3工况监测与故障诊断技术的基本知识

和外围设备，初建费高 (2)有在线诊断系统，也有诊断中心设备，进行
实时或非实时诊断 (3)采用多参数、多物理量和现代诊断理论方法
久的、临时的、固定的或流Байду номын сангаас的)
进行综合诊断
4.人员培 训
(1)经过短期简单培训即能工作 (2)多数由现场或车间作业人员实施
(1)对故障诊断技术要有一定知识基础，再经过 专门培训，才能承担工作
(2)由工程师或故障诊断工程师等专业人员实施
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3.4 工况监测与故障诊断技术的特征
（1）综合化 （2）智能化 （3）仪器虚拟化 （4）网络化
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3.5 工况监测与故障诊断系统的设计
在工程生产实践中，应该从被监测对象 的实际需求出发，根据被监测对象的作业特 点、 结构特点、环境特点和维护特点，综合 各方面因素，设计实际的监测与诊断系统。
（2）采用合适的征兆提取方法与装置，从特征信号中提取 机械系统有关状态的征兆。
（3）采用合适的状态识别方法与装置，依据征兆进行推理 而识别出机械系统的有关状态。
（4）采用合适的状态趋势分析方法与装置，依据征兆与状 态进行推理而识别出有关状态的发展趋势，这里包括故障 的早期诊断与预测。
（5）采用合适的决策形成方法与装置，从有关状态及其趋 势形成正确的干预决策；或者深入系统的下一层次，继续 诊断；或者已达指定的系统层次，做出调整、控制、自诊 治、维修等有关决策。
诊断方法
速度 测性 可能性
度
定期诊断
慢
强
少
重要
连续诊断
快
弱
多
次重要
事故影响
可控制 严重
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（3）直接诊断和间接诊断
直接诊断是直接根据主要零部件的信息确定设备的状 态，如主轴的裂纹、管道的壁厚等。当受到条件限制无法 进行直接诊断时就采用间接诊断。
间接诊断是利用二次诊断信息来判断主要零部件的故 障，多数二次诊断信息属于综合信息，如利用轴承的支承 油压来判断两根转子对中状况等。
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设备故障诊断不仅要检查出设备是否正常，还要对设备发 生故障的部位、产生故障的原因、故障的性质和程度给出深入 的分析和判断，即要做出精密诊断。这就不仅仅要求对状态监 测和故障诊断理论有比较系统的了解，更重要的是对设备本身 的结构、特性、动态过程、故障机理以及故障发生后的后续事 件（包括维修与管理）有比较清楚的了解。从这一角度来看， 故障诊断技术与状态监测系统又有比较大的区别，有着十分不 同的专业倾向。
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3.2 工况监测与故障诊断技术的区别和联系
诊断是目的，监测是手段，是诊断的前提
工况监测通常是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)，并以此来判断其状态 是否正常。例如，当特征参数小于允许值时便认为是正常，否 则为异常。还可以用超过允许值的多少来表示故障严重程度， 当它达到某一设定值 (极限值)时就应停机检修。这个过程的前 半部分就是监测。
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（2）定期诊断和连续诊断 定期诊断是每隔一定时间对监测的设备进行
测试和分析。 连续诊断是利用现代测试手段对设备连续进
行监控和诊断。究竟采用何种方式取决于设备的 重要程度及事故影响程度等。
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定期诊断和连续诊断方法采用的条件
分析情况 性能下降 故障可预 故障发生 设备关键程
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有些情况下，监测结果不需要作更进一步的处理和分析， 仅以有限的几个指标就可以确定设备的状态，这就是以监测为 主的简易诊断，也属于诊断的范围。通常情况下，当简易诊断 发现设备或部件发生异常时，应转入精密诊断。此时应该对异 常状态进行多方面的分析，这种分析包括收集设备运行的历史 资料、对简易诊断的结果进行审核，同时进一步合理地选择测 量仪器对设备的各种参数进行监测，对监测得到的特征信号在 时域、频域、幅值域以至倒频域等各个方面进行全面分析，以 便从特征信号中提取各种症兆，对设备做出综合判断。通常所 称的“故障诊断”不是简易诊断，而是指比较复杂的精密诊断。
（1）振动与噪声监测法 （2）油液监测法 （3）性能参数法 （4）无损检测技术
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3.3.3 按诊断的目的和要求分类 （1）功能/性能诊断与运行诊断
功能诊断是对新安装的机器设备或刚维修的设备检 查其功能是否正常，并根据检查结果对机组进行调整， 使设备处于最佳状态。
运行诊断是对正在运行的设备进行状态诊断，了解 其故障的情况；其中也包括对设备的寿命进行评估。
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第三步，可行性分析：
对初步方案进行可行性分析是非常重要的，它关系到 监测与诊断系统研制的成败。 可行性分析就是对监测与诊断系统的初步技术方案在 技术上、 经济上、 实现的条件等方面是否可行进行分析。
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3.5.2 监测与诊断系统的基本结构
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(3)故障趋势、剩余寿命预估、早期故障预报 (4)建议故障消除方案及改善设备状态方法
