机械故障诊断概述ppt课件.ppt

故障诊断基础,1.机械故障诊断概述2.机械故障诊断中的信号处理3.振动与噪声监测技术4.超声波与声发射检测技术5.油样分析技术6.温度监测方法7.滚动轴承与齿轮故障诊断技术8.旋转机械故障诊断技术9.往复机械故障诊断技术,宋玉超2014.3,鬼铅锗旺郁妄痔场恫侍撞冀目讼凝跃耍宗铡炉伪物标么酗立甜扦没刨址刘机械故障诊断概述机械故障诊断概述,第一章 机械故障诊断概述,1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容,1.2设备故障的信息获取和检测方法,1.3机械设备故障诊断方法的分类,1.4机械设备故障诊断技术的发展概况,着基律嘲绦填料烘邢酸启瑞满掇买费婉役谜湍喂汲电恰办衔畦僵纤醚蝗甜机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容,现代工业生产对机械设备的要求:可靠性可用性维修性经济性安全性进行全寿命管理，实行全面质量保证体系制度,机械设备状态监测与故障诊断技术在满足上述这些要求中，扮演着越来越重要的角色；机械设备是现代化工业生产的物质技术基础，设备管理则是企业管理中的重要领域也就是说，企业管理的现代化必然要以设备管理的现代化作为其重要组成部分机械设备状态监测与故障诊断技术在设备管理与维修现代化中占有重要的地位我国已将设备诊断技术、修复技术和润滑技术列为设备管理和维修工作的三项基础技术,匠池奢汗谓越侨蹄警蛇斥铸蔫校车蠢盘银省灸叛谈靴媚完冬膝蛙躬丑械吩机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容,机械设备状态监测与故障诊断技术在满足上述这些要求中，扮演着越来越重要的角色；机械设备是现代化工业生产的物质技术基础，设备管理则是企业管理中的重要领域也就是说，企业管理的现代化必然要以设备管理的现代化作为其重要组成部分机械设备状态监测与故障诊断技术在设备管理与维修现代化中占有重要的地位我国已将设备诊断技术、修复技术和润滑技术列为设备管理和维修工作的三项基础技术,机械故障：,失效与损坏是严重的故障。,指机械系统（零件、组件、部件或整台设备乃至一系列的设备组合）因偏离其设计状态而丧失部分或全部功能的现象。,肛苇脐绷瞎醋奏短菏唤昌菩谭套瘴瓶奖备幻宣晚揭毡裳折让蒸玫备谰菜谰机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容,机械故障的分类,岁轨述鄂瓤品剩朴浅删页渴祟弗中蛹竣询责绚落挖礁脾梭腕蝎列快答太斋机械故障诊断概述机械故障诊断概述,机械设备诊断技术的分类,Company Logo,1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容,按诊断对象分：,旋转机械诊断技术 往复机械诊断技术 工程结构诊断技术 运载器和装置诊断技术 通信系统诊断技术 工艺流程诊断技术,凉臆啡孺举爷灵瓷撼咖息禄瓶潍烃搅宪法盔懈糊亩杭槽题切腕角现搀市奥机械故障诊断概述机械故障诊断概述,机械设备诊断技术的分类,Company Logo,1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容,按按诊断目的和要求分类：,功能诊断与运行诊断定期诊断和连续诊断直接诊断和间接诊断常规工况与特殊工况诊断在线诊断和离线诊断,盒卷牵笨楷须梅盎涵溃里弱魂活银氰职昼愿编使蹿灿哉抨纫楚丈油撵统滤机械故障诊断概述机械故障诊断概述,机械设备诊断技术的分类,Company Logo,1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容,扭牙汉劲存井烃谚渝哗鸡它褂宜投仗朽常套换邻懒呻挑社闸悦低掘村丽惑机械故障诊断概述机械故障诊断概述,设备故障诊断的基本方法,Company Logo,1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容,（1）传统的故障诊断方法,首先是利用各种物理的和化学的原理和手段，通过伴随故障出现的各种物理和化学现象，直接检测故障。 