最新机械故障诊断技术1_绪论
机械故障诊断与维修复习资料
题型名词解释（5⨯3分）、选择题（10⨯2分）、填空题（15⨯1分）、简答题（5⨯6分）、论述（2⨯10分）机械故障诊断与维修总结第一章绪论1. 基本概念（1）机械故障：机械设备丧失工作效能，或指设备丧失所要求的规定性能或状态，即机械设备的各项技术指标偏离正常状态。
（2）机械故障诊断：根据机械设备运行过程中的状态信息，对机械设备出现故障的机理、原因、部位和故障程度进行识别和诊断，并根据诊断结论，确定设备的维修方案和防范措施。
（3）状态监测：通过监视和测量设备或部件运行状态信息和特征参数（例如振动、温度、压力等），并以此来判断设备运行状态是否正常，一旦出现异常可以报警或跳闸停车。
2. 设备的寿命曲线（浴盆曲线）3. 机械故障诊断的意义（1）预防事故，保证人身和设备安全（2）产生巨大的经济效益（3）推动设备维修制度的改革（4）带动和促进其它相关学科的发展4. 常用状态监测诊断技术的方法振动信号监测振动技术、声信号监测诊断技术、温度信号监测诊断技术、润滑油分析诊断技术、声信号监测诊断技术、其它无损检测技术（超声波检测技术、射线照相检测技术、表面缺陷的检测技术）5. 常用故障识别的技术与方法信息比较诊断法、参数变化诊断法、模拟试验诊断法、函数诊断法、故障树分析诊断法、模糊诊断法、神经网络诊断法、专家系统诊断法、支持向量机诊断法、生物智能计算诊断法、小波分析法、盲源分离、6．故障诊断技术的发展趋势（1）不解体检测的研究：其方向是开发可预埋在设备内部的传感器。
（2）高精度化：在信号处理方面，指提高信号分析的信噪比，提高特征信息的提取能力。
（3）智能化：开发诊断型专家系统，使数据处理、分析、故障识别自动完成，以减轻诊断的工作量，并提高诊断速度及正确性。
（4）网络化：利用各种通讯手段将多个故障诊断系统联系起来，实现资源共享，提高诊断的质量和精度，实现远程故障诊断。
7. 影响故障诊断成功率的因素（1）是否有足够的有用信息，即需要对设备现场的工艺参数、运行状态以及机械零部件的安装数据等多方面作深入的、详细的调查研究。
机械故障诊断技术_其他故障诊断技术
如何从复杂的机械设备运行数据中提取出有用的故障特征，是故障诊断技术的关键。目前，一些先进的信号处理和特 征提取方法已经在故障诊断中得到了应用，但仍需要进一步完善和优化。
故障诊断准确性
提高故障诊断的准确性是故障诊断技术一直追求的目标。然而，由于机械设备种类繁多、故障模式复杂 多变等因素，实现高准确性的故障诊断仍然具有很大的挑战性。
光学与声学故障诊断技术
红外热像检测
利用红外热像仪检测设备 表面的温度分布，诊断设 备的过热、接触不良等故 障。
激光干涉测量
利用激光干涉仪测量设备 的微小位移和形变，诊断 设备的机械故障。
声发射检测
通过声发射传感器检测设 备内部裂纹扩展、应力波 等声发射信号，诊断设备 的疲劳、裂纹等故障。
04
机械故障诊断案例分析
故障预测与健康管理技术研究
故障预测与健康管理（PHM）技术是一种新兴的故障诊断 技术，它通过对机械设备的实时监测和数据分析，实现对 设备故障的早期预警和健康管理。未来，PHM技术将成为 故障诊断领域的重要研究方向之一。
THANKS
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多技术融合
将多种故障诊断技术融合起来，形成优势互补，提高故障诊断的全面性和准确性。例如， 将振动分析、油液分析、红外测温等技术相结合，可以对机械设备进行更全面的状态监测 和故障诊断。
故障诊断技术面临的挑战与问题
数据获取与处理
在进行故障诊断时，需要获取大量的机械设备运行数据。然而，由于数据来源多样、数据质量参差不齐等问题，给数 据获取和处理带来了很大的挑战。
压路机振动轮、行走机构和转向系统等部件的故障。
05
其他故障诊断技术应用实例
电气设备故障诊断实例
电机故障诊断
机械故障诊断技术
机械故障诊断技术哎呀，说起机械故障诊断技术，这可真是个有意思的领域！咱先想想，生活中是不是经常会碰到各种机械设备出问题的情况？就拿我家那台用了好几年的洗衣机来说吧。
