机械设备状态监测和故障诊断技术PPT幻灯片

参数辨识
故障诊断
信号处理技术
应用力学
* Pow er Spectral D ensity (PSD ), * Correlation, * Fuzzy Logic, * Bispectrum , * H igher-O rder Statics (H O S), * N eural N etw orks (N N ), * W avelet Transform , * Spectral Correlation D ensity (SCD ), * Tim e-Frequency D istribution (TFD ), * Sound Intensity, * N ear-Field A coustic H olographics, * ...
引言
• 状态监测与故障诊断技术是预防(状态)维修 的必要条件
• 推广和应用设备状态监测与故障诊断技术可 以达到如下目的：
– 保障设备运行安全，防止突发事故 – 保证设备工作精度，提高产品质量 – 实施状态维修(或预防维修)，节约维修费用 – 避免设备事故带来的环境污染及其它危害 – 给企业部门带来较大的间接经济效益
• 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
引言
• 维修方式归纳起来有三大类，共五种形式：
– 事后维修(BM) – 改善维修(CM) – 预防维修(PM)－视情维修(COM)、状态维修
– 主要内容包括监测、诊断(识别)和预测三个方面
定义 – 技术结构关系
在线、离线；定期、连续；...
简易、精密
M 监测
(I)
C 工作状态
正常 异常
D 诊断
(II)
表现 振动、噪声、温 度、压力、转速、 扭矩、功率、...
分析 参数监测， 症状识别， 特征提取，...
正向逻辑：故障反映
S 症状
逻辑关系
* Stability, * Chaos, * Fractal, * ...
定义
• 机械设备状态监测与故障诊断
– 是识别机械设备(机器或机组)运行状态的一门综 合性应用科学和技术，它主要研究机械设备运行 状态的变化在诊断信息中的反映
– 通过测取设备状态信号，并结合其历史状况对所 测信号进行处理分析，特征提取，从而定量诊断 (识别)机械设备及其零部件的运行状态(正常、异 常、故障)，进一步预测将来状态，最终确定需 要采取的必要对策的一门技术
F 故障
逆向逻辑：机理研究
逻辑关系 简单映射、加权相关、规则相关、置信因子、...
诊断理论与方法
统计识别， 模糊逻辑， 灰色理论， 神经网络，...
类别 磨损、腐蚀、变形、 裂纹、不平衡、不对 中、松动、渗漏、...
性质与程度 暂时、永久、突发、 渐发、破坏、非破 坏、先天、错用、...
定义 – 监测与诊断的关系
– 及时、正确、有效地对设备的各种异常或故障状态 作出诊断，预防或消除故障；同时对设备的运行维 护进行必要的指导。确保可靠性、安全性和有效性
– 制定合理的监测维修制度，保证设备发挥最大设计 能力,同时在允许的条件下充分挖掘设备潜力，延长 其服役期及使用寿命，降低设备全寿命周期费用
– 故障诊断也称为精密诊断，不仅要掌握设备的状态正常 与否，同时还需要对产生故障的原因、部件（位置）以 及故障的严重程度进行深入的分析和判断
学科发展意义
引 言 学科范畴 学科发展意义 监测与诊断技术基础
监测与诊断系统 监测与诊断技术发展趋势 结束语
故障诊断的目的
• 目标：保证设备的安全、可靠和高效、经济运行 • 主要目的：
• 机械设备状态监测与故障诊断既有区别、又有联系 ，同一学科的两个层次：[简易/精密]
– 状态监测也称为简易诊断，一般是通过测定设备的某些 较为单一的特征参数(如振动、温度、压力等)来检查设 备状态，并根据特征参数值与门限值之间的关系来决定 设备的状态
– 如果对设备进行定期或连续的状态监测，便可获得有关 设备状态变化的趋势规律，据此可预测和预报设备的将 来状态。通常这就叫做趋势分析
• 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 及新方法研究
– 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
络化远程诊断系统
学科范畴
机械工程 机器
建模技术
测量技术
声音或振动信号
FEM
分析
CAD, CAE 坐标反求 图像处理
结构与强度
引言
• 实践证明，机械设备状态监测与故障诊断技 术
– 正在改变着我国传统维修管理的被动局面 – 正在向预防(状态)维修的新方式推进 – 促使设备寿命周期费用最经济和综合效率最高
• 可见，状态监测与故障诊断技术是开展预防( 状态)维修的重要支撑
引言
• 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
引言
• 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
引言
• 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
机械设备故障诊断技 术
东南大学火电机组振动国家工程研究中心 江苏省振动工程学会 2015年11月
提纲
•引 言 • 学科范畴 • 学科发展意义 • 监测与诊断技术基础 • 监测与诊断系统 • 监测与诊断技术发展趋势 • 结束语
目录
引 言 学科范畴 学科发展意义 监测与诊断技术基
础
监测与诊断系统 监测与诊断技术发展趋势 结束语
(CBM)和计划(定期)维修(TBM)
维修方式
改善维修(CM)
预防维修(PM)
事后维修(BM)
Biblioteka Baidu
改装、改进 (型)、重新 设计、变更 式样
视情维修 给定计划、制 定界限值、有 缺陷和需要时
状态维修 以状态为基础、基 于统计分析、信号 处理、趋势分析
定期维修 以时间为基 础、长期计 划、定期
性能严重劣 化或故障停 机时导致的 非计划维修