(1)便携式或巡回用监测、记录、分 (1)完善的精密的设备状态监测、分析诊断系统
3.使用的 诊断手段
和方法
析和诊断仪器，初建费低
(2)现场巡回流动简易实现诊断方法( 振、声、温、压等简易诊断方法)
(3)简易超差监视、保护装置(包括永
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（4）常规工况与特殊工况诊断 大多数是在机器设备常规运行工况下进行监
测和诊断的，有时为了分析机组故障，需要收集 机组在启停时的信号，这时就需要在启动或停机 的特殊工况下进行监测和诊断。
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（5） 在线诊断和离线诊断
在线诊断是指对于大型、重要的设备为了保证其安全 和可靠运行需要对所监测的信号自动、连续、定时的进行 采集与分析，对出现的故随及时作出诊断。
监测与诊断系统硬件构成框图
监测与诊断系统的硬件系统设计应遵循的原则：
（1）简化电路设计 （2）低功耗设计 （3）通用化、 标准化设计 （4）可扩展性设计 （5）采用通用化接口
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监测与诊断系统的软件包括应用软件和系统软件：
应用软件与被测对象直接有关，具有测试功能，由 监测与诊断系统研究人员根据系统的功能和技术要求 编写，它包括测试程序、控制程序、数据处理程序、 系统界面生成程序等。 系统软件是计算机实现其运行的软件，决定了监测 与诊断系统的运行环境。
离线诊断是通过磁带记录仪或数据采集器将现场的信 号记录在实验室进行回放分析，对于一般中小型设备往往 采用离线诊断方式。
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（6）简易诊断和精密诊断
简易诊断一般利用简易测量仪器对设备进行监测，根据 测得的数据，分析设备的工作状态。如利用测振仪对机组轴 承座进行测量，根据测得的振动值对机组故障进行判别，或 者应用便携式数据采集器将振动信号采集下来后再进行频谱 分析用以诊断故障。
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监测与诊断系统的软件设计应遵循的设计原则：
（1）优化界面设计，方便用户使用 （2）使用编制、修改、调试、运行 和升级方便的应用软件 （3）丰富软件功能
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3.5.1 系统分析
系统分析主要解决下列问题： （１）确定设计的监测与诊断系统的目标和系统的功能； （２）提出监测与诊断系统的初步技术方案， 分析方案是否 合理、 是否可行； （３）提出监测与诊断系统设计的具体实施计划， 包括资金、 人力、 物力和设备的分配、 使用情况等； （４）指出监测与诊断系统的关键技术问题并进行分析研究。
精密诊断利用较完善的分析仪器或诊断装置，对设备故 降进行诊断。这种装置配有较完善的分析、诊断软件，精密 诊断技术一般用于大型、复杂的设备，如电站的大型汽轮发 电机组、石油化工系统的关键压缩机组等。
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区别
简易诊断
精密诊断
1.目的与 要求
(1)初级诊断 (2)有限指标、有限测点、超标性检 查与诊断
(1)精密诊断 (2)全部或必要指标、多测点、定量和定性地监 测与诊断
2.任务与 职能
(1)设备状态和劣化倾向诊断 (2)超差报警和异常早期报警 (3)设备监视和保护性管理
(1)确定故障性质、程度、部位和产生原因，具 有精确诊断性
(2)为设备运行最佳状态提供依据，为保证产品 质量(质量控制)与生产经济性提供管理依据
第3章 工况监测与故障 诊断技术的技术知识
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3.1 工况监测与故障诊断技术的基本内容与 结构体系
信号采集及其处理 征兆信号
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状态监测
故障识别
各种症状（或征兆）与故 障之间存在的客观关系
诊断理论、诊断方法
统计识别、模糊逻辑、 灰色理论、神经网络
基本内容
（1）在机械系统合适的部位测取其有关状态的特征信号， 这需要选择合适的传感器和测量方法。
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系统分析的工作过程主要分为三步 ： 第一步，确定任务：
根据监测与诊断系统的性能要求、功能范围、 要求的时间进度、可能投入的人力、财力资源等关 键问题作出明确的描述，并以书面形式提出，以此 作为设计单位的重要依据。
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第二步，提出初步技术方案，包括：
① 分析监测与诊断系统的要求，确定系统设计目标； ② 确定监测与诊断系统的功能和范围； ③ 确定监测与诊断系统的总体功能结构、子系统或局部 功能的划分； ④ 确定监测与诊断系统的组织结构或物理结构； ⑤ 提出监测与诊断系统设计的组织方案； ⑥ 制订监测与诊断系统设计进度计划； ⑦ 提出经济预算，制定投资计划方案。应将以上各方面 的工作内容形成设计技术文件。
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3.3 工况监测与故障诊断技术的分类
3.3.1 按诊断对象的类别分类
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（１）旋转机械诊断技术 （２）往复机械诊断技术 （３）工程结构诊断技术 （４）机械零件诊断技术 （５ ）液压系统诊断技术 （６）电气设备诊断技术 （７）生产过程综合诊断技术
3.3.2 按诊断方法（或称技术）分类