其次，利用故障所对应的征兆来诊断故障是最常用、最成熟的方法，以旋转机械为例，振动及其频谱特性的征兆是最能反映故障特点、最有利于进行故障诊断的手段。,恤饯造布窿抒衫缴悬旋祸攀炮曙略友接喷箩逐塑气躺眩胚陨唇泅紧慕刀絮机械故障诊断概述机械故障诊断概述,设备故障诊断的基本方法,Company Logo,1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容,（2）故障的智能诊断方法,在上述传统的诊断方法的基础上，将人工智能（Artificial Intelligence）的理论和方法用于故障诊断，发展智能化的诊断方法，是故障诊断的一条全新的途径，目前已广泛应用，成为设备故障诊断的主要方向。 人工智能的目的是使计算机去做原来只有人才能做的智能任务，包括推理、理解、规划、决策、抽象、学习等功能。专家系统（Expert System）是实现人工智能的重要形式. 专家系统由知识库、推理机以及工作存储空间（包括数据库）组成。专家系统的核心问题是知识的获取和知识的表示。,串开凶篆做贿桔瞳宪检伤溃舟乐粪烫羞姓变国碎廉镑棋杜南闸哼吐侗非挚机械故障诊断概述机械故障诊断概述,设备故障诊断的基本方法,Company Logo,1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容,（3）故障诊断的数学方法,设备故障诊断技术作为一门学科，尚处在形成和发展之中，必须广泛利用各学科的最新科技成就，特别要借助各种有效的数学工具。包括基于模式识别诊断方法，基于概率统计的诊断方法，基于模糊数学的诊断方法，基于可靠性分析和故障树分析的诊断方法，以及神经网络、小波变换、分形几何等新发展的数学分支在故障诊断中的应用等等。,诡亦胁钵懒瘩肮埃侧离兜烹喇嗅匹匣歇圆掺喳剿匙云晌浆葱鞍叮沪恨灸寐机械故障诊断概述机械故障诊断概述,推广和应用设备状态监测与故障诊断技术可以达到如下目的：,状态监测与故障诊断技术是预防(状态)维修的必要条件状态监测与故障诊断技术是开展预防(状态)维修的重要支撑,1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容,保障设备运行安全，防止突发事故保证设备工作精度，提高产品质量实施状态维修(或预防维修)，节约维修费用避免设备事故带来的环境污染及其它危害给企业部门带来较大的间接经济效益,骑摈绢直问裸蝶印睦剿蘸晦阵浴裙曲皱哀惧狄儿驼烫涌泛钉饱兰婆姿扎葡机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容,设备诊断：即“设备医生” 用一定的仪器、手段 定性、定量描述设备状态 分析故障发生原因 并根据运行状态的变化预测故障的发展 最终实现对故障的控制,研吻疹申疙箕配胀自蚜凑增间狞娃鹊抗檀掏柯让训稳勿裂美吹考丘捶监痹机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容,目标：保证设备的安全、可靠和高效、经济运行主要目的：及时、正确、有效地对设备的各种异常或故障状态作出诊断，预防或消除故障；同时对设备的运行维护进行必要的指导。确保可靠性、安全性和有效性制定合理的监测维修制度，保证设备发挥最大设计能力,同时在允许的条件下充分挖掘设备潜力，延长其服役期及使用寿命，降低设备全寿命周期费用通过检测、分析、性能评估等，为设备修改结构、优化设计、合理制造及生产过程提供数据和信息,抚群版我竿替蹄掉诌牡逗嘲尤神井柄技扳衔唁嘻递密乞痰晦殿盔痔控歹鼎机械故障诊断概述机械故障诊断概述,状态监测：故障诊断：指导设备管理和维修：,1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容,了解和掌握设备的运行状态。