设备状态监测和故障诊断
设备状态监测及故障诊断综述
设备状态监测与故障诊断综述：摘要从设备管理的角度，介绍了典型的设备状态监测与故障诊断的诊断理论、技术手段和具体方法。
首先对设备状态监测与故障诊断的意义、开展，根底理论和现状进展了介绍，阐述了设备状态监测、故障诊断与设备管理的关系。
进而对振动监测、温度检测、无损检测等根本监测手段的原理及诊断方法。
关键字：状态监测；故障诊断；振动；设备1设备状态监测和故障诊断概述1.1设备状态监测和故障诊断的意义和开展历史1.1.1设备故障及故障诊断的意义随着现代化工业的开展，设备能否平安可靠地以最正确状态运行，对于确保产品质量、提高企业生产能力、保障平安生产都具有十分重要的意义。
设备的故障就是指设备在规定时间内、规定条件下丧失规定功能的状况，通常这种故障是从*一零部件的失效引起的。
设备的故障诊断则是发现并确定故障的部位和性质。
寻找故障的起因，预报故障的趋势并提出相应的对策。
1.1.2 设备故障诊断技术开展历史设备故障诊断技术的开展是与设备的维修方式严密相连的。
可以将故障诊断技术按测试手段分为六个阶段，即感官诊断、简易诊断、综合诊断、在线监测、精细诊断和远程监测。
从时间考察，故障诊断技术大致可以分为20世纪60年代以前、60年代到80年代和80年代以后几个阶段。
1.2现代设备故障诊断技术在故障诊断学建立之前，传统的故障诊断方法主要是依靠经历的积累。
将反映设备故障的特殊信号，从信息论角度出发对其进展分析，是现代设备故障诊断技术的特点。
可以分为统计诊断、逻辑诊断、模糊诊断。
其中有几种方法做简单的介绍。
贝叶斯法,此方法是基于概率统计的推理方法，以概率密度函数为根底，综合设备的故障信息来描述设备的运行状态，进展故障分析。
此外还有最大似然法、时间序列、法灰色系统法和故障树分析法。
故障树分析法模型是一个基于被诊断对象构造、功能特性的行为模型，是一种定性的因果模型。
1.3基于知识的故障诊断方法基于知识的故障诊断方法，不需要待测对象准确的数学模型，而且具有智能特性。
设备状态监测与故障诊断
1.设备监测目的意义保障设备安全，防止突发故障。
保障设备精度，提高产品质量和经济效益。
推进设计理念和维修制度的革新。
避免设备事故、人员伤亡、环境污染。
维护社会稳定。
2.故障分类按故障对机械工作能力的影响分类：完全性故障局部性故障按故障发生速度及演变过程分类：突发性故障渐进性故障按其发生的原因分类：磨损性故障错用性故障先天性故障按造成的后果分类：危害性故障安全性故障3.故障规律浴盆曲线：磨合期，正常使用期，耗损期4.故障发生的原因宏观上分析1.设计错误2 原材料缺陷3 制造过程的缺陷4 运转缺陷微观上分析：疲劳，磨损，断裂，腐蚀5.零件磨损的一般规律磨合阶段，正常磨损阶段，急剧磨损阶段6.零件变形失效塑性变形失效，弹性变形失效，蠕变变形失效，翘曲变形失效7.断裂失效塑性断裂，脆性断裂8.状态监测与故障诊断的技术方法1.振动、噪声诊断技术2. 油液分析技术3. 温度检测技术4. 无损检测技术9.振动的危害降低机器及仪表的精度,引起机械设备及土木结构的破坏10.机械振动的分类按振动系统本身的特点分类: 离散系统连续系统按振动系统所受的激励类型分类: 自由振动强迫振动自激振动参数振动按系统的响应（振动规律）分类: 确定性振动随机振动按描述系统运动的微分方程分类:线性振动非线性振动11.机械振动要研究的内容和步骤1. 建立物理力学模型2.建立数学模型3.方程的求解4.结果的阐述12. 随机振动非确定而又具有统计规律，它们的规律不能用时间的确定性函数来描述，但又具有一定的统计规律性。
平稳随机过程与各态历经过程13. 自相关函数∑=∞→+=+nk k k Tx t x t x n t t R 11111)()(1),(lim ττ同一点不同的两个时间函数乘积称为随机过程 X(t)于时刻 t 1与 t 1+ τ的自相关函数。
它是时差 的函数，在一般情况下，它也依赖于采样时刻 t 1，反映这两个时刻的随机变量的X k （t 1）与X （t1+τ）统计联系。
故障诊断与监测功能
故障诊断与监测功能故障诊断与监测功能是指在某一系统、设备或程序中，能够自动地发现和识别可能的故障，并且能够监测系统的运行状况，提供实时的状态信息以便及时处理。
以下是故障诊断与监测功能的详细内容：1. 故障诊断能力：系统应具备自动诊断故障的能力，可以根据系统的硬件、软件和网络环境等相关信息，判断和诊断故障的类型、原因和位置。
通过故障诊断功能，可以提高故障的定位和修复速度，减少系统停机时间。
2. 实时监测功能：系统应具备实时监测功能，能够对系统的各项指标进行实时监控，比如系统的各个节点的运行状态、硬件和软件资源的利用情况、网络连接的质量等。
通过实时监测功能，可以及时发现系统中出现的异常情况，并采取相应的措施进行调整或修复。
3. 故障预警能力：除了实时监测，系统还应具备故障预警的能力。
通过对历史数据的分析和对系统运行状况的评估，系统可以提前预判可能出现的故障，并发出预警信息。
故障预警功能可以帮助用户提前做好准备工作，减少故障带来的损失。
4. 数据记录与分析功能：故障诊断与监测功能应具备数据记录与分析的能力。
系统应能够记录各个节点的运行数据，包括运行状态、CPU利用率、内存使用情况等。
通过对这些数据的分析，可以发现潜在的问题和薄弱环节，并及时采取相应的措施进行优化或加固。
