(wú)法滿足應(yīng)有的性能、功能。功能失效，機(jī)械設(shè)備基本功能不能保證；設(shè)備偏離正常功能第一章緒論12/31/20242故障的分類按故障性質(zhì)分類

人為故障自然故障故障率%ⅠⅡⅢ圖浴盆曲線Ⅰ——磨合期Ⅱ——正常使用期Ⅲ——耗損期12/31/20243按故障產(chǎn)生的原因分類

先天性故障使用性故障按故障發(fā)展速度分類

突發(fā)性故障漸進(jìn)性故障按故障造成的后果分類

輕微故障一般故障嚴(yán)重故障惡性故障12/31/20244狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷檢測(cè)縮小故障范圍狀態(tài)檢測(cè)提取征兆定期檢測(cè)故障診斷原因分析維修決策趨勢(shì)分析正常參數(shù)開始尚可正常不可異常12/31/20245設(shè)備故障診斷的內(nèi)容包括狀態(tài)監(jiān)測(cè)、分析診斷和故障預(yù)測(cè)三個(gè)方面。其具體實(shí)施過(guò)程可以歸納為以下四個(gè)方面：1、信號(hào)采集；2、信號(hào)處理（特征提?。?、狀態(tài)識(shí)別；4、診斷決策。12/31/20246狀態(tài)檢測(cè)通過(guò)監(jiān)視和測(cè)量設(shè)備或部件運(yùn)行狀態(tài)信息和特征參數(shù)（例如振動(dòng)、溫度、壓力等），并以此來(lái)判斷其狀態(tài)是否正常。故障診斷不僅要檢查出設(shè)備是否正常，還要對(duì)設(shè)備發(fā)生故障的部位、產(chǎn)生故障的原因、故障的性質(zhì)和程度給出深入的分析和判斷。狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷關(guān)系沒(méi)有檢測(cè)就沒(méi)有診斷，診斷是目的，檢測(cè)是手段；檢測(cè)是診斷的基礎(chǔ)和前提，診斷是檢測(cè)的最終結(jié)果。12/31/20247

機(jī)械故障診斷主要是研究某一機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)性能的變化規(guī)律及其運(yùn)行狀態(tài)的識(shí)別方法。中國(guó)工程院院士屈梁生——診斷是以機(jī)械學(xué)和信息論為依托，多學(xué)科融合的技術(shù)，本質(zhì)是模式識(shí)別。12/31/20248轉(zhuǎn)子事故預(yù)防事故，保證人身和設(shè)備安全1.2故障診斷的意義和目的故障診斷的意義12/31/20249現(xiàn)實(shí)生活和工業(yè)過(guò)程中惡性事故時(shí)有發(fā)生透平機(jī)械事故12/31/202410現(xiàn)實(shí)生活和工業(yè)過(guò)程中惡性事故時(shí)有發(fā)生水輪機(jī)事故12/31/202411調(diào)查委員會(huì)在經(jīng)過(guò)４個(gè)月的調(diào)查后，提出長(zhǎng)達(dá)２５６頁(yè)的調(diào)查報(bào)告。報(bào)告認(rèn)為，“挑戰(zhàn)者”號(hào)爆炸的原因是右側(cè)助推火箭存在問(wèn)題。由于航天飛機(jī)發(fā)射時(shí)氣溫過(guò)低，寒冷的天氣對(duì)火箭墊圈產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致爆炸。1９８６年１月２８日“挑戰(zhàn)者”號(hào)爆炸價(jià)值１２億美元的航天飛機(jī)被炸成碎片，７名機(jī)組人員全部遇難12/31/202412現(xiàn)實(shí)生活和工業(yè)過(guò)程中惡性事故時(shí)有發(fā)生斷裂部位三峽塔帶機(jī)斷裂事故

2002年9月3日12/31/202413保證設(shè)備精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量

12/31/202414事后維修，故障維修

(Breakdown)

設(shè)備壞了后才去修理。預(yù)防維修，定期維修(Preventive)

定期地檢查和大修。預(yù)知維修，視情維修(Predictive)

周期或?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)，必要時(shí)才去維修。推動(dòng)設(shè)備維修制度的改革

12/31/202415事后維修優(yōu)點(diǎn)：不需要安排計(jì)劃。對(duì)一些設(shè)備，更換比修理更便宜。缺點(diǎn)：意外停機(jī)引起生產(chǎn)損失?？赡芤鹪O(shè)備的二次損壞，甚至災(zāi)難性事故。12/31/202416預(yù)防維修優(yōu)點(diǎn)：減少意外停機(jī)缺點(diǎn)：意外停機(jī)引起生產(chǎn)損失過(guò)剩維修導(dǎo)致維修費(fèi)用增加12/31/202417預(yù)知維修優(yōu)點(diǎn)：減少非計(jì)劃停機(jī)損失維修時(shí)間間隔可以延長(zhǎng)維修費(fèi)用大為減少缺點(diǎn)：需要初始投資需學(xué)習(xí)和培訓(xùn)12/31/202418不同制度的維修成本的比較大型鋼鐵企業(yè)12/31/202419提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益

