机械故障诊断技术 第一章 绪论精品PPT课件
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机械故障诊断第一章绪论.pptx
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
第一章 绪论
1．设备故障诊断的意义
随着现代化大生产的发展和科学技术的进步，现代 设备的结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程 度越来越高。由于许多无法避免的因素的影响，有时 设备会出现各种各样的故障，以致降低或失去其预定 的功能，甚至造成严重的以致灾难性的事故。例如， 1986年，前苏联切尔诺贝利核反应堆泄漏，死亡32人， 13.5万人被疏散；1986年，美国“挑战者”号航天飞机 失事，死亡7人，航天飞机爆炸，损失12亿美元。在我 国，1985年大同电厂和1988年秦岭电厂的200MW汽轮 发电机组的严重断轴毁机事件，都造成了巨大的经济 损失。
中存在的缺陷，一
块泡沫材料脱落击
中航天飞机左翼前
缘。当航天飞机返
回经过大气层时，
剧烈摩擦使温度高
达1400℃的空气冲
入左翼并融化了内
部结构
返航过程
状态监测与故障诊断是识别机器或机组运行状态 的科学。 它研究的是机器或机组运行状态的变化在诊断信 息中的反映。 其研究内容包括： 对机器运行现状的识别诊断 对其运行过程的监测 对其运行发展趋势的预测
将会因这次意外所带来的疾病而死亡。
1986年1月28日“挑战者”航天飞机失事
价值12亿美元的航天 飞机顷刻化为乌有， 七名宇航员全部遇难
发射过程
事故原因
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
第一章 绪论
1．设备故障诊断的意义
随着现代化大生产的发展和科学技术的进步，现代 设备的结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程 度越来越高。由于许多无法避免的因素的影响，有时 设备会出现各种各样的故障，以致降低或失去其预定 的功能，甚至造成严重的以致灾难性的事故。例如， 1986年，前苏联切尔诺贝利核反应堆泄漏，死亡32人， 13.5万人被疏散；1986年，美国“挑战者”号航天飞机 失事，死亡7人，航天飞机爆炸，损失12亿美元。在我 国，1985年大同电厂和1988年秦岭电厂的200MW汽轮 发电机组的严重断轴毁机事件，都造成了巨大的经济 损失。
中存在的缺陷，一
块泡沫材料脱落击
中航天飞机左翼前
缘。当航天飞机返
回经过大气层时，
剧烈摩擦使温度高
达1400℃的空气冲
入左翼并融化了内
部结构
返航过程
状态监测与故障诊断是识别机器或机组运行状态 的科学。 它研究的是机器或机组运行状态的变化在诊断信 息中的反映。 其研究内容包括： 对机器运行现状的识别诊断 对其运行过程的监测 对其运行发展趋势的预测
将会因这次意外所带来的疾病而死亡。
1986年1月28日“挑战者”航天飞机失事
价值12亿美元的航天 飞机顷刻化为乌有， 七名宇航员全部遇难
发射过程
事故原因
数控机床故障诊断与维护-PPT
2.2.4 机床性能
➢ 主轴性能
手动操作—高、中、低三挡转速连续进行 五次正、反转的起动、停止，检验其动作的 灵活性和可靠性。观察功率变化。
MDI方式—转速由低到高，允差±10%。 观察机床的振动以及2H高速运行温升情况。
主轴准停—五次正、反转的起动、停止， 检验其动作的灵活性和可靠性。
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 进给性能
手动操作—高、中、低速进给和快速移动 的起动、停止、点动的灵活性和可靠性。一 级增量运行方式的误差。
MDI方式—快速移动（G00）和进给（G01) 速度，允差±5%。
软/硬限位—可靠性。
回原点—可靠性。
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 自动换刀功能
手动/自动操作—通过手动和M06T指令自 动运行，检验换刀的可靠性、准确性、灵活 性和平稳性
第二章 数控机床的验收及检测
2.2.2 系统的连接(以FANUC-0I系统为例)
➢ 控制单元主板与I/O LINK
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 控制单元主板与串行主轴及伺服轴的连接
