设备状态监测及故障诊断综述

设备状态监测与故障诊断综述

：

摘要

从设备管理的角度，介绍了典型的设备状态监测与故障诊断的诊断理论、技术手段和具体方法。首先对设备状态监测与故障诊断的意义、开展，根底理论和现状进展了介绍，阐述了设备状态监测、故障诊断与设备管理的关系。进而对振动监测、温度检测、无损检测等根本监测手段的原理及诊断方法。

关键字：状态监测；故障诊断；振动；设备

1设备状态监测和故障诊断概述

1.1设备状态监测和故障诊断的意义和开展历史

1.1.1设备故障及故障诊断的意义

随着现代化工业的开展，设备能否平安可靠地以最正确状态运行，对于确保产品质量、提高企业生产能力、保障平安生产都具有十分重要的意义。

设备的故障就是指设备在规定时间内、规定条件下丧失规定功能的状况，通常这种故障是从*一零部件的失效引起的。设备的故障诊断则是发现并确定故障的部位和性质。寻找故障的起因，预报故障的趋势并提出相应的对策。

1.1.2 设备故障诊断技术开展历史

设备故障诊断技术的开展是与设备的维修方式严密相连的。可以将故障诊断技术按测试手段分为六个阶段，即感官诊断、简易诊断、综合诊断、在线监测、精细诊断和远程监测。。从时间考察，故障诊断技术大致可以分为20世纪60年代以前、60年代到80年代和80年代以后几个阶段。

1.2现代设备故障诊断技术

在故障诊断学建立之前，传统的故障诊断方法主要是依靠经历的积累。将反映设备故障的特殊信号，从信息论角度出发对其进展分析，是现代设备故障诊断技术的特点。可以分为统计诊断、逻辑诊断、模糊诊断。其中有几种方法做简单的介绍。贝叶斯法,此方法是基于概率统计的推理方法，以概率密度函数为根底，综合设备的故障信息来描述设备的运行状态，进展故障分析。此外还有最大似然法、时间序列、法灰色系统法和故障树分析法。故障树分析法模型是一个基于被

诊断对象构造、功能特性的行为模型，是一种定性的因果模型。

1.3基于知识的故障诊断方法

基于知识的故障诊断方法，不需要待测对象准确的数学模型，而且具有智能特性。目前，这种故障诊断方法主要有：专家系统故障诊断方法；模糊故障诊断方法，神经网络故障诊断方法，信息融合故障诊断方法；基于Agent的故障诊断方法等。

1.3.1专家系统故障诊断方法

专家系统故障诊断方法，是指计算机在采集被诊断对象的信息后，综合运用各种专家经历，进展一系列的推理，以便快速地找到最终故障或最有可能的故障，再由用户来证实。此种方法国内外已有不少应用实例。、

1.3.2 模糊故障诊断方法

所谓"模糊〞，是指一种边界不清楚，在质上没有确切的含义，在量上又没有明确的界限的概念，磨损状态的转变，正是典型的、带有明显中介过渡性的模糊现象。对于这种事物是不能用经典数学的二值逻辑方法的，即以[0，1]区间的逻辑代替传统的二值0,1逻辑，而且要用能综合事物内涵与外延性态的合理数学模型——隶属度函数，来定量处理模糊现象。典型的模糊故障诊断方法是向量的识别法。

1.3.3人工神经网络故障诊断方法

人工神经网络源于1943年，是模仿人的大脑神经元构造特性建立起来的一种非线性动力学网络系统，它由大量的简单的非线性处理单元高度并联、互联而成。

由于故障诊断的核心技术是故障模式识别，而人工神经网络本身具有信息处理的特点，如并行性、自学习、自组织性、联想记忆功能等，所以能够解决传统模式识别方法不能解决的问题。

2设备状态监测与故障诊断技术

2.1简易振动诊断技术

在机械设备的状态监测和故障诊断技术中，振动监测及诊断技术是普遍采用的根本方法。在工业领域中，机械振动是普遍存在并作为衡量设备状态的重要指标之一。当机械内部发生异常时，随之会出现振动加大。

2.1.1.机械振动的一般描述

机械振动，从物理意义上来说，是指物体在平衡位置附近来回往复的运动。机械振动表示机械系统运动的位移、速度、加速度量值的大小随时间在其平均值上下交替重复变化的过程。各种机械设备在运行中，都不同程度地存在振动，这是机械运行的共性。按振动规律分类，可将机械振动分为确定性振动、瞬态振动和随机振动。按产生振动的原因分类，可以分为自由振动、受迫振动、自激振动。按振动频率分类，可以分为低频振动、中频振动和高频振动。

2.1.2 简易振动诊断的常用仪器设备

振动监测及故障诊断所用的典型仪器设备包括测振传感器、信号调理器、信号记录仪、信号分析与处理设备等。传感器将机械振动量转换为适于电测的电参量，经信号调理器进展放大、滤波、阻抗变换后，可用信号记录仪将所测振动信号记录、存储下来，也可直接输入到信号分析与处理设备，对振动信号进展各种分析、处理、取得所要的数据。随着计算机技术的开展，信号分析与处理己逐渐由以计算机为核心的监视、分析系统来完成。

2.1.3简易振动监测参数的测量

通常用于描述机械振动响应的三个参数是位移、速度、加速度。从测量的灵敏度和动态*围考虑，高频时的振动强度由加速度值度量，中频时的振动强度由速度值度量，低频时的振动强度由位移值度量。从异类种类考虑，冲击是主要问题时测量加速度；振动能量和疲劳是主要问题时测量速度；振动的幅度和位移是主要问题时应测量位移。实际测量中，可由所测得的振动频谱来决定应采用的最正确参数。对于大多数机器来说，最正确参数是速度，这是许多振动标准采用该参数的原因之一。

首先确定测量轴振动还是轴承振动。一般来说，监测轴比测试轴承座或机壳的振动信息更为直接和有效。在出现故障时，转子上振动的变化比轴承座或机壳要敏感得多。其次是确定测点位置。一般情况下，测量点选择的总原则是：能对设备振动状态作出全面的描述；应是设备振动的敏感点；应是离机械设备核心部位最近的关键点；应是容易产生劣化现象的易损点。并且要进展定期检测，在早期发现故障，以免故障迅速开展到严重的程度，检测的周期应尽可能短一些；但如果检测周期定得过短，则在经济上可能是不合理的。因此，应综合考虑技术上