5. 告警和报警功能：系统中出现故障时，应具备告警和报警功能。
可以通过邮件、短信、声音等方式，向相关人员发送警告信息，以便及时采取措施解决问题。
告警和报警功能可以提高故障管理的效率，减少故障对系统运行的影响。
6. 故障日志记录功能：系统应能够自动记录故障发生的时间、故障现象、处理过程和结果等信息，形成故障日志。
故障日志可以帮助用户了解故障的发生和处理情况，以及对系统进行故障分析和优化。
7. 状态监视和远程管理功能：系统应能够通过网络监视和管理系统的运行状态。
可以通过远程登录系统，实时查看系统的各项指标和运行状态，并进行必要的设置和操作。
故障诊断与状态监测
详细描述
基于信号处理的故障诊断方法是一种实时监 测和诊断技术，它通过采集设备运行过程中 的各种信号，如振动、声音、温度等，利用 信号处理和分析技术，提取出反映设备状态 的参数和特征，识别出异常模式，判断设备 的运行状态和潜在故障。
03
状态监测技术
振动监测技术
总结词
通过监测设备或结构的振动情况，分析其振 动特征，判断设备或结构的运行状态。
故障树分析
总结词
通过构建故障树，分析系统故障的成因和相互关联，找出导致系统故障的关键因素。
详细描述
故障树分析是一种自上而下的逻辑分析方法，通过构建故障树，将系统故障的成因逐级展开，分析各 因素之间的逻辑关系，找出导致系统故障的关键因素，为改进设计和降低故障概率提供依据。
故障诊断专家系统
总结词
利用专家知识和推理规则进行故障诊断，提供专业化的故障解决方案。
复杂系统与多源异构数据的集成处理
复杂系统
随着工业设备的复杂度增加，故 障诊断与状态监测需要处理来自 不同系统、不同部件的多源异构 数据。
数据集成
为了全面分析设备的运行状态， 需要将不同来源、不同格式的数 据进行集成，形成统一的数据视 图。
数据处理方法
针对多源异构数据的特性，需要 发展新的数据处理方法，包括数 据清洗、融合、转换等，以提取 有价值的信息。
故障诊断与状态监测技术的发展历程
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
初步探索阶段
20世纪50年代以前， 主要依靠人工观察和经 验判断，缺乏科学依据 和技术手段。
初步发展阶段
20世纪50年代至70年 代，开始出现简单的振 动和温度监测技术，初 步形成了基于信号处理 和模式识别的故障诊断
设备状态监测和设备故障诊断技术
设备状态监测与设备故障诊断技术第一章：绪论第一节：什么是设备诊断技术机械设备状态监测与故障诊断是同一学科的两个不同层次，它们既有联系又有区别，为了方便起见统称为机械设备故障诊断。
机械设备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。
具体来说，就是通过测取设备运行的状态信号，并结合其历史状况对所测取的信号进行处理、分析、提取特征，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），再进一步预测设备未来的运行状态，最终确定需要采取何种必要的措施来保证机械设备取得最优的运行效果。
主要内容包括对机械设备运行状态的监测、诊断（识别）和预测三个方面。
其中，状态监测也被称为简易诊断，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）来检查设备运行状态，再根据特征参数值与门限值之间的关系来确定设备当前是处于正常、异常还是故障状态。
如果对设备进行定期或连续的状态监测，就可以获得设备运行状态变化的趋势和规律，据此就可以预报设备的未来运行发展趋势，也就是人们常说的趋势分析。
诊断（识别）则不仅要掌握设备的运行状态和发展趋势，更重要的是查找产生故障的原因，识别、判断故障的严重程度，为科学检修指明方向，这就是人们常说的精密诊断，设备状态监测与设备故障诊断可以从以下两个方面来理解。
1.设备状态监测以监测设备振动发展趋势为手段的设备运行状态预报技术。
2.设备故障诊断以分析设备振动主要特征为手段的设备运行故障诊断技术。
设备故障诊断技术是以设备为对象，采用多种现代化科学成果而形成的一门综合性学科。
它涉及了传感器技术、信息采集技术、信息处理技术、识别理论、预报决策、计算机诊断技术及有关机械设备的专业技术与理论。
第二节：故障诊断的目的机械设备故障诊断的根本目的就是要保证设备的安全、可靠和高效、经济地运行，具体来说就是：1．及时、正确、有效地对设备的各种异常状态和故障状态作出诊断，预防或消除故障；同时对设备的运行维护进行必要的指导。
设备状态监测与故障诊断
5 设备状态监测与故障诊断所谓“状态监测与故障诊断”，就是对运行中的设备实施定期或连续监测、有关参数分析、有效地对设备运行状态进行系统自动监测分析或人工分析，读取相应的自诊断状态报告，以便尽早发现潜伏性故障，提出预防性措施，避免发生严重事故，保证设备的安全、稳定和经济运行，并以此指导设备检修。
设备状态监测和故障诊断技术也称为预测维修技术，是新兴的一门包含很多新科技的多学科性综合技术。
简单地说就是通过一些技术手段，对设备的振动、噪声、电流、温度、油质等进行监测和技术分析，掌握设备的运行状态，判断设备未来的发展趋势，诊断故障发生的部位、故障的原因，进而具体指导维修工作。
传统的耳听、手摸等也可以算是其中的一种比较简单的手段。