有一次，它突然在洗衣过程中发出了一阵奇怪的“嘎吱嘎吱”声，然后就停止转动了。
这可把我急坏了，一堆脏衣服还等着洗呢。
这其实就涉及到了机械故障诊断技术。
机械故障诊断技术啊，简单来说，就是要像医生给病人看病一样，找出机械设备“生病”的原因，然后对症下药，让它们重新正常运转起来。
那怎么诊断呢？首先得靠咱们的耳朵和眼睛去听、去看。
比如说，听听设备运转时声音是不是和平常不一样，看看有没有异常的振动、磨损的痕迹或者泄漏的液体。
就像我那台洗衣机，听到那奇怪的声音，我就知道它不对劲了。
还有啊，现在有很多高科技的工具和方法来帮忙。
比如说传感器，它们就像是机械设备的“小侦探”，能实时监测温度、压力、转速等各种参数。
一旦这些参数出现异常，就能及时发出警报。
再比如说，通过分析设备运行时产生的数据，也能发现潜在的故障。
这就好像通过分析一个人的体检报告，来判断他是不是健康一样。
记得有一次，我去一家工厂参观。
那里面有一条大型的生产线，各种各样的机器设备在不停地运转。
突然，一台关键的设备出现了故障，整个生产线都停了下来。
工人们马上行动起来，有的拿着工具检查设备的外观，有的查看监控数据，还有的打电话请教专家。
经过一番紧张的忙碌，终于找到了故障原因，是一个关键部件的磨损过度。
更换了部件之后，生产线又重新欢快地运转起来。
在实际的工作中，机械故障诊断技术人员可不能马虎。
他们需要有丰富的知识和经验，熟悉各种机械设备的结构和工作原理。
还得有敏锐的观察力和判断力，能够从一堆复杂的现象中迅速找出问题的关键。
而且，这技术还在不断发展和进步呢。
随着人工智能和大数据的应用，诊断的准确性和效率都在不断提高。
说不定未来，机械设备自己就能“告诉”我们哪里出了问题，然后自动修复。
总之，机械故障诊断技术就像是机械设备的“保护神”，让它们能够更稳定、更高效地工作，为我们的生活和生产带来便利。
机械设备故障诊断技术及方法
机械设备故障诊断技术及方法
一、机械设备故障诊断技术
1、图像识别技术
图像识别技术是基于图像处理、模式识别和计算机视觉等多学科的一
种技术，可以通过机器自动识别图像中的特征，从而诊断出机械设备故障。
它利用图像识别算法，根据特定设备上细致的拍摄图像的信息，经过计算
机识别，分析出模式、参数、结构信息，从而诊断出机械设备故障。
2、传感器技术
传感器技术是指利用传感器可以直接检测机械设备上可测量参数的改变，从而诊断出机械设备故障。
这种技术可以检测温度、压力、流量、振动、电弧等物理参数的变化情况，然后对机械设备故障进行诊断。
3、机器学习技术
机器学习技术是指智能系统能够通过不断自学习，从大量数据中学习
出若干模型，并根据这些模型进行精确判断，从而诊断出机械设备故障。
机器学习技术可以根据搜集的大量数据建立模型，分析其中的规律，从而
对机械设备状态和参数变化进行判断，从而诊断出机械设备故障。
二、机械设备故障诊断方法
1、直接诊断法
直接诊断法是指利用传感器和测量仪表直接对机械设备的参数进行测量，从而判断出机械设备故障的方法。
基于波形分析的机械故障诊断技术研究
基于波形分析的机械故障诊断技术研究第一章绪论机械故障对于机械设备的运行来说，会造成非常严重的影响，甚至导致机械设备的停机和报废。
因此，开发出一种故障诊断技术，能够及时准确地发现机械故障，并采取相应的措施进行修复，对于提高机械设备的可靠性和安全性具有重要意义。
近年来，随着传感器技术、计算机技术和智能化技术的不断发展和成熟，基于波形分析的机械故障诊断技术也得到了广泛应用和发展。
本文将重点介绍基于波形分析的机械故障诊断技术的研究现状和发展方向，并探讨这种技术的应用前景。
第二章基于波形分析的机械故障诊断技术的研究现状在机械故障的诊断过程中，波形分析是一种重要的手段。
波形分析可以通过分析机械设备输出的振动波形、声波波形、电流波形等，来判断机械设备的运行状态和机械故障的类型。
目前，基于波形分析的机械故障诊断技术已经得到了广泛的应用和研究。
这种技术通过采集机械设备的振动、声波、电流等信号，并对这些信号进行处理和分析，从而判断机械设备是否存在故障。
