设备故障诊断习题

1.设备故障诊断的含义是什么？★设备故障诊断是指应用现代测试分析手段和诊断理论方法，对运行中的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，并且依据诊断结论，确定设备的维修方案和防范措施。

2.设备故障诊断包括哪几个方面的内容？★总共分三部分：第一部分是利用各种传感器和监测仪器表获取设备运行状态的信息，为信号采集；第二部分为发现设备故障，识别故障状态的特参和信号识别，诊断出病因，即故障诊断；第三部分为“诊断决策”即根据诊断结论，采取控制、治理和预防措施的决策。

3.简述开展设备故障诊断的意义？★对已经产生的故障能够正确分析和诊断，把握它的发展趋势，及早采取有效的防治措施，避免设备事故，减少停机损失，直接为企业创造经济效益。

4.设备故障的特性包括哪些方面？★多样性、层次性、多因素和相关性、延时性、不确定性5.简述常用设备维修的方式特点？事后维修：针对于结构相对简单，修理技术不复杂，一般设有备机，停机修理不会对生产造成较大损失的设备。

定期维修：适用于单机连续运行的流程工业和自动化生产线上的设备，对这些设备已充分掌握其磨损规律和故障概率。

状态监测维修：根据对设备运行状态监测获得的信息，判断设备是否存在故障，故障程度和发展趋势，提出最佳的维修时间和维修部位。

6.从表现形式看，设备故障的类型有哪些？★结构损伤性故障：裂纹、磨损、变形、断裂、剥落和烧伤运动状态劣化行故障：机械位置不良、刚性不足、摩擦、流体激振、非线性的谐波共振7.常用的设备监测与诊断技术有哪些？振动信号监测诊断技术、声信号监测诊断技术、温度信号监测诊断技术、润滑油的分析诊断技术、其他（超声波、射线照相、表面缺陷等）检测诊断技术8.主要的设备故障状态的识别方法有哪些？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9.信号的定义和分类定义：表征客观事物状态或行为信息的载体分类：确定性信号和非确定性信号、连续信号和离散信号、能量信号和功率信号、时限与频限信号10.简述信号的时域分析和频域分析。

时域分析：在时间域内对时域信号进行定量和定性的描述、分析频域分析：将信号的时域描述通过数学处理方法变换为频域描述，然后进行信号分析。

11.简介振动监测的基本参数。

★振幅、频率、相位12.轴心轨迹图通常用于什么场合？如何绘制轴心轨迹图？通常用于旋转机械的故障诊断。

把某一刻x、y方向上的位移信号描绘在x、y坐标轴上，这一点就是该时刻轴心的位置，将不同时刻的轴心位置点连接起来，就形成了轴心轨迹图。

13.全息谱和轴心轨迹图有什么联系？振动信号的特征是通过全息谱的什么来反映的？全息谱分析所表现得转子振动状况是通过轴心轨迹图来刻画的。

通过全息谱对震动信号的合成，用不同频率分量下合成的一系列轴心轨迹来反映的、14.转子不平衡振动的机理是什么？不平衡故障的主要振动特征是什么？离心力引起机器振动（p64图）a)引起转子或轴承径向振动，在转子径向测点上得到的频谱图转速频率成分具有突出的峰值。

b)在时域上的波形是一个正弦波。

c)转子的轴心轨迹为椭圆。

d)转子的进动方向为同步进动e)对于普通两端的支承的转子，不平衡在轴向上的振幅一般不明显。

f)转子振幅对转速变化很敏感，转速下降，振幅将明显下降15.固有质量不平衡的概念、产生原因及防治措施。

固有质量不平衡是指转子在原始状态下已经存在的不平衡，而与操作运行无关。

原因：设计错误、材料缺陷、加工与装配误差、动平衡方法不正确对于固有质量不平衡一起的振动，最普通的防治办法是改善转子的平衡状态来降低转子的激振力。

16.转子运行中的不平衡振动原因有哪些？转子弯曲、转子平衡状态破坏17.转子轴系不对中故障可分为哪几类？其主要故障特征有哪些？类型：理想对中、平行不对中、角度不对中、组合不对中特征：改变了轴承中的油膜压力；轴承的振动幅值随转子负荷的增大而增高；平行不对中主要引起径向振动；不对中使刚性联轴节两侧的转子和振动产生相位差；从振动频率上分析，不同类型的转子和不同形式的不对中情况引起的振动的频率是不相同的；大型涡轮机械上多跨转子的不对中，一般因为伴随其他故障因素，因而振动情况更为复杂。

转子之间的恶补对中，由于在轴承不对中方向上产生了一个预加载荷，轴颈运动的轴心轨迹形状为椭圆形。

18.油膜涡动与油膜振荡的形成机理是什么？19.油膜振荡的故障特征有哪些？1.它是一种自激振动2.高速轻载转子3.它是一种非线性的油膜振动。

4.轴心轨迹形状紊乱、发散；转子进动方向为正进动。

5振荡后发生后，转速升高，振幅并不下降，振动频率继续维持在转子一阶自振频率上。

20.油膜涡动和油膜振荡有什么区别？21.转子发生碰摩故障时的振动特征有哪些？22.何为旋转失速？其故障特征有哪些？旋转失速：当离心机或轴流式压缩机的操作工况发生变动，流过压缩机的气量发生变化，形成失速区，因为失速区的传播速度小于叶轮的旋转速度，所以从叶轮外固定一点看去，失速区还是沿着叶轮旋转的方向转动。