5.1 设备故障的规律设备故障是一个非常广义的概念。
简单地说，设备故障就是设备系统或其中的元件／部件丧失了规定的功能或精度。
与故障意义相近的还有“失效”的概念，失效通常指的是不可修复的对象；故障指的是可以修复的对象。
早期故障：这种故障的产生可能是设计、加工或材料上的缺陷，在设备投入运行初期暴露出来。
或者是有些零部件如齿轮箱中的齿轮及其他摩擦副需经过一段时期“跑合” , 使工作情况逐渐改善。
这种早期故障经过暴露、处理、完善后，故障率开始下降。
使用期故障：这是产品有效寿命期内发生的故障，这种故障是由于载荷（外因，指运行条件等）和系统特性（内因，指零部件故障、结构损伤等）无法预知的偶然因素引起的。
设备大部分时间处于这种工作状态。
这时的故障率基本上是恒定的。
对这个时期的故障进行监测与诊断具有重要意义。
后期故障（耗散期故障）：它往往发生在设备的后期，由于设备长期使用，甚至超过设备的使用寿命后，设备的零部件由于逐渐磨损、疲劳、老化等原因使系统功能退化，最后可能导致系统发生突发性的、危险性的、全局性的故障。
这期间设备故障率是上升趋势，通过监测、诊断，发现失效零部件应及时更换，以避免发生事故。
设备故障的规律可分为以下六种模式。
设备状态监测及故障诊断
设备状态监测及故障诊断近年来，为了提高设备管理与维修的现代化水平，在省设协和油田设备处的大力支持与帮助下，我厂应用状态监测及故障诊断技术，及时发现并解决了许多设备隐患，提高了设备运行可靠度，为电厂长周期、满负荷生产奠定了良好的基础。
1 开展状态监测与故障诊断工作的缘由1.1 状态监测与故障诊断是一种新的管理理念电厂生产的特点是自动化水平高、生产连续性强，一旦某台设备发生故障，将迫使机组降低负荷，甚至停机。
多年的摔打与磨练告诉我们：单凭眼看、手摸、耳听、鼻嗅等感观经验来判断设备故障已无法适应现代化生产的需要，只有开展状态监测和故障诊断工作才能彻底摆脱这种落后的管理模式。
1.2 状态监测和故障诊断是提高设备管理水平的需要我厂已搞过8次大修，在检修项目的确立和设备系统部件的更换上，虽然针对性、方向性有了很大提高，但确切性、适宜性、经济性仍有差距。
根据“四个凡是”的贯标精神要求，设备、系统的大小修的立项应更具科学性、针对性，减少盲目性，要解决这一问题，惟有开展状态监测和故障诊断。
1.3 状态监测和故障诊断是降本增效的需要。
我厂检修费用一年比一年紧缩，降本增效压力逐年递增，如何进一步降低发电成本，是摆在全厂干部职工面前的一个现实问题。
从历年大修情况来看，部分单位存在不同程度的欠修和过剩检修。
过剩检修意味着工作量加大，费用增加，造成人、财、物的浪费，而欠修将给设备运行带来隐患。
开展状态监测和故障诊断可有效避免欠修和过剩检修，做到物尽其用，达到降本增效的目的。
1.4 状态监测和故障诊断是二期投产的需要我厂二期两台机组相继投产，如果按照过去三年一大修的计划，每年至少要安排一台机组大修，甚至一年安排两台机组的大修。
我厂经过8次机组大修，积累了丰富的检修经验，对设备、系统的性能特点有了更深的了解。
特别是1999年和2000年的机组技改性大修，使设备的可靠性有了明显提高，基本具备了把机组三年一大修改为四年一大修的条件。
简述状态监测与故障诊断的基本流程
简述状态监测与故障诊断的基本流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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设备状态检测与故障诊断解说词
设备状态检测与故障诊断解说词尊敬的观众们，大家好！今天，我将为大家介绍设备状态检测与故障诊断的相关知识。
设备状态检测与故障诊断是一项重要的技术，它能够帮助我们及时发现设备的异常状态，减少故障发生的可能性，提高设备的可靠性和工作效率。
设备状态检测是通过对设备进行实时监测和分析，了解设备的工作状态是否正常。
我们可以通过监测设备的温度、振动、电流等参数来判断设备是否处于正常工作状态。
如果设备的温度异常升高，或者振动频率异常增大，那么就可能存在设备故障的风险。
通过及时检测和分析这些指标，我们可以提前采取措施，避免设备故障带来的不良影响。
故障诊断是在设备发生故障时，通过分析故障现象和相关数据，找出故障的原因和位置。
故障诊断需要借助专业的工具和技术，比如红外热像仪、振动分析仪等。
通过这些设备，我们可以对设备进行全面的检测和分析，找出故障的根本原因，以便进行及时修复和维护。
在设备状态检测与故障诊断过程中，我们还需要注意一些关键问题。
首先是数据采集的准确性和及时性，只有准确和及时地采集到设备的状态数据，我们才能更好地判断设备是否正常工作。
其次是数据分析的精确性和有效性，只有通过准确的数据分析，我们才能找出故障的原因和位置，做出正确的处理决策。
设备状态检测与故障诊断技术的应用非常广泛。
它不仅可以应用在工业设备上，还可以应用在交通运输、能源、医疗等领域。
通过设备状态检测与故障诊断，我们可以提高设备的可靠性和安全性，降低故障的发生率，为各行各业的生产和运营提供有力的保障。
设备状态检测与故障诊断是一项关键的技术，它可以帮助我们及时发现设备的异常状态，减少故障发生的可能性。
通过准确的数据采集和分析，我们可以找出故障的原因和位置，做出正确的处理决策。