同时，波形分析技术还可以对机械设备的工作状态进行监测和诊断，及时发现潜在的故障隐患，并采取相应的措施进行修复。
第三章基于波形分析的机械故障诊断技术的应用在机械设备的维修保养领域，基于波形分析的机械故障诊断技术已经得到了广泛的应用。
例如，在汽车制造业中，工程师们可以采用振动分析技术来检测和诊断发动机的故障。
当发动机运行时，振动会产生特征频率，这种特征频率可以被检测出来并与标准频率进行比较，从而判断发动机是否存在故障。
在飞机制造业中，振动分析技术也可以被用于检测和诊断飞机发动机的故障。
当飞机飞行时，发动机会受到各种外部环境的干扰，这些干扰会影响飞机的性能和安全性。
因此，采用振动分析技术不仅可以对飞机的发动机进行监测，还可以及时发现潜在的故障隐患。
此外，在工业生产中，基于波形分析的机械故障诊断技术也得到了广泛的应用。
例如，在生产线上，工程师可以通过振动分析技术来检测和诊断生产设备的故障。
机械故障诊断学第一章绪论
1.3 故障诊断的基本方法
➢按照诊断模式分
★ 离线分析诊断 ★ 在线分析诊断 ★ 远程检测诊断
➢离线分析诊断
定期或不定期的巡检的方式采集现场数据，然后回放到计 算机，由计算机软件进行监测与诊断分析。
特点：离线分析，对突发故障无能为力，但可精细分析
➢在线分析诊断
由传感器及高速实时数采硬件、控制计算机及监 测分析软件组成。
变压器等。
★ 无损检测：采用物理化学方法，用于关键零部件的故障
检测。
★ 压力：适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器
等。
★ 强度：适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。 ★ 表面：适用于设备关键零部件表面检查和管道内孔检查等。 ★ 工况参数：适用于流程工业和生产线上的主要设备等。 ★ 电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。
变化
应力应变测量 观察压力或应力变化
无损检测
观察内部结构缺陷
查阅技术档案资 找规律、查原因、作判断
料
故障的分类
➢按故障性质分类
人为故障 自然故障
Ⅰ——磨合期 Ⅱ——正常使用期 Ⅲ——耗损期
故障率%
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
图 浴盆曲线
➢按故障产生的原因分类
先天性故障 使用性故障
➢按故障发展速度分类
突发性故障 渐进性故障
1.4 监测和诊断仪器的分类和选用
仪器分类：
仪器选用原则：
• 便携式测振表 • 被监测对象在生产中的地位
• 数据采集器
• 生产的规模和产量
• 预计的投资
• 计算机化监测系统
• 设备管理人员的水平和素质
➢测振表的外形和原理框图
输入 阻抗变换
前置放大
机械设备故障诊断技术
信号的概率密度函数分析称为幅值域分析
2、故障诊断的动态指标
（1）峰值 x p ：指信号可能出现的最大瞬时值 max x(t) 。 （2）均值 µ x 和绝对平均值 µ x ：均值是指信号幅值的算术平均值
∫ µ x
=
1 T
T
x(t)dt
0
∫ µ x
=1 T
T
x(t) dt
0
假如信号 x(t) 的离散值为 xi (i = 1,2,⋯, N ) ，则可得到均值和绝对平均值的一致
1
1.2 设备故障的信息获取和检测方法
1.2.1 设备故障信息的获取方法
监测对象 特征信信号息测取 征 兆信息提取 状 态状态诊断
故障情况
设整备、干控预制（、维诊修断、）调
决 决策形成策 状态趋势
图 1-1 设备诊断过程框图
1、直接观测法 2、参数测定法 3、磨损残余物的测定 4、设备性能指标的测定 1.2.2 设备故障的检测方法 1、振动和噪声的故障检测 （1）振动法：对机器主要部位的振动值如位移、速度、加速度、转速及相位 值等进行测定，与标准值进行比较，据此可以宏观地对机器的运行状况进行评定，
1
xi2 ] 2
i=1
（4）方差：方差的定义为
∫ σ
2 x
=
