机械设备状态监测和故障诊断技术PPT课件
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机械设备状态监测与故障诊断技术
等。
优点与局限性
温度监测技术具有简单 、直观和易于实现的优 点。然而，对于非热力 设备或低温设备，温度 变化可能不明显，需要
采用其他监测方法。
油液分析技术
总结词
油液分析技术是通过分析机械设备的润滑油或液 压油的成分和性能指标，从而判断设备运行状态 的一种方法。
适用范围
油液分析技术适用于各种类型的机械设备，特别 是润滑系统和液压系统，如轴承、齿轮和液压缸 等。
温度监测技术是通过测 量机械设备的温度变化 ，分析其特征参数，从 而判断设备运行状态的 一种方法。
详细描述
温度监测技术主要应用 于热力设备、电机和电 子设备的监测。通过测 量和分析温度信号的变 化趋势、波动幅度和温 差等参数，可以判断设
备的运行状态。
适用范围
温度监测技术适用于各 种类型的热力设备和电 子设备，如锅炉、汽轮 机、变压器和集成电路
技术应用前景
工业4.0
机械设备状态监测与故障诊断技术是工业4.0的重要组成部分，能 够提高生产效率和设备利用率，降低维护成本。
智能制造
在智能制造领域，该技术能够实现设备的远程监控和预测性维护， 提高制造过程的可靠性和效率。
航空航天领域
在航空航天领域，该技术对于保障飞行安全和提高飞行器寿命具有 重要意义。
机械设备状态监测与故障诊断 05 技术的挑战与未来发展
技术挑战
监测设备兼容性
不同品牌和型号的机械设备可能 需要特定的监测设备，导致监测
设备的兼容性成为一大挑战。
数据处理与分析
机械设备产生的数据量庞大，如何 高效地处理和分析这些数据以提取 有价值的信息是一个技术难题。
故障预测准确性
准确预测机械设备故障的发生时间 和部位是一个具有挑战性的任务， 需要不断优化算法和提高预测模型 的精度。
优点与局限性
温度监测技术具有简单 、直观和易于实现的优 点。然而，对于非热力 设备或低温设备，温度 变化可能不明显，需要
采用其他监测方法。
油液分析技术
总结词
油液分析技术是通过分析机械设备的润滑油或液 压油的成分和性能指标，从而判断设备运行状态 的一种方法。
适用范围
油液分析技术适用于各种类型的机械设备，特别 是润滑系统和液压系统，如轴承、齿轮和液压缸 等。
温度监测技术是通过测 量机械设备的温度变化 ，分析其特征参数，从 而判断设备运行状态的 一种方法。
详细描述
温度监测技术主要应用 于热力设备、电机和电 子设备的监测。通过测 量和分析温度信号的变 化趋势、波动幅度和温 差等参数，可以判断设
备的运行状态。
适用范围
温度监测技术适用于各 种类型的热力设备和电 子设备，如锅炉、汽轮 机、变压器和集成电路
技术应用前景
工业4.0
机械设备状态监测与故障诊断技术是工业4.0的重要组成部分，能 够提高生产效率和设备利用率，降低维护成本。
智能制造
在智能制造领域，该技术能够实现设备的远程监控和预测性维护， 提高制造过程的可靠性和效率。
航空航天领域
在航空航天领域，该技术对于保障飞行安全和提高飞行器寿命具有 重要意义。
机械设备状态监测与故障诊断 05 技术的挑战与未来发展
技术挑战
监测设备兼容性
不同品牌和型号的机械设备可能 需要特定的监测设备，导致监测
设备的兼容性成为一大挑战。
数据处理与分析
机械设备产生的数据量庞大，如何 高效地处理和分析这些数据以提取 有价值的信息是一个技术难题。
故障预测准确性
准确预测机械设备故障的发生时间 和部位是一个具有挑战性的任务， 需要不断优化算法和提高预测模型 的精度。
tbm的状态监测与故障诊断讲座 ppt课件
8个推进油缸施加2100吨轴向推力、32个撑靴 油缸要承受800多吨的主机负载，主轴承承受巨大 的径向和轴向荷载；
2/17/2021
5
2. TBM故障诊断的特点和难点
4、刀盘上配置了71把盘形滚刀，掘进时石质 不均，载荷剧烈地波动，转速也随之波动， 信号随机波动也不可避免，增加了故障特征 信号的提取和分离难度；
2/17/2021
10
3.1.3 温度监测技术
温度的变化与被监测设备的性能和工况有密切的 关系。当机械的运动副发生异常磨损时，过度发 热导致的温升影响着机械或润滑油的正常工作状 态，从而形成恶性循环，致使设备过早损坏。
TBM的温度监测技术分接触和非接触式测温两 种方法。
接触式测温主要是采用热电偶测温，在TBM主 轴承润滑系统、液压系统的各个泵站等分别布置 了测温传感器，对油温等进行有效的监控；