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 控制单元I/O板与显示单元的连接
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 控制单元I/O板与内装I/O卡的连接
刀具交换时间—测定换刀时间是否符合要求
➢ 机床噪声
主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小于 85分贝。
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 润滑装置 检查可靠性、泄露状况、油温、润滑点的 油量分配。
➢ 气、液装置 密封性、可调整性、工作状态
➢ 电气装置 ➢ 数控装置 ➢ 附属装置-冷却、排屑等
第二章 数控机床的验收及检测
第一章 绪论
1.3.2 故障的分类
➢ 主轴性能
手动操作—高、中、低三挡转速连续进行 五次正、反转的起动、停止，检验其动作的 灵活性和可靠性。观察功率变化。
MDI方式—转速由低到高，允差±10%。 观察机床的振动以及2H高速运行温升情况。
主轴准停—五次正、反转的起动、停止， 检验其动作的灵活性和可靠性。
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 进给性能
手动操作—高、中、低速进给和快速移动 的起动、停止、点动的灵活性和可靠性。一 级增量运行方式的误差。
MDI方式—快速移动（G00）和进给（G01) 速度，允差±5%。
软/硬限位—可靠性。
回原点—可靠性。
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 自动换刀功能
手动/自动操作—通过手动和M06T指令自 动运行，检验换刀的可靠性、准确性、灵活 性和平稳性
第二章 数控机床的验收及检测
2.2.2 系统的连接(以FANUC-0I系统为例)
➢ 控制单元主板与I/O LINK
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 控制单元主板与串行主轴及伺服轴的连接
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 控制单元I/O板与显示单元的连接
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 控制单元I/O板与内装I/O卡的连接
刀具交换时间—测定换刀时间是否符合要求
➢ 机床噪声
主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小于 85分贝。
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 润滑装置 检查可靠性、泄露状况、油温、润滑点的 油量分配。
➢ 气、液装置 密封性、可调整性、工作状态
➢ 电气装置 ➢ 数控装置 ➢ 附属装置-冷却、排屑等
第二章 数控机床的验收及检测
第一章 绪论
1.3.2 故障的分类
机械故障诊断概述ppt课件
现代工业生产对机械设备的要求: 可靠性 可用性 维修性 经济性 安全性 进行全寿命管理，实行全面质量保证体系制度
机械设备状态监测与故障诊断技术在满足上述这些要求中，扮演着越来越重要的角色； 机械设备是现代化工业生产的物质技术基础，设备管理则是企业管理中的重要领域 也就是说，企业管理的现代化必然要以设备管理的现代化作为其重要组成部分 机械设备状态监测与故障诊断技术在设备管理与维修现代化中占有重要的地位 我国已将设备诊断技术、修复技术和润滑技术列为设备管理和维修工作的三项基础技术
（8）按故障发生的时期划分
早期故障
使用期故障
后期故障
机械故障的分类
岁轨述鄂瓤品剩朴浅删页渴祟弗中蛹竣询责绚落挖礁脾梭腕蝎列快答太斋机械故障诊断概述机械故障诊断概述
机械设备诊断技术的分类
1.1 机械设备故障诊断技术的意义、 目的和内容
◇按诊断对象分：
旋转机械诊断技术 往复机械诊断技术 工程结构诊断技术 运载器和装置诊断技术 通信系统诊断技术 工艺流程诊断技术
机械设备诊断技术的分类
1.1 机械设备故障诊断技术的意义、 目的和内容
扭牙汉劲存井烃谚渝哗鸡它褂宜投仗朽常套换邻懒呻挑社闸悦低掘村丽惑机械故障诊断概述机械故障诊断概述
设备故障诊断的基本方法
1.1 机械设备故障诊断技术的意义、 目的和内容
（1）传统的故障诊断方法