1 T
T 0
[
x(t
)
−
µ
x
]2
dt
∑ σ ˆ
2 x
=
1 N
N
(xi
i=1
2
− µˆ x )
（5）偏斜度和峭度：两者的数值可以如下确定
机械设备故障诊断技术及应用
第一章 绪 论
1.1 机械设备故障诊断技术的意义、目的和内容 设备诊断技术是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态，确定其整体或局 部是正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。 机械设备故障诊断技术日益获得重视与发展的原因是，随着科学技术与生产 的发展，机械设备工作强度不断增大，生产效率、自动化程度越来越高，同时设 备更加复杂，各部分的关联愈加密切，往往某处微小故障就爆发链锁反应，导致 整个设备乃至与设备有关的环境遭受灾难性的毁坏。例如，1973 年美国三里岛核 电站堆芯损坏事故；1985 年美国航天飞机“挑战者号”的坠毁；1984 年印度博帕 尔市农药厂异氰酸甲酯毒气外泄事故；1986 年前苏联切尔诺贝利核电站泄漏事故； 1986 年欧洲莱因河瑞士化学工业污染事故等。重要设备因事故停机造成的损失极 为严重；一个乙烯球罐停产一天，损失产值 500 万元，利润 200 万元；一台大型 化纤设备停产 1 小时，损失产值 80 万元。对大型汽轮发电机组进行振动监视，获 利与投资之比为 17：1。 设备诊断技术日益获得重视与发展的另一个重要原因是能改革维修体制，大 量节省维修费用。 日本有资料指出，采用诊断技术后，每年设备维修费减少 20%~50%，故障停 机减少 75%。 设备诊断技术包括以下 5 方面内容。 1、正确选择与测取设备有关状态的特征信号 2、正确地从特征信号中提取设备有关状态的有用信息 3、根据征兆正确地进行设备的状态诊断 4、根据征兆与状态正确地进行设备的状态分析 5、根据状态分析正确地作出决策
机械故障诊断—第一章绪论
总起来说，设备故障诊断既要保证设备的安全可靠运行， 又要获取更大的经济效益和社会效益。
3．故障增加的原因，以及设备故障诊断所要解 决的问题
（1）现代生产设备向大型化、连续化、快速化和自动 化方向发展，一方面提高了生产率，降低了成本，节 约了能源和人力；但另一方面，由于设备故障率的增 加和因设备故障停工而造成的损失却成十倍，甚至成 百倍地增大。维修费用也大幅度增加。
（3）按发生的快慢分：
①突发性故障：故障发生前无明显征兆，难 以通过早期试验或测试来预测。
②渐发性故障：设备在使用过程中零部件因 疲劳、腐蚀、磨损等而导致设备性能逐渐 下降，最终超出允许值而发生的故障。
（4）按发生的范围分 ： ①部分性故障：设计功能部分丧失的一类
故障。 ②完全性故障：设计功能完全丧失的一类
由此应指出，征兆既用于由外表现象推
断内部状态，此时可称为症侯；又用于由现 在现象推断未来状态，此时可称为预兆。状 态诊断既包括诊断设备是否将发生什么故障， 此即早期诊断，也包括诊断设备已发生什么 故障，此即故障诊断。
3. 根据征兆正确地进行设备的状态诊断 不能直接采用征兆来进行设备的故降诊断、
识别设备的状态。这时，可以采用多种的模式 识别理论与方法，对征兆加以处理，构成判别 准则，进行状态的识别与分类。
因此，保证设备的安全运行，消除事故，是十分迫 切的问题。因设备故障而造成的严重事故，不但会造 成巨大的经济损失，而且还可能会造成很大的人员伤 亡和环境污染。
状态监测及故障诊断的重要意义
随着现代设备的日趋大型化、复杂化、 自动化和连续化，设备一旦发生故障，给生 产和质量以至人们的生命财产安全造成的影 响往往大得难以估算。 采煤机 运输设备 提升系统
机械故障诊疗技术绪论培训课件
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目录
• 机械故障诊疗技术概述 • 机械故障诊断基本原理 • 机械故障诊断技术及应用 • 案例分析与实践操作 • 总结与展望
01
机械故障诊疗技术概述
定义与背景