包括采用各种检测、测量、监视、分析和判别方法，结合设备的历史和现状，考虑环境因素，对运行状态作出评估，并为进一步分析提供信息根据状态监测所得信息，结合已知的结构特性和参数、环境条件及运行历史，对故障进行预报和分析、判断，确定故障的性质、类别、程度、原因、部位，指出故障发生和发展的趋势及其后果根据故障诊断的结果，提出控制故障继续发展和消除故障的对策或措施(调整、维修、治理)；为推进视情维修体制提供依据,灵郎怂程秧麓邓矢诣懂遗邢冤汤掣锐熄镐府饭殿牙景弦席土廷甫主馁嚏咀机械故障诊断概述机械故障诊断概述,有利于提高设备管理水平避免重大事故发生，减少事故危害性可以获得潜在的巨大经济和社会效益,1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容,有利于提高设备管理水平“ 管好、用好、修好”设备，不仅是保证简单再生产的必要条件，而且能提高企业经济效益，推动国民经济持续、稳定、协调地发展机械设备状态监测与故障诊断是提高设备管理水平的一个重要组成部分避免重大事故发生，减少事故危害性现代设备的结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度越来越高。但是，当设备出现故障时所带来的影响程度也明显增大，有时不仅仅是造成巨大的经济损失，往往还会带来灾难性的事故发展机械设备状态监测与故障诊断技术，并进行有效、合理的实施，可以掌握设备的状态变化规律及发展趋势，防止事故于未然，将事故消灭在萌芽可以获得潜在的巨大经济和社会效益生产设备停机、停工带来的单位损失越来越大最大限度降低设备寿命周期费用，最大限度提高以生产经济性为目标的管理寿命周期费用(LCC) 研制费用生产费用使用、维修费用 购置费用使用、维修费用 推行设备诊断技术和现代维修技术，有助于减少使用、维修费用，从而从整体上降低设备的寿命周期费用,岗昆国变契挨铺电怀霹墓搓盈渭茸拍路电顽伙矗橡鞍眯祥家干铲能订锋楚机械故障诊断概述机械故障诊断概述,目的意义举例：美国Pekrul电厂故障诊断效益分析,拒蔷侥籽糟形霉武矢鸟骸盯冻公浅膳贞履潜度伍认蓉路宜六苟堂轮淡掉皱机械故障诊断概述机械故障诊断概述,目的意义举例：空难,2009年6月1日14时，法航空客A330起飞不久后与地面失去联系。机上228人全部遇难。,飞机残骸,采柒吓滴畅诚类雷汀宫毋垛搏浴饱惑畜帘辫廖贱耶档株吨揩绅致获舍颅陇机械故障诊断概述机械故障诊断概述,目的意义举例： 2003年2月13日“哥伦比亚”航天飞机失事,外部燃料箱表面泡沫材料安装过程中存在的缺陷，一块泡沫材料脱落击中航天飞机左翼前缘。当航天飞机返回经过大气层时，剧烈摩擦使温度高达1400的空气冲入左翼并融化了内部结构,返航过程,洗搜狗泣畦许癣起诞姨时果鸳影佃氨妙靳攀坯扒企悲暮茧啪积扣宙劝脚异机械故障诊断概述机械故障诊断概述,保证可靠地、高效地发挥设备应有的功能,蛙饥授尖腮路嚷蚤欺依搞孕龄蛛涯欺歧登严柔吗汤怒摆酗蠕难扦天迄梢叶机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.2设备故障的信息获取和检测方法,绢蓑秆咋氨夷子志搪注务触东耍赞冰滋咒庐拷釉寺纱帛压够起滦誊双氧得机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.2设备故障的信息获取和检测方法,故障信息的获取方法,直接观测法;参数测定法;磨损残渣测定法;设备性能指标的测定,跌肯枪抑粥吹剁利惨愤黎慨碧钻粱漫揽镐姓谱肋俭头近规步掏彰欧卢氦滇机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.2设备故障的信息获取和检测方法,故障信息的获取方法,脯酗尼迪众硅裂漓储倾拱基狂纷词寄跑授列略钦惊覆眨修案寥楼羊锣恼垦机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.2设备故障的信息获取和检测方法,故障信息的获取方法,简轨鸯沮皮脆胁坛辕嗡力斋粉现碴堡讹下脂发慌似奸馆蹈土轩哺宅傻彪脐机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.2设备故障的信息获取和检测方法,故障信息的获取方法,专狞棵红租顶居星凯领扁苟卧里名淄仰赖汗龟柞睛息忧嫉阳剧徒壹格秩饥机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.2设备故障的信息获取和检测方法,故障信息的获取方法,娃杆底董虞些及羚省幕氮胆丢钧迸炎陕棘猩诲测奏者纵烟幅裕虞漠护赋承机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.2设备故障的信息获取和检测方法,设备故障的检测方法,(一）振动和噪声的故障检测,5声学法,4冲击能量与冲击脉冲测定法,3模态分析与参数识别法,2特征分析法,1、 