设备状态检测与故障诊断的应用范围广泛，对于提高设备的可靠性和安全性具有重要意义。
让我们共同努力，将设备状态检测与故障诊断技术应用到实际生产和生活中，为社会发展和进步贡献力量！谢谢大家！。
机械设备状态监测和故障诊断技术
旋转机械如电机、压缩机、轴承等在长期运行过程中，容易出现磨损、疲劳、腐蚀等问题，导致设备性能下降或 失效。通过振动分析、声音分析、温度监测等故障诊断技术，可以及时发现异常现象，判断故障类型和程度，为 维修保养提供依据。
故障诊断在液压系统中的应用
总结词
液压系统在机械设备中起到传递动力和调节控制的作用，其运行状态直接影响到 整个设备的性能。对液压系统进行状态监测和故障诊断，有助于保障设备的稳定 性和可靠性。
早期的状态监测主要依靠人工检 查和简单的仪表测量，受限于技 术和认知水平，监测的准确性和
可靠性较低。
发展阶段
随着电子技术和计算机技术的进 步，状态监测技术逐渐向自动化 、智能化方向发展，出现了各种 传感器、数据采集与处理系统等
。
成熟阶段
现代的状态监测技术已经形成了 集信号处理、模式识别、预测评 估等多学科于一体的综合性技术 体系，广泛应用于各种机械设备
详细描述
液压系统中的各种元件，如泵、阀、缸等，在长期使用过程中可能会出现泄漏、 堵塞、磨损等问题。通过对液压油的温度、压力、流量等参数进行监测，结合压 力波动、噪声等信号分析，可以快速定位故障位置，提高维修效率。
故障诊断在生产设备中的应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
生产设备是工业生产中的重要工具，其运行状态直接关系 到生产效率和产品质量。通过状态监测和故障诊断技术， 可以及时发现设备潜在问题，保障生产的顺利进行。
多技术融合的监测与诊断技术
多技术融合的监测与诊断技术是指将多种技术手段融合在一 起，形成综合性的监测和诊断系统。这些技术手段包括振动 分析、油液分析、声发射等，能够从多个角度对机械设备进 行全面监测和分析。
多技术融合的监测与诊断技术能够提高故障诊断的准确性和 可靠性，为维修工作提供更加全面的技术支持。同时，这种 技术需要专业人员对各种技术手段进行综合分析和判断，以 保证监测和诊断结果的准确性。
设备状态监测与故障诊断
4.无损检测技术
超声波探伤法
优点： 1.探伤速度快，效率高； 2.设备简单轻巧，机动性强； 3.易耗品少，检查成本低。
缺点： 1.操作人员技术要求高； 2.对粗糙、形状不规则、小、薄或非 均质材料难以检查
涡流探伤法
优点: 1.不需要藕合剂，与试件既可接触也可不 接触。 2.对管、棒、线材易于实现自动化。 3.能在高温、高速下进行检测。 4.能进行多种测量，并能对疲劳裂纹监控 。 5.工艺简单、操作容易、检测速度快。 缺点: 1.只适合导电材料表面和近表面的检测。 2.难以判断缺陷的种类、形状和大小。
设备状态监测与故障诊断
1.设备故障的规律
设备故障规律是指设备从投入使用直到报废为止的设备寿命周期内故障的发生、发展变化规律。
使用期故障
1.设计、制造的缺陷； 2.零件配合不好； 3.搬、运、安装马虎，操 作者不适应等。，操作者 不适应等 一般是由于设备的使 用和维护不当，工作条件 变化等原因。 设备零部件因使用时 间过长而磨损、老化、腐 蚀加剧，逐步丧失机能所 致。
早期故障
后期故障
2.设备故障的浴盆曲线
早期故障期
早期 故障 期 磨损 故障 期 主要是由于材料缺陷、设计制造质量缺陷、操作上的 不习惯、装配失误等引起的，故障率由高到低发生变 化，随时间增加趋于稳定。
故 障 率
使用故障期
使用期故障期
设备处于正常运转状态，故障率较低且稳定，甚至基 本保持不变，主要是由于维护不好和操作失误等偶然 因素引起的，故障的发生是随机性的，无法预测。 T1 T2 时间T
信号处理 设备特征信息
状态识
磁粉探伤法
优点： 1.对钢铁材料或工件表面裂纹等 缺陷的检验非常有效; 2.设备和操作均较简单; 3.检验速度快，便于在现场对大 型设备和工件进行探伤； 4.检验费用较低。 缺点： 1.仅适用于铁磁性材料； 2.仅能显出缺陷的长度和形状， 而难以确定其深度； 3.对剩磁有影响的一些工件，经 磁粉探伤后还需要退磁和清洗。
电力设备的状态监测与故障诊断
电力设备的状态监测与故障诊断电力设备作为现代工业和生活的基石之一，其正常运行对于社会经济的发展至关重要。
然而，电力设备的长期使用不可避免地会出现各种各样的问题，例如电气故障、设备老化以及不当操作等。
为了确保电力系统的稳定运行，状态监测与故障诊断技术被广泛应用。
一、状态监测技术电力设备状态监测技术是通过实时数据采集、分析和处理，对设备的运行状态进行监测和评估的一种技术。
它可以帮助工程师及时发现设备的异常状况，预测设备可能出现的故障，并采取相应的维修措施，避免设备停机造成的经济损失。
1.1 无线传感技术无线传感技术是一种监测设备状态的有效手段。
传统的有线监测系统需要铺设大量的电缆，不仅造成空间上的限制，还增加了安装和维护的成本。
而无线传感技术则可以通过传感器直接读取设备的参数，并通过无线通信将数据传输到监测中心。
这种技术不仅提高了监测的灵活性和可靠性，还节省了大量的成本。
1.2 数据分析与处理状态监测技术采集到的数据需要经过一系列的分析和处理才能转化为有用的信息。