机械故障诊疗技术是指通过一系列手段对机械设备的运行状 态进行监测、诊断和预测的技术，旨在发现和解决设备潜在 的故障和问题，提高设备运行效率和安全性。
随着机械设备在工业生产中的广泛应用，机械故障带来的影 响和损失也越来越严重。因此，机械故障诊疗技术的发展越 来越受到关注和重视。
机械故障诊疗的重要性
提高设备运行效率和安全性
通过监测和诊断设备的运行状态，可以及时发现和解决潜在的故障和问题，避免设备在运 行过程中出现停机或损坏等情况，从而提高设备运行效率和安全性。
跨领域合作
未来机械故障诊疗技术将加强与其他领域的合作，如与材 料科学、物理学、化学等领域的交叉融合，为故障诊断提 供更全面的技术支持。
标准化与规范化
为了提高机械故障诊疗技术的可靠性和可重复性，未来将 进一步推动该领域的标准化和规范化发展，制定相关标准 和规范，促进技术的广泛应用。
THANKS
谢谢您的观看
随着机械技术的不断发展，机械装置 的故障诊断技术也需要不断更新和升 级，以适应新的需求和挑战。
03
机械故障诊断技术及应用
振动分析技术在机械故障诊断中的应用
01
02
03
振动信号的采集
使用振动传感器采集机械 设备的振动信号。
振动信号的分析
对采集到的振动信号进行 时域、频域等分析，提取 特征信息。
故障类型的识别
通过观察机械装置的外观、声 音、震动、气味等方面的情况 ，判断其运行状态是否正常。
机械故障诊断技术手册
机械故障诊断技术手册第一章概述在现代社会中，机械设备的故障是一项常见的问题，它们给工作带来了不便和经济损失。
机械故障诊断技术的出现解决了这一问题，本手册旨在介绍机械故障诊断技术的原理、方法和应用。
第二章机械故障诊断技术的原理2.1 信号采集与处理原理2.1.1 传感器的类型与选择2.1.2 信号的采集与滤波2.1.3 信号的处理与分析2.2 特征提取与故障诊断原理2.2.1 特征提取方法2.2.2 特征评价与选择2.2.3 故障诊断原理与算法第三章机械故障诊断技术的方法3.1 振动信号分析法3.1.1 振动信号的采集与处理3.1.2 振动信号特征提取3.1.3 振动信号的故障诊断方法3.2 声音信号分析法3.2.1 声音信号的采集与处理3.2.2 声音信号特征提取3.2.3 声音信号的故障诊断方法3.3 温度与压力信号分析法3.3.1 温度与压力信号的采集与处理3.3.2 温度与压力信号特征提取3.3.3 温度与压力信号的故障诊断方法第四章机械故障诊断技术的应用4.1 电动机的故障诊断4.1.1 电动机故障的特征分析4.1.2 电动机故障的诊断方法4.1.3 电动机故障的解决措施4.2 轴承的故障诊断4.2.1 轴承故障的特征分析4.2.2 轴承故障的诊断方法4.2.3 轴承故障的解决措施4.3 齿轮箱的故障诊断4.3.1 齿轮箱故障的特征分析4.3.2 齿轮箱故障的诊断方法4.3.3 齿轮箱故障的解决措施第五章机械故障诊断技术的发展趋势5.1 大数据与机械故障诊断5.2 人工智能在机械故障诊断中的应用5.3 无人机技术在机械故障诊断中的应用结语机械故障诊断技术的发展为提高机械设备的可靠性和工作效率提供了有力支持。
本手册介绍了机械故障诊断技术的原理、方法和应用，并展望了未来的发展趋势。
希望本手册对需要进行机械故障诊断的工程师和技术人员有所帮助。
机械故障诊疗技术绪论培训课件
能源领域
石油、化工、电力等行业的机 械设备故障诊断，提高生产效 率。
制造业领域
机床、生产线等制造设备的故 障诊断，降低维修成本。
02
机械故障诊断的基本原理与方 法
机械故障诊断的基本原理
01
02
03
04
振动原理
通过检测和分析机械设备的振 动信号，判断其运行状态是否
定义
机械故障诊疗技术是一种通过对机械设备运行状态进行监测、分析和诊断，以 确定设备是否存在故障、故障类型及原因，并提出相应维修措施的技术。
重要性
机械故障诊疗技术对于保障机械设备安全、稳定、高效运行具有重要意义，能 够减少设备损坏、降低维修成本、提高生产效率。
故障诊断技术的发展历程
初期阶段
早期的故障诊断技术主要依靠人 工观察和经验判断，准确性和效
正常。
噪声原理
