设备故障诊断原理技术及应用_第一节

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1.1 发展设备故障诊断的意义
解决问题的出路 对设备维修工作进行改革 用“设备综合工程学 设备综合工程学”的观点来确 设备综合工程学 1. 管理方面
定维修方针、目标、组织人员和管 理系统。
2. 经济方面
以寿命周期费用最佳化为目标 寿命周期费用最佳化为目标,根 寿命周期费用最佳化为目标 据对维修的经济性评价,从维修费、 劣化损失、固定资产转移和折旧等 因素来确定维修的方针、目标、组 织人员和管理系统。 大力发展设备监测和诊断技术 发展设备监测和诊断技术,最 发展设备监测和诊断技术 引人注目的是故障诊断技术,改革 维修方式。 6
俄亥俄州立大学
齿轮动力学及噪声试验室
国家锅炉及 高压容器检测局
锅炉及压力容器监测中心
机械工艺技术公司 (MTI)
赛格研究所
1.3 故障诊断技术发展概况
部门
IRD机械分析公司
研究单位
IRD发展部
研究内容
设备管理与维修体系 设备状态监测与诊断 专家诊断系统 机械动平衡技术 监测仪表的研究 透平机断裂监测 腐蚀监测 诊断运行中心 人工智能诊断 热参数诊断技术 机械噪声与诊断 机械监测与诊断 生产过程监测与诊断
3. 技术方面
1.1 发展设备故障诊断的意义
(1)能及时地、正确地对各种异常状态作出诊断,预防或 消除故障,对设备的运行进行必要的指导,提高设备运行的 可靠性、安全性和有效性,以期把故障损失降低到最低水平。 (2)保证设备发挥最大的设计能力,制定合理的检测维修 制度,以便在允许的条件下充分挖掘设备潜力,延长服役期 限和使用寿命,降低设备全寿命周期费用。 (3)通过检测监视、故障分析、性能评估等,为设备结构 修改、优化设计、合理制造及生产过程提供数据和信息。 总起来说,设备故障诊断既要保证设备的安全可靠运行, 又要获得更大的经济效益和社会效益。
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1.2 设备故障诊断的任务
设备故障诊断的任务是监视设备的状态,判断其是否正 常;预测和诊断设备的故障并消除故障;指导设备的管理和 维修。 1、状态监测 状态监测的任务是了解和掌握设备的运行状态 手段:采用各种检测、测量、监视、分析和判别方法, 手段 结合系统的历史和现状,同时要考虑环境因素。 目的: 目的:对设备运行状态进行评估,判断其处于正常或非 正常状态,并对状态进行显示和记录,对异常状态作出报警, 以便运行人员及时加以处理,并为设备的故障分析、性能评 估、合理使用和安全工作提供信息和准备基础数据。
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第二章:设备故障诊断基本原理和技术基础
2.1 设备故障诊断问题的基本 概念和特点 故障——设备功能失常 —— 诊断——诊-状态检查 断-故障确定(确症,包 括产生原因说明)
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2.1.1 设备故障诊断的基本概念
1、诊法——状态测量分析 a、简易诊断:问、听、触、现场手持测量仪、简 单指标分析仪等。 b、精确诊断:特征分析、谱分析、红外线识别, 噪声超声分析、铁谱分析等。 2、断法——确定症状 确定故障性质、故障类别、故障部位、产生原 因、寿命预估等。 3、诊断周期 定期诊断与连续诊断、停机诊断与在线诊断、直 23 接诊断与间接诊断……
国别 统计内容
日本 对工业设备总的统计
经济效益与社 会效益
1.降低维修费用 25%~26% 2.减少事故发生率 75%
是否采用设 备诊断技术
采用设备诊断技 术以后
英国
对2000个工厂调查表明 1.每年节省维修费用3 采用设备诊断技 亿英镑 术以后 2.而用于诊断技术手 段的费用仅0.5亿英镑 1980年度维修费用统计 1.用于工业设备维修 费用2460亿美元 2.用于铁路部门维修 费用113亿美元 未大力开展设备 诊断技术之前
1.2 设备故障诊断的任务
3、指导设备的管理和维修 设备的管理和维修方式的发展经历了三个阶段, 事后维修方式(Run-to-Breakdown Maintenance) 预防维修方式(Time-based Preventive Maintenance) 视情维修(Condition-based Maintenance) 定期维修制度可以预防事故的发生,但可能出现过剩维 修或不足维修的弊病。视情维修是一种更科学、更合理的维 修方式。但要能做到视情维修,其条件是有赖于完善的状态 监测和故障诊断技术的发展和实施。这也是国内外近年来对 故障诊断技术如此重视的一个原因。
设备故障诊断原理 技术及应用