首先是利用各种物理的和化学的原理和手段，通过伴随故障出现的各种物理和化学现象，直接检测故障。 其次，利用故障所对应的征兆来诊断故障是最常用、最成熟的方法，以旋转机械为例，振动及其频谱特性的征兆是最能反映故障特点、最有利于进行故障诊断的手段。
抚群版我竿替蹄掉诌牡逗嘲尤神井柄技扳衔唁嘻递密乞痰晦殿盔痔控歹鼎机械故障诊断概述机械故障诊断概述
机械设备状态监测与故障诊断技术在满足上述这些要求中，扮演着越来越重要的角色； 机械设备是现代化工业生产的物质技术基础，设备管理则是企业管理中的重要领域 也就是说，企业管理的现代化必然要以设备管理的现代化作为其重要组成部分 机械设备状态监测与故障诊断技术在设备管理与维修现代化中占有重要的地位 我国已将设备诊断技术、修复技术和润滑技术列为设备管理和维修工作的三项基础技术
（8）按故障发生的时期划分
早期故障
使用期故障
后期故障
机械故障的分类
岁轨述鄂瓤品剩朴浅删页渴祟弗中蛹竣询责绚落挖礁脾梭腕蝎列快答太斋机械故障诊断概述机械故障诊断概述
机械设备诊断技术的分类
1.1 机械设备故障诊断技术的意义、 目的和内容
◇按诊断对象分：
旋转机械诊断技术 往复机械诊断技术 工程结构诊断技术 运载器和装置诊断技术 通信系统诊断技术 工艺流程诊断技术
机械设备诊断技术的分类
1.1 机械设备故障诊断技术的意义、 目的和内容
扭牙汉劲存井烃谚渝哗鸡它褂宜投仗朽常套换邻懒呻挑社闸悦低掘村丽惑机械故障诊断概述机械故障诊断概述
设备故障诊断的基本方法
1.1 机械设备故障诊断技术的意义、 目的和内容
（1）传统的故障诊断方法
首先是利用各种物理的和化学的原理和手段，通过伴随故障出现的各种物理和化学现象，直接检测故障。 其次，利用故障所对应的征兆来诊断故障是最常用、最成熟的方法，以旋转机械为例，振动及其频谱特性的征兆是最能反映故障特点、最有利于进行故障诊断的手段。
抚群版我竿替蹄掉诌牡逗嘲尤神井柄技扳衔唁嘻递密乞痰晦殿盔痔控歹鼎机械故障诊断概述机械故障诊断概述
机械故障诊断学ppt课件
机械故障诊断学
第一章 概述
• §1.1 什么是机械故障诊断技术
故障：是机械达不到规定和要求功能的状态，也可称为失效。
故障诊断技术：建立在能量耗散原理基础之上的。
实质上就是一种给机器“ 看病” 的技术。包含“监测”和 “ 诊断”两层意思。
①监测：对机器的某些特征参数（如振动、噪声和温度等） 进行测取，将测定值与规定的正常值进行比较，判别机器 是否工作正常；若对机器进行定期定期或连续监测，还可 获得机器状态的趋势性规律，得到机器剩余寿命估计，实 现状态预测和预报。对机器健康状况的初级诊断，又称简 易诊断。
§1.3 监测与诊断技术种类
• ①按监测信息与诊断对象的关系分：
直接诊断 根据诊断对象本身的信息变化，直接判断诊断对象状态。
如根据轴承间隙、齿轮齿面的磨损、轴的疲劳裂纹和变形量，直接 判断它们的状态。其优点在于诊断可靠性高，缺点为实施受到设备 结构和条件的限制，通常需停机，拆卸零部件。
间接诊断 通过监测运行中的设备的温度、声音、振动等二次信息的
• ②按诊断时间分： 定期诊断 每隔一段时间如一周、一月或数月，对运行中的设备进行
一次检测诊断，也叫巡回检测诊断。
连续诊断 采用现代化仪表和计算机信息处理系统对设备的状态进行
连续不断的监测诊断。
二者的选择取决于设备的关键程度和设备性能劣化速度等因素。
机械故障诊断学
第一章 概述
• ③按诊断环境分： 在线诊断 指不离开现场，对运行中的设备用传感器采集信息后，直
机械故障诊断学
第一章 概述
• 美国：1967年成立美国机械故障预防小组，在航空、航天、 军事、核能等尖端部门目前处于领先地位。
• 英国：70年代初成立机器保健与状态监测协会，在摩擦、 磨损、汽车、飞机发动机监测与诊断具有领先地位。
机械故障诊断技术PPT课件
振动、轴心轨迹、扭矩（非接触式遥测）、 压力、温度、转速、电流、电压等信号的在线监 测（数据采集，运算、存储、显示、报警及故障 诊断） 模块化组态 图形化的编程语言 虚拟仪表显示 故障诊断专家系统 具有中试基地
9
机械振动及设备故障诊断方向
设备在线监测及故障诊断中试基地
10
机械振动及设备故障诊断方向
机械设备状态监测与故障诊断技
第一章 术概 述
机械设备状态监测与故障诊断技术是在现代检测技术、 识别理论、计算机科学等多学科成就基础上发展起来的一门崭 新的综合性横断科学，是医学诊断思想在机械工程中的应用。
设备状态监测的基本任务是运用现代检测技术获取某些最 能反映设备运行状态的特征参数并据以判定设备正常或故障。