利用数据分析算法，我们可以提取出设备的特征参数，对数据进行特征提取和降维，以减少数据量和提高分析效率。
同时，对数据进行故障诊断和预测，可以帮助工程师及时发现设备的异常行为，预测设备的寿命并制定相应的维修计划。
二、故障诊断技术故障诊断技术是通过对设备运行过程中的各种故障进行分析和判断，找出故障原因，并提出相应的维修和保养方案。
故障诊断技术主要包括以下几个方面：2.1 特征提取与分析特征提取是故障诊断的基础。
通过对设备运行数据进行分析，我们可以提取出与故障相关的特征参数。
例如，电机轴承的振动信号可以反映出轴承的磨损程度，而电力变压器的温度可以反映出变压器的负载情况。
通过对这些特征参数的提取和分析，可以准确判断设备是否存在故障。
2.2 故障诊断方法故障诊断方法是指根据特定的故障特征和模式，对设备的故障进行判断和鉴定的方法。
常用的故障诊断方法包括模式识别、人工智能、神经网络等。
机械设备故障诊断与监测的常用方法
机械设备故障诊断与监测的常用方法机械设备在工业生产中起着非常重要的作用，而设备故障的发生往往会导致生产中断和损失。
为了提高设备的可靠性和稳定性，以及减少故障对生产的影响，机械设备的故障诊断与监测变得尤为重要。
下面我们将介绍一些机械设备故障诊断与监测的常用方法。
一、故障诊断方法1. 经验法经验法是指根据维修人员的经验和对设备的了解，通过观察和检查设备的运行状态，来判断设备可能出现的故障。
这种方法需要维修人员对设备有较深的了解和丰富的实践经验，对于一些常见的故障问题，经验法是一种简便有效的诊断方法。
2. 振动分析法振动分析法是一种通过检测设备的振动信号，来判断设备是否存在故障的方法。
通过振动分析仪器采集到的振动数据，可以分析设备的振动频率、幅值、相位等参数，从而判断设备的运行状态和可能存在的故障。
这种方法对于轴承、齿轮、传动系统等部件的故障具有很好的诊断效果。
3. 热像法热像法是一种通过红外热像仪器，对设备表面温度进行检测和分析，来判断设备是否存在故障的方法。
由于设备在运行过程中存在摩擦、磨损、电气故障等问题，会导致设备局部温度升高，通过热像仪器可以清晰地观察到设备表面的温度分布情况，从而判断设备是否存在故障。
二、故障监测方法1. 油液分析法油液分析法是一种通过对设备润滑油或液压油进行采样和化学分析，来监测设备是否存在故障的方法。
设备在运行过程中，润滑油或液压油中会存在金属颗粒、水分、氧化物等问题，通过对这些物质的分析可以判断设备是否存在磨损、腐蚀、水分混入等问题，从而实现对设备运行状态的监测。
2. 温度监测法温度监测法是一种通过对设备各部件温度进行实时监测，来判断设备是否存在故障的方法。
不同的故障问题会导致设备各部件温度升高或降低，通过实时监测设备的温度变化可以及时发现设备的异常情况，从而减少故障对设备的损坏。
3. 运行参数监测法运行参数监测法是一种通过对设备运行参数进行实时监测，来判断设备是否存在故障的方法。
故障诊断与状态监测
声发射监测技术具有非接触 性、实时性等优点。
详细描述
声发射监测技术可以通过传 感器非接触地采集声音信号， 实时监测结构的声发射事件， 并通过数据采集和分析系统 进行远程监测和诊断。
红外监测技术
总结词
红外监测技术通过测量物体或结构的红外辐射来评估其运行状态。
详细描述
红外监测技术广泛应用于电力设备、化工设备、航空航天等领域，可以检测出设备的过 热、泄漏等情况，通过分析红外辐射的特征，可以判断设备的故障类型和严重程度。
故障诊断与状态监测
目录
• 故障诊断与状态监测概述 • 故障诊断技术与方法 • 状态监测技术与应用 • 故障诊断与状态监测的挑战与未来发展 • 案例分析与实践
01
故障诊断与状态监测概 述
定义与目的
定义
故障诊断与状态监测是针对设备或系统的运行状态进行检测、评估和预测的技 术，旨在及时发现潜在故障、分析故障原因，并采取相应的措施进行维修和预 防。
详细描述
油液监测技术可以直接检测润滑 油或液压油的性能和状态，通过 定期取样和分析，可以实时了解 机械设备的润滑和液压系统的工 作状态，及时发现潜在的故障和 问题。
声发射监测技术
总结词
声发射监测技术通过采集和 分析物体或结构在受力时发 出的声音信号来评估其运行 状态。
详细描述
总结词
声发射监测技术广泛应用于 压力容器、管道、桥梁等结 构的监测，可以检测出结构 的裂纹、腐蚀、疲劳等情况， 通过分析声发射信号的特征， 可以判断结构的损伤程度和 故障类型。
故障诊断的准确性与实时性要点一 Nhomakorabea总结词
要点二
详细描述
故障诊断的准确性和实时性是关键，需要不断提高诊断算 法的精度和响应速度，以满足工业应用的需求。
设备状态检测与故障诊断
• 设备状态监测的对象一般以重点设备为主。 目前，设备状态监测方法主要有两种：
•(1)由维修人员凭感官和普通测量仪，对设备的技 术状态进行检查、判断，这是目前在 机械设备监 测中最普遍采用的一种简易监测方法。 (2)利用各种监测仪器，对整体设备或其关键部位 进行定期、间断或连续监测，以获得技术状态的 图像、参数等确切信息，这是一种能精确测定劣 化和故障信息的方法。
设备状态检测与故障诊 断
2020/12/8
设备状态检测与故障诊断
一、设备状态监测与诊断技术
的基本概念