通过测量和分析机械设备的噪 声信号，判断其是否存在故障
。
温度原理
通过测量机械设备的温度变化 ，判断其是否存在过热或异常
现象。
磨损原理
通过对机械设备的磨损痕迹进 行观察和分析，判断其磨损程
度和故障原因。
机械故障诊断的基本方法
直接观察法
通过直接观察机械设备 的外观、声音、温度等 变化，判断其是否存在
技术挑战与解决方案
数据处理难度大
由于机械故障数据具有复杂性和不确定性，如何有效处理和分析这些数据是一个 挑战。解决方案：利用先进的数据处理和分析技术，如时频分析、小波变换等， 对故障数据进行预处理和特征提取，提高数据质量和可用性。
模型可解释性差
许多先进的故障诊断模型由于其黑箱性质，难以解释其决策依据，使得用户难以 理解和信任模型结果。解决方案：研究可解释性强的故障诊断模型，如基于规则 的诊断系统或基于解释性模型的诊断方法，提高模型的可信度和可用性。
机械故障诊断技术绪论
第1章机械故障诊断技术绪论随着现代工业及科学技术的迅速发展，生产设备日趋大型化、集成化、高速化、自动化和智能化，设备在生产中的地位越来越重要，对设备的管理也提出了更高的要求，能否保证一些关键设备的正常运行，直接影响到一个行业发展的各个层面。
现代工业生产，一旦因故障停机，损失将十分巨大。
因此，设备诊断这一技术，日益引起人们的重视，并在理论和实践应用方面得到了迅猛的发展。
1．1 机械故障诊断的基本概念、研究内容和分类1.1.1故障的定义和分类关于机械设备故障(Fault)这一概念，目前并没有一个严格、统一的定义。
基于不同的文献资料或不同的应用环境往往有不同的解释。
按照国标(GB3187-82)的规定，给定层次级上的子分系统的故障是指该子分系统“丧失规定的功能”，或者说，给定层次织上的子分系统的输出与所预期的输出不相符合。
按电子工业部部标(SJ-2166-82)的规定，所谓故障是指：（1）设备（系统）在规定条件下，不能完成规定的功能。
（2）设备（系统）在规定的条件下，一个或几个性能参数不能保持在规定的上下限值之间。
（3）设备系统在规定的应力范围内工作时，导致设备（系统）不能完成其功能的机械零件、结构件或元器件的破裂、断裂、卡死等损坏状态。
另外，从设备维修的角度，故障被定义为：设备运行的功能失常，或者是设备的系统或局部的功能失效。
从诊断对象出发，故障又可以被认为是系统的观察（测）值与由系统的行为模型所得的预测值之间存在着矛盾。
依状态识别的观点，则定义设备的故障为其不正常状态。
也有的专家认为，设备故障是设备在运行过程中出现异常，不能达到预定的性能要求，或者表征其工作性能的参数超过某一规定界限，有可能使设备部分或全部丧失功能的现象。
美国《工程项目管理人员测试与诊断指南》(AD-A208917)把故障定义为“造成装置、组件或元件不能按规定方式工作的一种物理状态”。
在工程应用中，我们一般习惯于用机械设备的状态来定义故障。
研究生机械故障诊断学第1章绪论
2.国内(排名不分前后) 华中理工大学(杨叔子：钢丝绳、智能诊断) 西安交大(曲梁生：旋转机械诊断) 重庆大学(车辆诊断) 北京化工大学(高金吉：化工设备诊断) 清华大学(褚福磊：电厂诊断、管线泄漏) 天津大学(靳世久：管线泄漏) 北京科技大学(高澜庆：油液分析、发动机； 徐金梧：旋转机械) 北京机械工程学院(徐小力：旋转机械)
研究生机械故障诊断学第1章绪论 6
1 绪论 2 设备主要诊断方法
3 振动诊断系统介绍
四、
课程 内容
4 振动诊断的主要方法 5 轴承故障诊断 6 离心泵故障诊断 7 发动机故障诊断
8 压缩机设备故障诊断 9 管道泄漏诊断方法
10 程研序究生编机械制故障诊断学第1章绪论
7
五、引言：开展机械设备故障诊的意义？
三教材及主要参考书?张来斌王朝晖张喜廷樊建春机械设备故障诊断技术及方法石油工业出版社2000?李国华张永忠机械故障诊断化学工业出版社199919996?王江萍机械设备故障诊断技术及应用西安西北工业大学出版社2001?盛兆顺尹琦岭设备状态监测与故障诊断技术及应用北京化学工业出版社2003振动诊断系统介绍1133设备主要诊断方法2244绪论振动诊断的主要方法四课程课程内容55轴承故障诊断766离心泵故障诊断77发动机故障诊断88压缩机设备故障诊断99管道泄漏诊断方法10101010程序编制?现阶段人类对安全事故的辨识评价预测控制等使用的主要方法有