李友荣教授给学生讲解设备在线监测及故障诊断系11统
虚拟仪表
12
机械振动及设备故障诊断方向
设备在线监测及故障诊断系统 故障诊断专家系统
功率谱
包络谱
倒频谱
小波-AR 谱分析
相关分析
概率密度 分析
故障诊断系统
小波分析
故障特征 参数
趋势分析
打印输出
标准图谱
13
机械振动及设备故障诊断方向
FFT—FS频谱细化技术
FFT:频率分辨率△f为采样频率fs与采样点 数N的比值。要△f 小， fs大，则N必 更大，使运算速度和分析效率大大降 低
FFT—FS：先进行FFT，对感兴趣的频带进 行FS处理，可得连续的频谱曲线，频 率分辨率△f 不再受采样点数的限制。
14
15
机械振动及设备故障诊断方向
轧机主传动系统故障诊断
2.按诊断的目的、要求和条件
㈠性能诊断和运行诊断 ㈡定期诊断和连续诊断 ㈢直接诊断和间接诊断 ㈣常规诊断和特殊诊断 ㈤在线诊断和离线诊断 ㈥简易诊断和精密诊断
9
机械振动及设备故障诊断方向
设备在线监测及故障诊断中试基地
10
机械振动及设备故障诊断方向
机械设备状态监测与故障诊断技
第一章 术概 述
机械设备状态监测与故障诊断技术是在现代检测技术、 识别理论、计算机科学等多学科成就基础上发展起来的一门崭 新的综合性横断科学，是医学诊断思想在机械工程中的应用。
设备状态监测的基本任务是运用现代检测技术获取某些最 能反映设备运行状态的特征参数并据以判定设备正常或故障。
李友荣教授给学生讲解设备在线监测及故障诊断系11统
虚拟仪表
12
机械振动及设备故障诊断方向
设备在线监测及故障诊断系统 故障诊断专家系统
功率谱
包络谱
倒频谱
小波-AR 谱分析
相关分析
概率密度 分析
故障诊断系统
小波分析
故障特征 参数
趋势分析
打印输出
标准图谱
13
机械振动及设备故障诊断方向
FFT—FS频谱细化技术
FFT:频率分辨率△f为采样频率fs与采样点 数N的比值。要△f 小， fs大，则N必 更大，使运算速度和分析效率大大降 低
FFT—FS：先进行FFT，对感兴趣的频带进 行FS处理，可得连续的频谱曲线，频 率分辨率△f 不再受采样点数的限制。
14
15
机械振动及设备故障诊断方向
轧机主传动系统故障诊断
2.按诊断的目的、要求和条件
㈠性能诊断和运行诊断 ㈡定期诊断和连续诊断 ㈢直接诊断和间接诊断 ㈣常规诊断和特殊诊断 ㈤在线诊断和离线诊断 ㈥简易诊断和精密诊断
机械故障诊断学绪论概要PPT教案
计算机化 的
监测系统
计算机化 的
监测系统
数据 采集器
便携 测振表
振动幅值、频谱的连续监测 数据存储、数据比较，数据文件管理 趋势分析、谱趋势分析 启、停车等瞬态过程数据收集 超限报警、保护，事故记忆 故障诊断，人工智能，联网，远程等 振动幅值的连续监测 超限报警、保护 数据存储、比较，趋势分析 振动幅值、频谱的周期采集 数据存储和管理 数据比较，趋势分析 振动幅值的采集 简单的频率分析
最简单的计算机化监测系统。 单一计算机完成数据采集、管理、数据分析、
人机对话等功能。
第33页/共43页
➢监测和诊断仪器的分类和选用 振动监测系统的分类和选择
设备 类型
关键 设备
重要 设备 一般 设备
损坏后果
完全停产 ~100%
部分停产 50~100% 部分停产 或不停产
0~50%
推荐监测手段
主要功能
美国1980年税收总额 $7500亿，维修费为 $2460亿, 估计其中过剩维修费为 $750亿。
我国1987年国营公交企业40万个，固定资 产￥7000亿, 维修费约为固定资产的 3～5％。
第22页/共43页
300MW发电机组 停产一天损失电720万kWh，约 ￥144万元
30万吨化肥装置 停产一天损失化肥1000t，约 ￥150万元
故障的概念 设备故障是指“设备功能失常”，也就是设备
不能达到预期的工作状态，无法满足应有的性能 、功能。
➢ 功能失效，机械设备基本功能不能保证； ➢ 设备偏离正常功能
第3页/共43页
机械故障诊断主要是研究某一机械设备在 运行过程中动态性能的变化规律及其运行状 态的识别方法。
中国工程院院士屈梁生——诊断是以机 械学和信息论为依托，多学科融合的技术， 本质是模式识别。
机械故障诊断—第一章绪论
（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
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
工程机械故障诊断第一章概述ppt
1.定义 2.内容