设备状态监测，是指用人工或专用的 仪器工具，按照规定的监测点进行间断 或连续的监测，掌握设备运行所处于的 状态，有压力、流量、温度、振动与噪 声等等。所谓的设备诊断技术，是指在 设备运行中或基本不拆卸的情况下，根 据设备的运行技术状态，判断故障的部 位和原因，并预测设备今后的技术状态 变化。
a、 生产设备关键性（A类）指大型、高速、检修费用昂贵，采用在 线监测系统、连续检测（投入费用较大）
b、 重要性生产设备（B类）采用离线状态监测仪器，配置便携式简 易或精密检测分析仪器（数采），定期采集数据进行分析，（投 入费用是可以接受的）
c、 一般性生产设备（C类）采用离线简易检测仪器，定一个标准来 进行评判，也是比较普遍采用的一种常规做法。投入费用低，易 掌握，便于普及。
设备状态检测与故障诊断
B： “定人”
设备状态检测，一般都采用离线数据采集 器，因此数据的真实性，在很大程度上也取决 于检测人员的综合素质，从事该工作应该有比 较强的责任心，因为离线检测仪器的传感器与 被检测的设备是分离的，其位置发生改变，得 到的数据会有很大区别，为了保证分析结果的 可信度，数据检测应该由“专人”负责，即 “定人”。
机械设备故障诊断与监测的常用方法
机械设备故障诊断与监测的常用方法1. 故障现象分析法故障现象分析法是通过收集和分析设备故障时产生的现象和信息来确定故障原因的方法。
这种方法对于一些常见的故障，比如设备噪音、振动、温度升高等，可以通过仔细观察和分析现象来推断可能的故障原因。
2. 维修记录分析法维修记录分析法是通过分析设备的维修记录来确定设备故障的原因。
通过分析维修记录中频繁出现的故障部件和故障模式，可以发现一些潜在的故障原因，并且可以根据这些信息加强对这些部件的监测和维护。
3. 故障模式效应分析法故障模式效应分析法是一种系统性的故障分析方法，其主要目的是通过对设备可能的故障模式和其可能的影响进行分析，来确定故障的原因。
这种方法需要运用专业的故障分析工具和技术，比如故障模式和影响分析（FMEA）等。
4. 现场检查法现场检查法是指通过对设备进行现场检查，包括外观、结构、连接、管道、电气设备等方面的检查，来确定故障原因。
这种方法需要结合对设备的操作和使用情况进行分析，有时也需要利用一些测量和检测设备来获取更准确的信息。
5. 故障诊断设备和工具故障诊断设备和工具是用来检测和分析设备故障的专用器材，包括振动检测仪、红外热像仪、油品分析仪、声波分析仪、电气检测仪等。
这些设备可以帮助工程师和维修人员快速准确地确定故障原因，并采取相应的维修措施。
二、监测方法的常用方法1. 振动监测振动是设备运行过程中常见的现象，对于机械设备而言，振动的大小、频率以及振动模式都可以反映设备的运行状态。
通过振动监测设备可以实时监测设备的振动情况，并根据振动的变化来判断设备是否存在故障。
2. 温度监测温度监测是通过安装温度传感器在设备关键部位，来实时监测设备的工作温度。
对于一些需要保持稳定工作温度的设备，比如变压器、电机、轴承等，温度监测是非常重要的。
通过温度监测可以及时发现设备过热的情况，并采取相应的措施。
3. 油液监测油液监测是通过对设备的润滑油进行采样和分析，来监测设备运行过程中的润滑状态和设备的磨损情况。
机械设备故障诊断与监测的常用方法6篇
机械设备故障诊断与监测的常用方法6篇第1篇示例：机械设备在使用过程中经常会出现各种故障，及时准确地进行故障诊断和监测对于设备的正常运行和维护是至关重要的。
下面将介绍一些机械设备故障诊断与监测的常用方法。
一、视觉检查法视觉检查法是最简单、最直观的故障诊断方法之一。
通过观察设备的外观、运转状况、连接部位是否松动、是否有明显的磨损痕迹等，初步判断设备是否存在问题。
这种方法适用于一些外在明显的故障，比如松动的螺丝、漏油现象等。
二、听觉检查法听觉检查法是通过听设备运行时的声音来判断设备是否存在故障。
比如机械设备在运行时出现异常的响声，可能是由于轴承损坏、齿轮啮合不良等原因引起的。
通过仔细倾听设备运行时的声音，可以初步判断设备存在的故障类型。
三、振动检测法振动检测法是一种通过监测设备在运行时的振动状况来判断设备是否存在故障的方法。
通常情况下，机械设备在正常运行时会有一定的振动，但如果振动异常明显，可能是设备出现了问题。
通过振动检测仪器对设备进行监测和分析，可以准确判断设备的故障类型和严重程度。
四、温度检测法温度检测法是通过监测设备运行时的温度变化来判断设备是否存在故障的方法。
比如设备某个部位温度异常升高，可能是由于摩擦引起的，也可能是由于电气元件故障引起的。
通过红外测温仪等工具对设备表面温度进行监测和分析，可以帮助工程师快速定位故障部位。
五、性能测试法性能测试法是一种通过对设备的各项性能指标进行测试和比较，来判断设备是否存在故障的方法。
比如通过功率测试仪器对设备的电流、电压等参数进行监测，比较实测数值与标准数值是否一致，可以准确判断设备是否存在故障。
六、故障诊断仪器法现代科技的发展，各种先进的故障诊断仪器也被广泛应用于机械设备的故障诊断和监测中。
比如红外热像仪可以通过红外辐射检测设备的热量分布，帮助工程师找出设备故障的根源；声发射仪器可以对设备在运行时的声音进行捕捉和分析；电动机绝缘测试仪器可以对设备的绝缘状态进行监测等。
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设备状态监测和故障诊断1、齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法1.1齿轮啮合频率产生的机理啮合频率是对一对相互啮合的齿轮而言的，对单个齿轮谈啮合频率是没有意义的。