栾家辉 Office:为民楼 为民楼638 为民楼 Tel:82316441-606 : 北航可靠性与系统工程学院
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本门课程的目标和主要内容
绪论(1)
1、发展设备诊断技术的目的和意义 2、国外设备诊断技术的发展和研究状况 3、我国设备诊断技术的发展和研究状况 4、我国设备诊断技术的发展前景和政策
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第一章:目的、意义, 第一章:目的、意义,现状及主要研究方向
1.1 序言
• 故障诊断技术最重要的 意义在于改革设备维修 改革设备维修 制度, 制度,变传统的定期检 修为预知维修。不仅节 修为预知维修 约了大量的维修费用, 而且由于减少了许多不 必要的维修时间,从而 大大增加了设备正常运 行的时间,大幅度提高 了生产率,产生附加的 经济效益。 故障诊断是根据设备和工艺过程 根据设备和工艺过程 中发生的各种信息来识别和诊断 的。由于信息的多样性,几乎涉 及到自然科学的各个领域,需要 广泛的理论基础。为了开发设备 故障诊断技术,对于别的领域中 的诊断方法、别的学科中的理论、 方法以及各种现代化仪器的最新 成就需给予高度重视,比如振动 测试和信号分析、声发射技术、 红外测温技术、热象技术、油液 分析技术以及各种无损检测技术。 可见,故障诊断是多学科交叉的 故障诊断是多学科交叉的 3 边缘科学。 边缘科学
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1.3 故障诊断技术发展概况 美国
部门
国家标准局
研究单位
机械故障预防小组
研究内容
故障的机理 检测,诊断和预测技术 可靠性设计 材料耐久性评价 监测技术 诊断技术 齿轮噪声机理与振动传递 美国机械工程师学会规范的推广 检查员的培训 检查员的资格授予 回转机械的诊断 齿轮的诊断 轴承的诊断 15 停机时间控制系统的研究(DTC)
美国
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1.1 发展设备故障诊断的意义
现代工业的特点 • 设备维修的重要性 • 设备事故的危害性 • 对设备不解体监测和 诊断的要求越来越强 烈 • 维修人员高龄化产生 的问题
在许多工业化国家中, 现代化设备技术先进, 设备大型化、连续化、 一方面经验丰富的“标 结构复杂,点检工作量 高速化和自动化。在提 准眼”,“标准耳”越 大,一般情况下很难依 高生产率,降低成本, 来越少, 靠人的感官和经验把故 节约能源和人力,减少 障因素检查出来,且不 废品,保证生产质量等 另一方面青年维修工人 允许随便解体设备。 方面有很大的优势。 往往缺乏应有的素质— —丰富的经验。 要求采用先进的仪器和 另一方面,由于设备发 科学的方法,进行监测 生故障而造成的损失成 寻求专家经验的在时间 和诊断。 比例增加。 和空间上的延续。
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故障诊断技术发展趋势
故障诊断技术的发展呈现出以下3方面的趋势 (1)诊断系统智能化。专家系统、模型推理、神经网 络、故障树、模式识别和模糊诊断等方法及不确定性理论 正走向成熟,并将在故障诊断系统中得到广泛的应用。 (2)诊断系统的集成化。诊断系统的开发转向现有技 术的组合和集成,软件更加规范化、模块化,硬件更加标 准化、专业化。 (3)诊断系统的综合化。由过去单纯的监测和诊断, 向今后的集监测、诊断、管理、咨询和训练于一体化的综 合化方向发展。
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1.3 故障诊断技术发展概况
2.基于传感器与计算机技术的诊断阶段 . 基于传感器与计算机技术的诊断始于20世纪60年代的美 国。在这一阶段,诊断技术融合吸收了大量的现代科技成 果:由于传感器技术的发展,使得对各种诊断信号和数据 的测量变得容易;计算机的使用弥补了人类在数据处理上 的低效率和不足,从而使各种诊断方法应运而生。 3.智能化诊断阶段 . 智能化诊断技术始于20世纪80年代初期。这一阶段的特 点是将人工智能的研究成果应用到故障诊断领域中,以常 规诊断技术为基础,以人工智能技术为核心。虽然智能诊 断技术还远远没有达到成熟阶段,但智能诊断的开展大大 提高了诊断的效率和可靠性。
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1.3 故障诊断技术发展概况
国外: 国外 ★ 美国最早,1967年美国宇航局倡导成立了机械故障预防小 组("MFPG") ★ 70年代英国机械保健中心成立,并用于核发电、钢铁、电 力等诊断。 ★ 71年日本开始发展自己的TPM(全员生产维修):钢铁、 化工、铁路 ★ 进而欧美许多国家都在重视发展。如瑞典SPM轴承监测、 挪威船舶诊断、丹麦B&K的振动与声发射诊断