在设备运行中或基本不拆卸的情况 下，掌握设备运行状况，判断产生 故障的部位和原因，以及预测预报 设备状态的技术
三个方面：状态检测、分析诊断和故障预
测。
具体实施过程： a 信号采集，使用传感器的得到的振动，压力，
温度等信息
b 信号处理，转化为可识别的参数
c 状态识别 ，测得参数与标准参数对比。 d 诊断决策，根据参数判断，采取措施
第十二页，编辑于星期六：二十三点 五十八分。
（二）、故障的智能诊断方法 1.定义：以传统的诊断方法为基础，将人工智能 的理论和方法用于故障诊断，目前已广泛应用，成为 设备故障诊断的主要方向。 2.原理:用计算机去做原来只有人才能做的智能任 务，包括推理、理解、规划、决策、抽象、学习等功 能。专家系统（Expert System）是实现人工智能的重 要形式. 专家系统由知识库、推理机以及工作存储空间 （包括数据库）组成。专家系统的核心问题是知识的 获取和知识的表示。
处理方法：频谱分析，即从振动频率分布来判断故障
第十五页，编辑于星期六：二十三点 五十八分。
(三)磨损残渣 测定法
根据磨损残渣在润滑油中含量及颗粒 分布可以掌握零件磨损情况，并可预 防机器故障的发生。例如：有关这方 面的详细内容将在后续叙述。
第十六页，编辑于星期六：二十三点 五十八分。
(四)设备性能指 标的测定
③ 课堂纪律15%，不迟到，旷课。 2.考查成绩40%：期末考试。
第二页，编辑于星期六：二十三点 五十八分。
第一章 概述
1
机械设备故障诊断的意义、目的和任务
2
设备故障诊断技术的定义、内容和类型
3
机械设备故障诊断的基本方法
4
机械设备故障的信息获取和检测方法
机械故障诊断理论与方法(教学1.01)ppt课件
四、机械故障诊断的发展趋势
• 机械设备状态监测与故障诊断
–是一门正在不断完善和发展的交叉型学科 –是一项与现代化工业大生产紧密相关的技术 –是机械学科领域的研究热点之一
• 故障诊断学科需解决的重要问题
–故障特征信息提取和故障分类、识别的新理论、新方法 –复杂故障产生机理及模型的深入研究 –故障诊断智能系统研究，包括诊断专家系统和 网络化
4. 按诊规工况诊断：在机械的正常运行条件下进行的一种故障诊 断方式；
(2)特殊工况诊断：对某些机械，需为其创造特殊的工作条件才 能对其进行诊断。如动力机组的升降速过程诊断。
二、机械故障诊断及其分类
5. 按功能分
(1) 简易诊断：对机械系统的状态作出相对粗略的判断。 一般只回答“正常与否”、“有无故障”等问题，而不 分析故障原因、故障部位及故障程度等。又称“状态监 测”。 (2) 精密诊断：是在简易诊断基础上更为细致的一种诊断 过程，它不仅要回答“正常与否”、“有无故障”的问 题，而且还要详细地分析出故障原因、故障部位、故障 程度及其发展趋势等一系列的问题。又称“故障诊断”。
(2) 运行诊断：即对服役中的机械系统进行的诊断。
2. 按方式分
(1) 在线监测：就是连续地对服役中的机械系统进行 监测，测试传感器及二次仪表等安装在设备现场， 随机械系统一起工作。
(2) 巡回检测：就是每隔一定的时间对服役中的机械 系统进行检查和诊断；
二、机械故障诊断及其分类
3. 按提取信息的方式分
3. 按其发生的快慢分
(1) 突发性故障：不能靠早期测试探测出来的一类故 障。即此类故障是不可预测的，对这类故障只能 进行预防
(2) 渐发性故障：故障的发展有一个过程，因而可对 其进行预测和监视，如疲劳裂纹的产生和扩展。
机械故障诊疗技术绪论培训课件
机械故障诊疗技术绪论培训 课件
汇报人： 日期:
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。
汇报人： 日期:
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。
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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。
机械故障诊疗技术绪论培训课件
汽车、火车、船舶等交通工具 的发动机、传动系统等关键部 件的故障诊断，保障交通安全 。
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。
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。