特征：1.破坏了叶轮内压力的轴对称性2.产生的振动有基本频率。

3纯在压力脉动，但机器的流量基本稳定，不会发生较大幅度的变动。

4.引起的振动在强度上比喘振小，但比不稳定进口涡流大的多。

23.何为喘振？其故障特征有哪些？当压缩机流量小到足够时，会在整个扩压器流道中产生严重的旋转失速，压缩机出口压力突然下降，使管网的压力比压缩机出口压力高，迫使气流倒回压缩机，一直到管网压力下降到低于压缩机出口压力使，压缩机又开始向管网供气，压缩机恢复正常。

当管网压力又恢复到原来压力时，流量仍小于喘振流量，压缩机又产生严重的旋转失速，出口压力下降，管网中的气流又会倒流回压缩机。

如此周而复始，使压缩机的流量和出口压力周期性的大幅度波动，引起压缩机强烈的气流波动，这种现象叫压缩机的喘振1、压缩机喘振的特征（1）压缩机工况极不稳定，压缩气体的出口压力和入口流量周期性地大幅度波动，频率较低，同时平均排气压力值下降。

（2）喘振有强烈的周期性气流噪声，出现气流吼叫。

（3）机组气流振动，机体、轴承、管道的振幅急剧增加。

由于振动剧烈，轴承液体润滑条件会遭到破坏，损坏轴瓦。

转子与定子会产生摩擦、碰撞，。

密封元件将严重损坏。

24.喘振与旋转失速的区别与联系有哪些？两则都属于机器流量下降时的不稳定流动，大但是从机理和现象来看，其主要区别如下;1.旋转失速的气体流动是非轴对称的，气流脉动是沿着压缩机叶轮圆周方向产生的，而喘振是沿着机器的轴向方向形成，基本呈轴对称分布。

2.旋转失速时，周向各流道气体流量随时间而脉动变化，但通过压缩机总的平均流量是不变的，而喘振其总的平均流量是随时间而变化的。

3.旋转失速气流脉动频率、振幅与压缩机的管网容积的大小无关。

但喘振的与管网容积的大小密切相关。

4旋转失速频率比喘振频率要高很多，但机器内的压力脉动振幅喘振远大于旋转失速。

5.旋转失速是压缩机本身的一种气动现象，而喘振是整个系统的稳定性问题。

25.旋转机械常见的故障有哪些？转子-轴承系统的稳定性是指什么？如何判断其稳定性？故障:转子不平衡、转子不对中、滑动轴承故障、转子摩擦故障、浮动环密封故障、叶片式机器中流体激振故障、高速旋转机械不稳定自激振动故障。

稳定性主要取决于激振力与系统阻尼力的大小26.常见的齿轮失效形式有哪些？断齿，齿面磨损，齿面胶合，点蚀27.滚动轴承最常见的失效形式有哪些？分别简要介绍失效原因。

点蚀滚动体由于反复承受载荷，工作一段时间后首先在接触表面一定的深度处形成断纹，然后逐渐发展到接触表面。

使表层金属成片状剥落，形成剥落凹坑。

、磨损滚动体与滚道之间的相对运动以及外界污物的侵入。

锈蚀和电蚀轴承密封不严，空气中或外界中水分带入轴承引起的化学反应。

、断裂轴承超负载运行，金属材料有缺陷和热处理不良所引起的28.滚动轴承运行时为什么会产生振动？由于外界部的激励因素，以及轴承本身的结构、形状和精度、使用不当或装配不正确等因素引起的29.简述共振解调技术的基本原理和作用。

原理：利用轴承或检测系统作谐振体，把鼓掌冲击产生的高频共振响应波放大，通过包络检测方法变为具有故障特征信息的低频波形，然后采用频谱分析法找出故障的特征频率从而确定故障的类型以及故障发生在轴承的哪一元件上。

作用：能够更精确的诊断，不但能判断轴承的损伤程度，还可以通过频谱分析判断轴承的损伤位置。

30.为什么通过油样分析可以实现机械设备的故障诊断？通过油样分析能取得几方面信息：1磨屑的浓度和颗粒大小反映了机械磨损的严重程度。

2磨屑的大小和形貌反映了磨屑产生的原因3磨屑的成分反映了零件的磨损部位综上可对零件磨擦副的工作状态做出比较合乎实际的判断31.光谱分析和铁谱分析的原理分别是什么？试讨论这两种分析技术的优缺点。

光谱分析原理：通过各特征波长的谱线和强度，就可检测到该种元素存在与否及其含量多少，推断出产生这些元素的磨损发生部位及其严重程度，并以此对相应的零部件工作状态做出判断。

铁谱分析：利用经过稀释的油液通过一块具有高磁场梯度的玻璃片或玻璃管，将润滑油中所含的磨粒和碎屑。

按其颗粒大小有序的分离开，经过光学显微观察和光密度计计数，可对磨屑的来源产生的原因以及零部件磨损的程度进行定性和定量分析，并及时作出机械零部件的故障预报。

光谱分析优点：分析速度快，测量准确、不需要对油样进行稀释等预处理工作，缺点：它的检测敏感性与微粒的大小尺寸成反比铁谱分析优点：具有较高的检测效率和较宽的磨屑尺寸检测范围，可同时给出磨损机理、磨损部位以及磨损程度等方面的信息。

缺点:操作环节较多，检测周期较长，影响因素复杂，检测的正确性取决于操作人员的经验和熟练程度。

32.声发射检测机械设备故障的原理是什么？其常用于哪些故障的检测？从声发射源发射的弹性波最终传播到达材料的表面，引起可以用声发射传感器探测的表面位移，这些探测器将材料的机械振动转换为电信号，然后再被放大、处理和记录。