日本應(yīng)用故障診斷技術(shù)后，事故發(fā)生率減少75%，維修費(fèi)用降低25～50％。英國(guó)對(duì)2000個(gè)國(guó)營(yíng)工廠的調(diào)查表明，采用狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)后，每年可節(jié)省維修費(fèi)用3億英鎊，而故障診斷系統(tǒng)的成本為0.5億英鎊。

美國(guó)1980年稅收總額$7500億，維修費(fèi)為$2460億,估計(jì)其中過(guò)剩維修費(fèi)為$750億。我國(guó)1987年國(guó)營(yíng)公交企業(yè)40萬(wàn)個(gè)，固定資產(chǎn)￥7000億,維修費(fèi)約為固定資產(chǎn)的3～5％。12/31/202420

300MW發(fā)電機(jī)組停產(chǎn)一天損失電720萬(wàn)kWh，約￥144萬(wàn)元30萬(wàn)噸化肥裝置停產(chǎn)一天損失化肥1000t，約￥150萬(wàn)元三峽2號(hào)水輪機(jī)組700MW停機(jī)4小時(shí)損失￥400萬(wàn)元12/31/202421

“保證可靠地、高效地發(fā)揮設(shè)備應(yīng)有的功能”

1、保證設(shè)備發(fā)揮最大的設(shè)計(jì)能力，制定合理的檢測(cè)維修制度，以便在允許的條件下充分挖掘設(shè)備潛能，延長(zhǎng)服役期限和使用壽命，降低設(shè)備全壽命周期費(fèi)用；2、能及時(shí)地、正確地對(duì)各種異常狀態(tài)或故障狀態(tài)作出診斷，預(yù)防或消除故障，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行必要的指導(dǎo)，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性、安全性和有效性，以期把故障損失降低到最低水平；3、通過(guò)檢測(cè)監(jiān)視故障分析性能評(píng)估等，為設(shè)備結(jié)構(gòu)修改優(yōu)化設(shè)計(jì)合理制造及生產(chǎn)過(guò)程提供數(shù)據(jù)和信息。故障診斷的目的12/31/2024221.3故障診斷的基本方法按照診斷模式分★離線分析診斷★在線分析診斷★遠(yuǎn)程檢測(cè)診斷12/31/202423離線分析診斷定期或不定期的巡檢的方式采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，然后回放到計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行監(jiān)測(cè)與診斷分析。

特點(diǎn)：離線分析，對(duì)突發(fā)故障無(wú)能為力，但可精細(xì)分析

12/31/202424計(jì)算機(jī)監(jiān)控箱記錄、文件在線分析診斷由傳感器及高速實(shí)時(shí)數(shù)采硬件、控制計(jì)算機(jī)及監(jiān)測(cè)分析軟件組成。特點(diǎn)：在線監(jiān)測(cè)，可以給出設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，捕捉突發(fā)故障并進(jìn)行及時(shí)分析。

12/31/202425。。。。。。。。。。。….信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理機(jī)組機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)….信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理機(jī)組機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)。。。。。。。。。。?！?信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理機(jī)組機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)充分挖掘和發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)信息交換、資源共享的優(yōu)點(diǎn)，充分利用科研院所的專家資源，實(shí)現(xiàn)“移動(dòng)的是數(shù)據(jù)而不是人”，在網(wǎng)絡(luò)層面上實(shí)現(xiàn)故障信息的挖掘和故障類型的確診。