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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
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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1_绪论ppt课件
• 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。
6
精选PPT课件
故障诊断的基本方法
• 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。
7
精选PPT课件
简易诊断法
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。
2
精选PPT课件
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。
第一章 绪论
1
精选PPT课件
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。
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。
6
精选PPT课件
故障诊断的基本方法
• 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。
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简易诊断法
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。
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精选PPT课件
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。
第一章 绪论
1
精选PPT课件
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。
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。
机械故障诊断分析课件(第一章)
University
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。
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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现实生活和工业过程中恶性事故时有发生
断裂部位
三峡塔带机断裂事故 2002年9月3日
➢ 保证设备精度，提高产品质量
➢推动设备维修制度的改革
• 事后维修，故障维修 (Break down) 设备坏了后才去修理。
• 预防维修，定期维修(Preventive) 定期地检查和大修。
• 预知维修，视情维修 (Predictive) 周期或实时的监测，必要时才去维修。
1.2 故障诊断的意义和目的 故障诊断的意义
➢ 预防事故，保证人身和设备安全
转子事故
现实生活和工业过程中恶性事故时有发生
透平机械事故
现实生活和工业过程中恶性事故时有发生
水轮机事故
1９８６年１月２８日 “挑战者”号爆炸
价值１２亿美元的航天飞机被炸成碎片， ７名机组人员全部遇难
调查委员会在经过４个月的调查后，提出长达２５６页的调查 报告。报告认为，“挑战者”号爆炸的原因是右侧助推火箭存 在问题。由于航天飞机发射时气温过低，寒冷的天气对火箭垫 圈产生影响，最终导致爆炸。
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
➢按故障造成的后果分类
轻微故障 一般故障 严重故障 恶性故障
状态检测与故障诊断
开始
正常 参数
维修
不可
异常
提
趋
检测
取 征
状态 检测
故障诊断 原因分析
势 分
决策
兆
析
正常
尚可
定期检 测
缩小故障范围
设备故障诊断的内容包括状态监测、分 析诊断和故障预测三个方面。其具体实施过 程可以归纳为以下四个方面：
第一章 绪 论
1.1 基本概念
故障的概念 设备故障是指“设备功能失常”，也就是设备