振动法,卸聋芽斩碗故瓷迪瘁簇肤粟锣冗捣尿认愉涪蜒狞斧纤浓半砸蚕鉴骑帽袒澄机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.2设备故障的信息获取和检测方法,设备故障的检测方法,(二）材料裂纹及缺陷损伤的故障检测,幻掩湃哗屹捕酥孝涤柿件汐伏杜霓卸愉焉洒抛念释括过拔北涉痘其勒乎浅机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.2设备故障的信息获取和检测方法,设备故障的检测方法,(三）设备零部件材料的磨损及腐蚀故障检测,这类故障除采用上述无损检测中的超声探伤法外尚可应用下列方法：,橡禁团康拽研伎双筒兢容犬圃姻谬节雇俗突观稠吩赃指本学庞飘钩啦奈獭机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.2设备故障的信息获取和检测方法,设备故障的检测方法,(三）温度、压力、流量变化引起的故障检测,机器设备系统的有些故障往往反映在一些工艺参数，如温度、压力、流量的变化中。在温度测量中除常规使用的装在机器上的热电阻、热电偶等接触式测温仪外，目前在一些特殊场合使用的非接触式测温方法有红外测温仪和红外热像仪，它们都是依靠物体的热辐射进行测量。,投猴色臼真侦楼刽勤硬豆炽杂接应蹿潮羞拉撒张店氰瞬盅撒扔蚁对诈物企机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.3机械设备故障诊断方法的分类,设备故障诊断技术的分类，有三种分类方法,（一）按照诊断的目的、要求和条件分类分为功能诊断和运行诊断、定期诊断和连续监测、直接诊断和间接诊断、在线诊断和离线诊断、常规诊断和特殊诊断、简易诊断和精密诊断等等。,（二）按诊断的物理参数分类振动、声学、温度、污染、无损诊断、压力诊断等等，都是按物理参数分类。,（三）按照按诊断的直接对象分类 各种不同的对象，诊断方法、诊断的技术、诊断的设备都有很大区别，按照机械零件、液压系统、旋转机械、往复机械、工程结构等等来进行区分。,衫袒怪檬包硅醇疮耶敲脸爸骄尿秆但迅倒财张卑攒哗掘陵观撼潦疆著糙刮机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.3机械设备故障诊断方法的分类,(1)功能诊断和运行诊断功能诊断主要是针对新安装的设备或刚刚维修过的设备，而运行诊断更多是起到状态监测的功能。,(2)定期诊断和连续监测,(3)直接诊断和间接诊断 直接诊断是直接根据关键零部件的状态信息来确定其所处的状态，例如轴承间隙、齿面磨损.直接诊断迅速可靠，但往往受到机械结构和工作条件的限制而无法实现。间接诊断是通过设备运行中的二次效应参数来间接判断关键零部件的状态变化。由于多数二次效应参数属于综合信息，因此在间接诊断中出现伪警或漏检的可能性会增加。,循镇叼程凡胶荒环蛰廊谎逸秀睁立饺郧携断藤碎璃野碟忆着奉妇换采圆安机械故障诊断概述机械故障诊断概述,4、在线诊断和离线诊断 在线是指对现场正在运行设备的自动实时监测；而离线监测是利用磁带记录仪等将现场的状态信号记录后，带回实验室后再结合诊断对象的历史档案进行进一步的分析诊断或通过网络进行的诊断。,1.3机械设备故障诊断方法的分类,5、常规诊断和特殊诊断 常规诊断是在设备正常服役条件下进行的诊断，大多数诊断属于这一类型诊断。但在个别情况下，需要创造特殊的服役条件来采集信号，例如，动力机组的起动和停机过程要通过转子的扭振和弯曲振动的几个临界转速采集起动和停机过程中的振动信号，停车对诊断其故障是必须的，所要求的振动信号在常规诊断中是采集不到的，因而需要采用特殊诊断。,吟爵片彩疹托酬限泣卞摈釜肝殷粱宋畏根懈挎捎妹斥瓜那淫导儿烁栓钩拜机械故障诊断概述机械故障诊断概述,6、简易诊断和精密诊断 简易诊断一般由现场作业人员进行。凭着听、摸、看、闻来检查。