12/31/202426按檢測(cè)參數(shù)分★振動(dòng)：適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、軸承、齒輪等?！餃囟龋t外）：適用于工業(yè)爐窯、熱力機(jī)械、電機(jī)、電器等?！锫暟l(fā)射：適用于壓力容器、往復(fù)機(jī)械、軸承、齒輪等?！镉鸵海ㄨF譜）：適用于齒輪箱、設(shè)備潤(rùn)滑系統(tǒng)、電力變壓器等?！餆o(wú)損檢測(cè)：采用物理化學(xué)方法，用于關(guān)鍵零部件的故障檢測(cè)?！飰毫Γ哼m用于液壓系統(tǒng)、流體機(jī)械、內(nèi)燃機(jī)和液力耦合器等?！飶?qiáng)度：適用于工程結(jié)構(gòu)、起重機(jī)械、鍛壓機(jī)械等。★表面：適用于設(shè)備關(guān)鍵零部件表面檢查和管道內(nèi)孔檢查等。★工況參數(shù)：適用于流程工業(yè)和生產(chǎn)線上的主要設(shè)備等。★電氣：適用于電機(jī)、電器、輸變電設(shè)備、電工儀表等。12/31/202427醫(yī)學(xué)診斷與故障診斷醫(yī)學(xué)診斷故障診斷原理及特征信息中醫(yī)：望、聞、問(wèn)、切西醫(yī)：望、觸、扣、聽(tīng)、嗅聽(tīng)心音、做心電圖量體溫驗(yàn)血驗(yàn)?zāi)蛄垦獕篨射線、超聲波檢測(cè)問(wèn)病史聽(tīng)、摸、看、聞?wù)駝?dòng)與噪聲監(jiān)測(cè)溫度監(jiān)測(cè)油樣分析應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量無(wú)損檢測(cè)查閱技術(shù)檔案資料通過(guò)形貌、聲音、溫度、顏色、氣味的變化來(lái)診斷通過(guò)振動(dòng)大小及變化規(guī)律觀察溫度的大小及變化觀察化學(xué)成分及磨粒形狀變化觀察壓力或應(yīng)力變化觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷找規(guī)律、查原因、作判斷12/31/202428儀器分類：便攜式測(cè)振表數(shù)據(jù)采集器計(jì)算機(jī)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1.4監(jiān)測(cè)和診斷儀器的分類和選用儀器選用原則：被監(jiān)測(cè)對(duì)象在生產(chǎn)中的地位生產(chǎn)的規(guī)模和產(chǎn)量預(yù)計(jì)的投資設(shè)備管理人員的水平和素質(zhì)12/31/202429測(cè)振表的外形和原理框圖阻抗變換前置放大指示選頻網(wǎng)絡(luò)微積分檢波主放大電池靈敏度調(diào)節(jié)傳感器輸入交流輸出

直流輸出12/31/202430計(jì)算機(jī)存貯器打印機(jī)屏幕軟件放大接口存貯顯示時(shí)鐘電池管理環(huán)節(jié)傳感器數(shù)據(jù)采集器計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備數(shù)據(jù)采集器外形和工作框圖12/31/202431雙通道振動(dòng)表推力瓦位和瓦溫表振動(dòng)傳感器在瓦蓋上水泵的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)12/31/202432典型的表盤式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前置器雙通道軸位表推力瓦溫表鍵相信號(hào)雙通道軸振表徑向瓦溫表鍵相傳感器90度布置的兩渦流傳感器推力瓦溫傳感器徑向瓦溫傳感器軸向位置傳感器報(bào)警信號(hào)輸出離心壓縮機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)12/31/202433計(jì)算機(jī)化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖

最簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。單一計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)采集、管理、數(shù)據(jù)分析、人機(jī)對(duì)話等功能。存貯器打印機(jī)屏幕軟件適調(diào)放大切換裝置A/D變換器來(lái)自傳感器監(jiān)測(cè)儀表計(jì)算機(jī)12/31/202434監(jiān)測(cè)和診斷儀器的分類和選用12/31/2024351.5故障診斷技術(shù)的發(fā)展概況★美國(guó)最早，1967年美國(guó)宇航局倡導(dǎo)成立了機(jī)械故障預(yù)防小組（“MFPG”）★70年代英國(guó)機(jī)械保健中心成立，并用于核發(fā)電、鋼鐵、電力等診斷★71年日本開始發(fā)展自己的TPM（全員生產(chǎn)維修）：鋼鐵、石油、化工、鐵路★進(jìn)而歐美許多國(guó)家都在重視發(fā)展。如瑞典SPM軸承監(jiān)測(cè)、挪威船舶診斷、丹麥B&K的振動(dòng)與聲發(fā)射診斷

12/31/202436★1979年機(jī)械工業(yè)部在長(zhǎng)春舉辦設(shè)備科長(zhǎng)學(xué)習(xí)班★1983年在南京舉辦首屆設(shè)備診斷技術(shù)專題座談會(huì)

天津大學(xué)：1982年起研究齒輪傳動(dòng)、軸承、齒輪箱、切削過(guò)程等方面的診斷與監(jiān)控技術(shù)華中理工大學(xué)：汽輪發(fā)電機(jī)組診斷專家系統(tǒng)、鋼絲繩診斷系統(tǒng)

西安交通大學(xué)：旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷RB—20，用于煉油行業(yè)

國(guó)防科技大學(xué)：望遠(yuǎn)號(hào)遠(yuǎn)洋考察船的在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)：20萬(wàn)KW汽輪發(fā)電機(jī)組診斷12/31/202437★分布式、網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)代替集中監(jiān)測(cè)?！飳?shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)替代定期監(jiān)測(cè)和巡