故障诊断（精密诊断） 内容：
• 确定故障部位 • 确定故障原因 • 提出维修建议
由设备维修人员在现场 进行
由设备诊断人员在现场 或中心进行
研究生机械故障诊断学第1章绪论 27
故障诊断的全过程
信号采集—预处理—特征提取—建立标准库—与 标准库比较—诊断故障—修正标准库—故障预测 1.预处理方法
机械故障诊断分析课件(第一章)
of
Science 9 and Technology
of
China
诊断：确定疾病和病因。 诊—状态检查(身体检查)； 断—故障确定(包括故障产生的原因)。
什么是故障？
设备功能失常(Malfunction)，一般是功能可以 恢复的，不是设备的损坏(Breakdown)。 不同的国家和组织有不同的定义。 (GB3187－82)规定：给定层次级上的子分系统 的故障是指该子分系统“丧失规定的功能”，或者 说，给定层次级上的子分系统的输出与所预期的 输出不相容。
机械故障诊断学 Mechanical Fault Diagnostics
教材：《设备状态监测与故障诊断技术》 陈克兴，李川奇 主编，科学技术文献出版社 参考书：《机械故障诊断学》 钟秉林，黄仁 主编，机械工业出版社
University Science 1 and Technology China
of
of of
§1.4 故障分类
目的：在于揭示故障的实质，以利于选择适合 的诊断方法。
特点：在一定条件下系统所发生的功能上 的故障，带有间断性。 治理：通过调整系统参数和运行参数，不 需要换零部件又可恢复原系统的正常功能。
暂时性故障 按设备工作状态 永久性故障
原因：是由某些零、部件损坏而引起的 治理：必须经过更换或修复后才能消除故 障。
Science 8 and Technology
of
China
§1.1 什么是故障诊断技术？
“诊断”一词来源于仿生学。早在公元前五世纪 的史书中就有中医的望、闻、问、切“四诊”的 记载。 中医诊断实质上利用病人外部的信息与内部信 息的关联性进行的。 这种利用外部的信息与内部信息的关联性对 现代设备诊断也有普遍的意义。
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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。
直接观察法
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传统的直接观察法，如“听、摸、看、闻．” 是早已存在的古老方法，并一直沿用到现在，在 一些情况下仍然十分有效。但因其主要依靠人的 感觉和经验，故有较大的局限性。随着技术的发 展和进步，目前出现的便携式测振仪、泄漏听诊 仪、光纤内窥镜、红外热像仪、激光全息摄影等 现代手段，大大延长了人的感观器官，使这种传 统方法又恢复了青春活力，成为一种有效的诊断 方法。
精密诊断法
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精密诊断法指对已产生异常状态的原因采用 精密诊断仪器和各种分析手段(包括计算机辅助分 析方法、诊断专家系统等)进行综合分析，以期了 解故障的类型、程度、部位和产生的原因及故障 发展的趋势等问题。精密诊断法主要解决的问题 是分析故障部位、程度、原因和较准确地确定发 展趋势。
机器性能参数测定法
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机器的性能参数主要包括显示机器主要功能 的一些数据，如泵的扬程，机床的精度，压缩机 的压力，流量，内燃机的功率、耗油量，破碎机 的粒度等。一般这些数据可以直接从机器的仪表 上读出，由此可以判定机器的运行状态是否离开 正常范围。
Y
G