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1.3 故障诊断技术发展概况
• 欧洲维修团体联盟 • 1986年6月4日~7日在 (FENMS) 沈阳东北工学院召开 • 英国提倡的设备综合 了国内第一次机械设 工程学 备诊断技术国际会议, (Terotechnology) Terotechnology 会上交流了100多篇 论文 • 美国的后勤学 (Logistics)
设备故障诊断技术基础(3)
1、故障诊断概念 2、设备维修与现代化管理 百度文库、故障机理
共计32学时
设备故障诊断技术方法(16)
1、综述 2、智能故障诊断理论方法 3、几种物理诊断方法
设备故障诊断技术应用 (12)
1、常见机械设备故障诊断的应用介绍 2、流程工业典型设备故障诊断技术介绍 3、智能维护系统技术介绍
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南安普顿大学
沃蒂沃-休斯公司
米歇尼尔公司
CDT研究小组
设备监测公司
英国钢铁公司
1.3 故障诊断技术发展概况 欧洲
国家
瑞典
研究单位
SPM仪器公司
研究内容
脉冲冲击法 轴承监测装置 电子听音棒 振动传感器 振动分析仪器 回转机械监测仪 声发射技术 TSAR船舶监测程序 维修管理程序
丹麦
B&K公司
挪威
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故障诊断技术主要研究方向
故障结构的分析、老化机理的研究,研究同设备的异常和老 化有关的故障机理。 监测传感器的开发,从此得到对应于被测设备的合适的状态 量。 诊断装置的改进,包括简易诊断的系统、联机监视系统。 对诊断方法的知识工程学的利用,应用知识工程学的知识信息 处理,研究开发诊断的知识化。诊断必须依靠故障原因的检索、 未来的预测和预知等人类的思考,并加以知识化。
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1.3 故障诊断技术发展概况
设备的故障诊断自有工业生产以来就存在,但故障诊 断技术作为一门学科是20世纪60年代以后发展起来的,它 是适应工程实际需要而形成和发展起来的一门综合学科。 纵观其发展过程,故障诊断可依据其技术特点分为以下几 个阶段。 1.原始阶段 . 诊断始于19世纪末至20世纪初,由于机器设备比较简单, 故障诊断主要依靠个体专家或维修人员通过感官、经验和 简单仪表进行。
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1.2 设备故障诊断的任务
2、故障诊断 故障诊断的任务 基于状态监测所获得的信息+已知的结构特性和参数+环 境条件+该设备的运行历史(包括运行记录和曾发生过的故 障及维修记录等), 对设备可能要发生的或已经发生的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 提出控制故障继续发展和消除故障的调整、维修、治理的 对策措施,并加以实施,最终使设备复原到正常状态。 9
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本特利内华达公司
转子动力学研究所
西屋电气公司
技术研究部
麻省理工学院
机械工程部
1.3 故障诊断技术发展概况 英国
主管部门
曼彻斯特大学
研究单位
沃福森工业维修公司
研究内容
维修中的仿真技术 可靠性分析 状态监测 诊断技术规划 诊断装置的研究 培训教育 咨询 诊断技术的调查规划 评价技术 研制仪器装置 无损检测技术 振动分析 声发射技术
船舶研究所,海军技术中心
德国
ALLIANATECHNIC研究所
振动分析仪 回转机械监测装置 故障原因分析
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1.3 故障诊断技术发展概况
国内: 国内 ★ 天津大学从1982年起研究齿轮传动、轴承、齿轮箱、切 削过程等方面的诊断与监控技术,成果有: 1、 设备的智能诊断与预测维修系统 2、 设备在线自动报警与保护通用监控系统 3 3、 动态测试与信号分析系统 4、 模态分析系统 ★ 华中理工大学研究开发的汽轮发电机组诊断专家系统、 钢丝绳诊断系统 ★ 西安交大:旋转机械故障诊断RB-20,用于炼油行业 ★ 国防科大:望远号远洋考察船的在线监控与故障诊断系 统 ★ 哈工大: 20万KW汽轮发电机组诊断
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