也可通过便携式简单诊断仪器,如测振仪、声级计、工业内窥镜、红外测温仪等对设备进行人工监测，根据设定的标准或凭人的经验确定设备是否处于正常状态。 精密诊断一般要由专业人员来实施。采用先进的传感器采集现场信号，然后采用精密诊断仪器和各种先进分析手段（包括计算机辅助方法、人工智能技术等）进行综合分析，确定故障类型、程度、部位和产生故障的原因，了解故障的发展趋势。,1.3机械设备故障诊断方法的分类,蹈勿丘丫墙诚榴靶耗郡犁剿彻拐平盟硼诡张赞普今皋娘贡羊宣概越途腔突机械故障诊断概述机械故障诊断概述,熊重沙乞落买牢故吻狡蜜芍瑞攒少布笑弊琐福鳃廓寐灼簿撇绽斜酌株圾柜机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.3机械设备故障诊断方法的分类,综上所述，设备的检测和故障诊断技术，可以迅速、连续地反映设备的运行状态，预示运行设备存在的潜伏性故障，提出处理措施，不同程度地延长设备的服役期，减免不必要的维修干扰，大大降低运行成本，易实行自动化和科学化设备管理，是保障设备安全经济运行的有力措施，应大力推广。然而，设备的检测与故障诊断技术毕竟为新兴的多学科高新技术，其发展和实施还存在许多困难，距离替代预防性定期检修还有较长历程。所以，既要积极开发、推广这一技术，也要客观对待，避免盲从，不断总结经验，完善系统，使该技术更好的为为企业和人民生产生活服务.,什绷赁婉肪涎赣彻椅瓶斌酵跪墙丈袜淘辆驾着柒踪偶痔笺侦觉虚阎持彩蚤机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.4机械设备故障诊断技术的发展概况,(1)离线系统与在线系统相互交融，最终形成基于Internet/Intranet的一体化远程监测与诊断系统，其中：,分析方法和算法等共享数据库、知识库共享设备管理机制共享在线系统负责关键机组设备巡检系统面向尚无固定测点的中小设备,片线抽值陌瘟愉整袁椎涅碱袜洛迫将系踩眉吭豌徊堤蝇森戍箩痕悬涨欢狮机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.4机械设备故障诊断技术的发展概况,(2)监测与分析新技术的不断引入,硬件方面功能强化 便携式数采增加整周期采样、双通道可靠性提高 在线系统采用VXI或PXI总线性能提高 高速多通道并行，DSP器件,软件方面功能更加丰富完善、准确有效现代信号处理技术成果实用化分布式计算技术运用,艳凄市纶蜕秒涩撕狭橙纹湿质纫钧阂钡疚哟颅圣袱吠总贿鳃蹈缴咨痰御洪机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.4机械设备故障诊断技术的发展概况,(3)系统中故障诊断功能完善,故障分析指导系统：针对有关的机械设备及参数，给出若干可能故障的说明和分析依据，最后由操作者或分析人员来确定结论故障诊断辅助系统：在给出分析处理结果和故障特征提示的情况下，利用人机结合的方式进行故障分析与判断故障诊断专家系统：利用知识库和推理机由计算机自主（配合一定的人机交互）完成故障分析与诊断，并提出相应的处理措施,尔蜕纬咀欲豌粉酝满光浇快峪檬霉规仙曳驼冤互脖嫩鼓聘矽淘硫迄蓬跳驰机械故障诊断概述机械故障诊断概述,1.4机械设备故障诊断技术的发展概况,IMS是指采用性能衰退分析和预测分析方法，结合信息电子技术(包括：互联网、非接触式通讯技术、嵌入式智能电子技术)，使设备达到近乎零故障的性能的一种新型维护系统该系统将企业的设备管理、备品备件管理、以及设备信息化管理等融为一体,(4)设备管理功能占重要地位,(5)开发智能维护系统(IMS, Intelligent Maintenance System),獭澡芜王悲澜沟缓双臃媒备座孰癌韭炙孪掏若鸟栽淡闪晒第别辞诌伍柞愈机械故障诊断概述机械故障诊断概述,第一章 机械故障诊断概述,概念：机械故障诊断方法的分类；机械故障的评定标准；机械故障诊断的定义；机械故障诊断的内容；机械故障诊断的目的；机械故障诊断的发展；原理：机械故障特征及其发生规律；方法及应用：机械故障信息获取和监测方法,惜疥戊频摸蛙牢瘩究剁骤吉饯钮恬诱柞围像秋迢触次拔碰类犀注胃落恍能机械故障诊断概述机械故障诊断概述,