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图1-2劣化曲线
故障诊断的内容
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• 1）运行状态的监测——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，其目的是为了早期（尽早）发 现设备故障的苗头。
• 2）设备运行状态的趋势预报——在状态监测的基础上进 一步对设备运行状态的发展趋势进行预测，其目的是为了 预知设备劣化的速度以便为生产安排和维修计划提前作好 准备。
• 3）故障类型、程度、部位、原因的确定——最重要的是 故障类型的确定，它是在状态监测的基础上，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。
故障诊断的基本方法
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• 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。
简易诊断法
无损检验
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无损检验是一种从材料和产品的无损检验技 术中发展起来的方法，它是在不破坏材料表面及 内部结构的情况下检验机械零部件缺陷的方法。 它使用的手段包括超声、红外、x射线、γ射线、 声发射、磁粉 探伤、渗透染色等。
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简易诊断法指主要采用便携式的简易诊断仪 器，如测振仪、声级计、工业内窥镜、红外点温 仪对设备进行人工巡回监测，根据设定的标准或 人的经验分析，了解设备是否处于正常状态。若 发现异常，通过对监测数据分析进一步了解其发 展的趋势。因此，简易诊断法主要解决的是状态 监测和一般的趋势预报问题。
振动噪声测定法
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机械设备在运动状态下(包括正常和异常状 态)都会产生振动和噪声。进一步的研究还表明， 振动和噪声的强弱及其包含的主要频率成分和故 障的类型、程度、部位和原因等有着密切的联系。 大多数机械设备是定速运转设备，各零部件的运 动规律决定了它的动频率。由于是定速运转， 其振动频率即为该零件的特征频率，观测特征频 率的振动幅值变化，可以了解该零部件的运动状 态和劣化程度。
磨损残余物测定法
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机器的润滑系统或液压系统的循环油路中携 带着大量的磨损残余物(磨粒)。它们的数量、大 小、几何形状及成分反映了机器的磨损部位、程 度和性质，根据这些信息可以有效地诊断设备的 磨损状态。
设备的寿命曲线
故 障 率
Ⅰ——磨合期 Ⅱ——正常使用期 Ⅲ——耗损期
%
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Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
图1—1浴盆曲线
设备的劣化曲线
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Ⅲ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Ⅲ区故 R 障率已大幅度上升的阶段
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忽视。
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故障诊断的基础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。