1、设备状态检测与故障诊断condition detection and fault diagnosis for equipment第1讲 绪论设备状态检测与故障诊断 在连续生产系统中，如果某台关键设备因故障而不能继续运行，往往会涉及全厂生产系统设备的运行，而造成巨大的经济损失。因此，对于连续生产系统，例如电力系统的汽轮发电机组、冶金过程及化工过程的关键设备等，故障诊断具有极为重要的意义。对于某些关键机床设备，因故障存在而导致加工质量降低，使整个机器产品质量不能保证，这时故障诊断技术也不容无视。绪 论设备状态检测与故障诊断故障诊断的根底是建立在能量耗散原理上的。所有设备的作用都是能量转换与传递，设
2、备状态愈好，转换与传递过程中的附加能量损耗愈小。例如机械设备，其传递的能量是以力、速度两个主要物理参数来表征，附加能量损耗主要通过温度及振动参数表现。随着设备劣化程度加大，附加能量损耗也增大。因此，监测附加能量损耗的变化，可以了解设备劣化程度。绪 论设备状态检测与故障诊断设备的寿命曲线故障率%图1 浴盆曲线磨合期正常使用期耗损期设备状态检测与故障诊断设备的劣化曲线GYR图2 劣化曲线绿区(G)包括浴盆曲线的正常使用阶段，即故障率最低的阶段黄区(Y)包括浴盆曲线区的初始阶段，故障率已有抬高的趋势红区(R)包括浴盆曲线区故障率已大幅度上升的阶段设备状态检测与故障诊断所谓“故障(fault)指的是一
3、台装置在它应到达的功能上丧失了能力，即机械设备运行功能的失常malfunction，并非纯指失效failure或损坏breakdown。故障的含义设备故障的类型从表现形式看，可分为：设备故障的类型从表现形式看，可分为：设备故障的类型设备状态检测与故障诊断一结构损伤性故障二运动状态劣化性故障裂纹磨损腐蚀变形断裂剥落烧伤机械位置不良刚性缺乏摩擦流体激振非线性的谐波共振一种故障病症或一种疾病征兆是多种机械故障或多种人体疾病所具有的共同现象。如人体体温的上升是诸如感冒、肺炎、扁桃体炎等等疾病都有的现象。如不正常的振动和声响是诸如齿轮、轴承损坏后所共有的现象。这种特性决定了利用一种检测方法只能检测人体或
4、机这种特性决定了利用一种检测方法只能检测人体或机械设备有无毛病，而不能确定什么毛病及何种部位。械设备有无毛病，而不能确定什么毛病及何种部位。机械设备故障的两重性设备状态检测与故障诊断一种人体疾病具有多种病症现象，一种机械故障也将表现出多种征状现象。如肺炎，除了体温增高外，还会有白血球增加，肺部透视有阴影等现象。如轴承的某滚道或弹子破裂，也就可能出现振动现象的明显变异、轴承痤的温长增高等现象。这种特性决定了对于同一种机械故障或同一种疾病可用不同的方法去诊断。这给交叉诊断打下根底，当然，为了减少诊断的工作量，要研究这些方法或技术中，那一最敏感和最有效，而后制定出可行的诊断程序。机械设备故障的两重性
5、设备状态检测与故障诊断 “诊断包括两方面的内容：“诊是对设备的客观状态作检测；“断那么是确定故障的性质、故障的程度、故障的部位，说明故障产生的原因，提出对策等。综上，故障诊断就是在设备运行中或根本不拆卸设备的情况下，监测设备运行的状态量，预测故障的部位和原因以及其对设备未来运行的影响，从而找出对策的一门技术。故障诊断的定义设备状态检测与故障诊断设备状态检测与故障诊断1 1运行状态的监测运行状态的监测根据机械设备在运行时产根据机械设备在运行时产生的信息判断设备是否运行正常，其目的是为了早生的信息判断设备是否运行正常，其目的是为了早期尽早发现设备故障的苗头。期尽早发现设备故障的苗头。2 2设备运行
6、状态的趋势预报设备运行状态的趋势预报在状态监测的根在状态监测的根底上进一步对设备运行状态的开展趋势进行预测，底上进一步对设备运行状态的开展趋势进行预测，其目的是为了预知设备劣化的速度以便为生产安排其目的是为了预知设备劣化的速度以便为生产安排和维修方案提前作好准备。和维修方案提前作好准备。3 3故障类型、程度、部位、原因确实定故障类型、程度、部位、原因确实定最重最重要的是故障类型确实定，它是在状态监测的根底上，要的是故障类型确实定，它是在状态监测的根底上，当确认机器已处于异常状态时所需要进一步解决的当确认机器已处于异常状态时所需要进一步解决的问题，其目的是为最后的诊断决策提供依据。问题，其目的是
7、为最后的诊断决策提供依据。故障诊断的内容机械设备的状态检测与故障诊断的具体过程分为机械设备的状态检测与故障诊断的具体过程分为信信号检测、特征提取、状态识别、预报决策。号检测、特征提取、状态识别、预报决策。1.1.信号检测信号检测正确选择测试仪器和测试方法，准确地测量出反正确选择测试仪器和测试方法，准确地测量出反映设备实际状态的各种信号应力参数、设备故映设备实际状态的各种信号应力参数、设备故障劣化的征兆参数、运行性能强度参数等，由障劣化的征兆参数、运行性能强度参数等，由此建立起来的状态信号属于初始模式。此建立起来的状态信号属于初始模式。设备状态检测与故障诊断过程的主要环节设备状态检测与故障诊断2
8、.2.特征提取特征提取将初始模式的状态信号通过放大或压缩、形式变将初始模式的状态信号通过放大或压缩、形式变换、去除噪声干扰等处理，提取故障特征，形成换、去除噪声干扰等处理，提取故障特征，形成待检模式。待检模式。3.3.状态识别状态识别根据理论分析结合故障案例，并采用数据库技术根据理论分析结合故障案例，并采用数据库技术所建立起来的故障档案库为基准模式，把待检模所建立起来的故障档案库为基准模式，把待检模式与基准模式进行比较和分类，即可区别设备的式与基准模式进行比较和分类，即可区别设备的正常与异常。正常与异常。设备状态检测与故障诊断过程的主要环节设备状态检测与故障诊断4.4.预报决策预报决策经过判别
9、，对属于正常状态的设备可继续监视，经过判别，对属于正常状态的设备可继续监视，重复以上程序；对属于异常状态的设备那么要查重复以上程序；对属于异常状态的设备那么要查明故障情况，做出趋势分析，估计今后开展和可明故障情况，做出趋势分析，估计今后开展和可继续运行的时间以及根据问题所在提出控制措施继续运行的时间以及根据问题所在提出控制措施和维修决策。和维修决策。设备状态检测与故障诊断过程的主要环节设备状态检测与故障诊断设备状态检测与故障诊断难易程度分类，可分为简易诊断法和精密诊断法。按机械故障诊断的测试手段来分类，主要分为直接观察法、振动噪声测试法、无损检测法、磨损物测定法、机器性能参数测定法。故障诊断的根本方法