另外，齿轮传动的特点是啮合过程中啮合点的位置和参与啮合的齿数都是周期性变化的，这就造成了齿轮轮齿的受力和刚度成周期性变化，由此而引起的振动必然含有周期性成分。
对于直齿圆柱齿轮，在齿轮啮合过程中，由于单、双齿啮合区的交替变换、轮齿啮合刚度的周期性变化、以及啮入啮出冲击，即使齿轮系统制造得绝对准确，也会产生振动，这种振动是以每齿啮合为基本频率进行的，该频率称为啮合频率，其计算公式如下：11226060m z n z n f == 式中， z 1、z 2 ————主、从动齿轮的齿数； n 1、n 2 ————主、从动齿轮的转速，r/min 。
对于斜齿圆柱齿轮，产生啮合振动的原因与直齿圆柱齿轮基本相同，但由于同时啮合的齿数较多，传动较平稳，所产生的啮合振动的幅值相对较低。
对于没有缺陷的正常齿轮，齿轮啮合频率产生的原因主要有啮合刚度的变化、啮合冲击和节线冲击。
1.2引起齿轮震动的部分原因1.2.1啮合刚度的变化齿轮的啮合刚度是指整个啮合接触区中参与啮合的各对轮齿的综合刚度。
单对轮齿的等效刚度为：1212K K K K K =+式中，K1、K2——主、从动齿轮的单齿刚度。
刚度的变化主要有两个方面：一是在齿高方向随着啮合位置的变化，参与啮合的单一轮齿的刚度发生了变化；二是参加啮合的齿数随时间作周期性变化。
例如对于重合度在1到2之间的渐开线直齿轮，在节点附近是单齿啮合，在节线两侧单部位开始至齿顶、齿根区段为双齿啮合。
显然，在双齿啮合时，整个齿轮的载荷由两个齿分担，故此时齿轮的啮合刚度就较大；同理，单齿啮合时啮合刚度较小。
从一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合，齿轮的啮合刚度就变化一次。
啮合刚度的变化频率与齿轮的啮合频率相等，说明啮合刚度的变化是啮合频率产生机理之一。
1.2.2啮合冲击齿轮在啮合过程中，由于轮齿承载产生弹性变形，使得轮齿进入啮合点和退出啮合点与理论值发生偏差，因而在进入啮合和退出啮合时均会发生啮合冲击，啮合冲击的频率与啮合频率相等。
说明啮合冲击也是啮合频率产生机理之一。
1.2.3节线冲击齿轮在啮合过程中，轮齿表面既有相对滚动又有相对滑动。
对于主动轮，啮合点从齿根移向齿顶，啮合半径逐渐增大，速度增高，而从动轮则恰好相反。
主动轮和从动轮在啮合点上的速度差异形成了两者之间的滑动。
在齿根部分，主动轮上啮合点的速度小于从动轮，因此滑动方向向下；而在齿顶部分，主动轮上啮合点的速度大于从动轮，因此滑动方向向上；在节线处，两轮上啮合点的速度相等，相对滑动速度为零。
因此摩擦力在接线处改变了方向，形成了节线冲击。
有节线冲击的形成原理可知，节线冲击的频率也与啮合频率相等。
说明节线冲击也是啮合频率产生机理之一。
1.3齿轮故障诊断方法齿轮及齿轮箱在机械设备中是一种非常关键的零部件，这种零部件非常通用，齿轮及齿轮箱主要是起连接和传递动力的作用。
齿轮在工作过程中，齿轮、轴承和轴都会产生振动信号,当振动信号产生了不同形式的变化时，则预示着零件可能发生了故障。
振动信号一般都会携带运行状态信息，利用这些运行状态信息进行故障模式的识别是机械故障诊断中常用的方法。
而这些方法中所用到的信号处理的主要数学工具有傅立叶变换、小波变换、相关分析等。
随着工程应用和科学研究的不断提高,所涉及到的监测诊断问题日趋复杂和困难。
1.3.1齿轮的常见故障通常齿轮在运转时,由于操作维护不善或制造不良会产生各种形式的故障。
而故障形式又随运转状态、热处理、齿轮材料等因素的不同而不同，常见的齿轮故障形式有齿面接触疲劳和弯曲疲劳与断齿、齿面胶合和擦伤、齿面磨损等。
（1）齿面磨料磨损。
润滑油不清洁、磨损产物以及外部的硬颗粒侵入接触齿面都会在齿面滑动方向产生彼此独立的划痕，使齿廓改变，侧隙增大，甚至使齿厚过度减薄，导致断齿。
（2）齿面黏着磨损。
重载、高速传动齿轮的齿面工作区温度很高，如润滑不好，齿面间油膜破坏，一个齿面上的金属会熔焊在另一个齿面上，在齿面滑动方向可看到高低不平的沟槽，使齿轮不能正常工作。
（3）齿面疲劳磨损。
疲劳磨损是由于材料疲劳引起，当齿面的接触应力超过材料允许的疲劳极限时，在表面层将产生疲劳裂纹，裂纹逐渐扩展，就要使齿面金属小块断裂脱落，形成点蚀。
严重时点蚀扩大连成一片，形成整块金属剥落，使齿轮不能正常工作，甚至使轮齿折断。
（4）轮齿断裂。
轮齿如同悬臂梁，根部应力最大，且有应力集中，在变载荷作用下应力值超过疲劳极限时，根部要产生疲劳裂纹，裂纹逐渐扩大就要产生疲劳断裂。
轮齿工作时由于严重过载或速度急剧变化受到冲击载荷作用，齿根危险截面的应力值超过极限就要产生过载断裂。
1.3.2齿轮的振动特性在齿轮运转的状态下,随着内部故障的发生和发展,必然会产生振动上的异常。
经实践证明,振动分析在齿轮故障检测的方法中是一种最有效的方法。
当齿轮处于正常或异常状态时,啮合频率的振动部分及其倍频总是存在的,但这两种状态下的振动水平是有差异的。
如果仅仅依靠对齿轮振动信号的啮合频率和它的倍频成分的差异来判别齿轮的故障是远远不够的,因为故障对振动信号的影响往往是多方面的,这其中就包括幅值调制、频率调制和其他的频率成分。