不能达到预期的工作状态，无法满足应有的性能、 功能。
➢ 功能失效，机械设备基本功能不能保证；
➢ 设备偏离正常功能
故障的分类
➢按故障性质分类
Ⅲ——耗损期
故障率%
Ⅰ
Ⅱ
缺点：
需要初始投资 需学习和培训
不同制度的维修成本的比较
大型钢铁企业
100
90
80
70
事后维修
60
预防维修
50
预知维修
40
30
20
10
0
➢提高企业的经济效益
日本应用故障诊断技术后，事故发生率减少 75%，维修费用降低25～50％。英国对2000个国 营工厂的调查表明，采用状态监测和故障诊断技 术后，每年可节省维修费用3亿英镑，而故障诊 断系统的成本为0.5亿英镑。
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。
➢状态检测与故障诊断关系 没有检测就没有诊断， 诊断是目的，检测是手段；检测是诊断的基础和 前提，诊断是检测的最终结果。
机械故障诊断主要是研究某一机械设备 在运行过程中动态性能的变化规律及其运行 状态的识别方法。
中国工程院院士屈梁生——诊断是以机 械学和信息论为依托，多学科融合的技术， 本质是模式识别。
1、信号采集； 2、信号处理（特征提取） ； 3、状态识别； 4、诊断决策。
➢状态检测 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）， 并以此来判断其状态是否正常。
➢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。
三峡2号水轮机组700MW 停机4小时损失￥400 万元
故障诊断的目的
“保证可靠地、高效地发挥设备应有的功能” 1、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能，延长服 役期限和使用寿命，降低设备全寿命周期费用； 2、能及时地、正确地对各种异常状态或故障状态作出 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； 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。
。。。。。现。 场工控机
。。。。。
信号调理 信号调理 信号调理 信号调理 信号调理
….
….
机组
机组 机组
信号调理 机组
信号调理 信号调理 ….
机组
信号调理 机组
➢按检测参数分
★ 振动：适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。 ★ 温度（红外）：适用于工业炉窑、热力机械、电机、
电器等。
★ 声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。 ★ 油液（铁谱）：适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力
事后维修
优点：
不需要安排计划。 对一些设备，更换比修理更便宜。
缺点：
意外停机引起生产损失。 可能引起设备的二次损坏，甚至灾难性事故。
预防维修
优点：
减少意外停机
缺点：
意外停机引起生产损失 过剩维修导致维修费用增加
预知维修
优点：
减少非计划停机损失 维修时间间隔可以延长 维修费用大为减少
美国1980年税收总额 $7500亿，维修费为 $2460亿, 估计其中过剩维修费为 $750亿。
我国1987年国营公交企业40万个，固定资 产￥7000亿, 维修费约为固定资产的 3～5％。
300MW发电机组 停产一天损失电720万kWh，约 ￥144万元
30万吨化肥装置 停产一天损失化肥1000t，约 ￥150万元
特点：在线监测，可以给出设备的当前状态，捕 捉突发故障并进行及时分析。
监控箱
计算机
记录、文件
➢实时远程监测
充分挖掘和发挥网络信息交换、资源共享的优点，充分利用 科研院所的专家资源，实现“移动的是数据而不是人”，在网络 层面上实现故障信息的挖掘和故障类型的确诊。
远程计算机
局域网
现场工控机
现场工控机
。。。。。。 。。。。。
机械故障诊断学
办公室：机械楼A508,工程中心北楼A205 电话：0311－81668665，13731188380 邮箱：cuiypkd@
目录
第一章 绪 论 第二章 信号分析方法及应用 第三章 故障诊断的标准 第四章 旋转机械的振动监测与诊断 第五章 滚动轴承的振动监测和诊断 第六章 齿轮箱的振动监测与诊断 第七章 油样分析方法 第八章 红外检测方法