（1）刚度变化引起的振动在啮合过程中，由于啮合点的位置改变；由于参加啮合的齿数改变，啮合刚度要发生改变，这种改变每转动一齿就要重复一次，这种频率就是上节讨论的啮合频率。
（2）齿轮误差引起的振动调幅振动——频率等于啮频、幅值受误差调制的调幅简谐振动。
这是有误差的齿轮在时域中振动信号的显著特征。
调频振动——齿轮误差除产生幅值受调制的常规振动外，必然还引起转速波动，影响啮合频率，出现频率受误差调制的现象。
可以证明由误差产生的调频振动与调幅振动一样，在谱图上也是在一系列啮频谱线两侧产生对称的一系列边频谱线组成的边频带，边频的间隔等于误差的频率。
由于调幅、调频是同时出现的，所以有误差的齿轮在谱图上的边频带应为两种调制单独作用时边频成分的叠加，由于边频成分具有不同的相位，所以叠加后边频带的对称性就不再存在了（3）齿轮固有频率的振动由于啮合时齿间撞击必然引起齿轮的轴向固有频率自由衰减振动和扭转固有频率自由衰减振动，固有频率在高频段，通常在1~10kHz内。
（4）齿轮损伤引起的振动（齿轮的故障振动）有损伤的齿轮和有误差的齿轮一样，有相同的振动特征：在低频段产生调制效应有边频带，但幅值明显增大；在高频段有损伤的齿轮激发的固有频率振动也明显增强。
齿轮故障振动的这些特点是我们诊断齿轮故障的有利依据。
1.3.3齿轮故障诊断的常用方法（1）时域平均诊断时域波形对故障反映直观、敏感，特别是局部损伤最为明显，因为局部损伤在时域中为短促陡峭的幅值变化，容易识别。
但在频域中由于能量十分分散、幅值变化很小，却不易识别。
时域平均法诊断首先要采用时域平均技术，排除各种干扰，分离出所需齿轮的振动信号，然后才可根据分离出来的信号直接观察波形，确定齿轮的损伤。
当然必要时也可进行频谱分析或其他分析。
信号同步平均的原理是按齿轮每转一周按脉冲的周期间隔截取信号，然后进行分段叠加处理，以消除随机信号和其它非周期信号的干扰影响。
这种方法可以有效降低其他部件和振动源对于信号的影响，提高信噪比。
（2）细化谱分析法 齿轮的振动频谱图包含着丰富的信息，不同的齿轮故障具有不同的振动特征，其相应的谱线也会发生特定的变化。
细化谱分析法就是通过采用频率细化技术来增加频谱图中某些频段上的频率分辨率，即所谓的“局部频率扩展”法。
在齿轮故障信号中，调制后得到的边频含有丰富的故障信息，但是在一般的频谱图上往往又找不出清晰、具体的边频，究其原因是频谱图的频率分辨率太低。
频谱图上的频率分辨率则是由谱线和最高分析频率决定的，具体关系为下式：//N c s f f n f ∆==式中：f ∆——频率间隔，即频率分辨率；c f ——分析频率范围，即最高分析频率；s f ——采样频率，一般取s f =2.56c f ；n ——谱线条数；N ——采样点数。
（3）倒频谱分析法 有一对齿轮啮合的齿轮箱，在它的振动频谱图上，在啮频分量及其倍频分量两侧有两个系列边频谱线，一个是边频谱线的相互间隔为主动齿轮的转频；另一个是边频谱线的相互间隔为被动齿轮的转频。
如果两齿轮的转频相差不多，这两个系列的边频谱线就十分靠近，即使采用频率细化技术也很难加以区别。
有数对齿轮啮合的齿轮箱，在它的振动频谱图上，边频带的数量就更多，分布更加复杂，要识别它们就更加困难了。
比较好的识别方法是倒频谱分析法，因为边频带具有明显的周期性，倒频谱分析法能将谱图上同一系列的边频谱线简化为倒频谱图上的单根或几根谱线，谱线的位置是原谱图上边频的频率间隔，谱线的高度反映了这一系列边频成分的强度，因此使监测者便于识别有故障的是哪个齿轮及故障的严重程度。
倒频谱分析又称二次频谱分析，对于同时有数对齿轮啮合的齿轮箱振动频谱图，由于每对齿轮啮合都将产生边带频，几个边频带谱交叉分布在一起，仅进行频率细化分析是不行的，还需要进一步做倒频谱分析。
倒频谱能较好地检测出功率谱上的周期成分，将原来谱上成簇的边频带谱线简化为单根谱线，便于观察。
而齿轮发生故障时的振动频谱具有的边频带一般都具有等间隔的结构，利用倒频谱这个优点，可以检测出功率谱中难以辨识的周期性信号。
倒频谱还可以将输入信号与传递函数区分开来，便于识别；还能区分出因调制引起的功率谱中的周期量，找出调制源。
（4）边频带分析法啮频振动分析主要用来诊断齿轮的分布故障（如轮齿的均匀磨损），对齿轮早期局部损伤不敏感。
大部分齿轮故障是局部故障，它使常规振动受到调制，呈现明显的边频带。
根据边频带的形状和谱线的间隔可以得到许多故障信息，所以功率谱边频带分析是普遍采用的诊断方法。
边频带出现的机理是齿轮啮合频率z f 的振动受到了齿轮旋转频率r f 的调制而产生，边频带的形状和分布包含了丰富的齿面状况信息。
一般从两个方面进行边频带分析：一是利用边频带的频率对称性，找出z r f nf 的频率关系，确定是否为一组边频带。
二是比较各次测量中边频带振幅的变化趋势。
2、滚动轴承故障的特征频率推导计算当轴承元件的工作表面出现局部缺陷时，会以一定的通过频率(取决于转频、轴承型号)产生一系列的宽带冲击，称为轴承的“通过频率”或“故障频率”，实际中滚动轴承故障振动监测就是检测这个频率。
下面以角接触球轴承为例，通过分析轴承各元件之间的相对运动关系来推出轴承故障特征频率的计算公式。
图2.1 上图所示为滚动轴承各元件之间运动关系示意图。
为简单起见，设轴承外圈固定，内圈的旋转频率为s f ，轴承节径为D ，滚动体直径为d ，接触角为a ，滚动体个数为z ；并假定滚动体与内外圈之间纯滚动接触。