7、故障树逻辑诊断－揭示TBM某一系统的故障规律和逻辑关系， 适合于电气或液压系统的故障诊断；
8、电气液压在线实时诊断－通过TBM自身所布设的各种传感器监
测位移、速度、流量、压力、油位、温度、转速以及电气的电压、
电流等参数，对TBM整个运行系统进行在线监测以及超过界定值
的故障报警和停机控制。
2/17/2021
围的颗粒浓度划分等级，污染度扩 大到14个等级。适应范围更广些。
该标准在美国和世界各国得到广泛
应用。力士乐柱塞泵的用油洁净度 要求最低不小于NAS9级。股份公司 监测站也采用该标准。
2/17/2021
28
NAS1638污染度等级（100ml中的颗粒数）
污染度
5～10
颗粒尺寸范围/μm 10～25 25～50 50～100
2. TBM盾构机故障诊断的特点和难点 （以TBM主轴承为例）
2/17/2021
5
2. TBM故障诊断的特点和难点
4、刀盘上配置了71把盘形滚刀，掘进时石质 不均，载荷剧烈地波动，转速也随之波动， 信号随机波动也不可避免，增加了故障特征 信号的提取和分离难度；
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3.1.3 温度监测技术
温度的变化与被监测设备的性能和工况有密切的 关系。当机械的运动副发生异常磨损时，过度发 热导致的温升影响着机械或润滑油的正常工作状 态，从而形成恶性循环，致使设备过早损坏。
TBM的温度监测技术分接触和非接触式测温两 种方法。
接触式测温主要是采用热电偶测温，在TBM主 轴承润滑系统、液压系统的各个泵站等分别布置 了测温传感器，对油温等进行有效的监控；
7、故障树逻辑诊断－揭示TBM某一系统的故障规律和逻辑关系， 适合于电气或液压系统的故障诊断；
8、电气液压在线实时诊断－通过TBM自身所布设的各种传感器监
测位移、速度、流量、压力、油位、温度、转速以及电气的电压、
电流等参数，对TBM整个运行系统进行在线监测以及超过界定值
的故障报警和停机控制。
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围的颗粒浓度划分等级，污染度扩 大到14个等级。适应范围更广些。
该标准在美国和世界各国得到广泛
应用。力士乐柱塞泵的用油洁净度 要求最低不小于NAS9级。股份公司 监测站也采用该标准。
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NAS1638污染度等级（100ml中的颗粒数）
污染度
5～10
颗粒尺寸范围/μm 10～25 25～50 50～100
2. TBM盾构机故障诊断的特点和难点 （以TBM主轴承为例）
状态监测与故障诊断PPT培训课件
(0~40)×R (0~1.2)×R (1.5~3.5)×R (3.5~15)×R (15~40)×R 叶片数×R 40×R ~20kHz
8.8 mm/s pk 7.6 mm/s pk 6.3 mm/s pk 3.3 mm/s pk 3.3 mm/s pk 2.5 mm/s pk 3.0 g pk
R的错误与传感器有关的，与传感器相关问 题大都来自于不正确的安装方式。要做的第一件事 是检查频谱中是否有峰值出现，不仅是与电气有关 的峰值（在行频及其倍数处），还要确保存在与机 器状态相关的信息
3、测试环境的修正
测试设备运行要稳定
分析测试点要正确
4、识别运动速度频率处的峰值
1.提高设备运行的可靠性 2.减少设备故障导致的维修费用 3.提高产品的质量
常用的设备维护体制
1.故障后维修
故障后维修是指允许设备运行到故障损坏为止， 而不预先采取措施。它也被称为事后维修。 其维修理念是:任其损坏。
常用的设备维护体制
2.计划维修
计划维修是指按企业的维修计划进行的维修 其维修理念是：
设备为何发生故障
据统计，工业现场的轴承 仅有10%达到设计寿命 (1) 40%由于润滑不良造成失效
(2) 30%由于不对中等装配原因引起故障 (3) 20%是由于过载使用或制造上的原因导致故障
设备为何发生故障
设备故障产生的原因 ❖ 设计、制造 ❖ 安装的原因 ❖ 维护方法的不当 ❖ 超负荷使用
设备维护的重要性
振动 ②H 0.07 0.05 0.07 0.07
烈度
cm/s ③H 0.06 0.07 0.14 0.05
CD
④H 0.07 0.06 0.17 0.07
C泵的振动超过同类诸泵的
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。
旋转机械的状态监测与故障诊断PPT课件
旋转机械的状态监视与故障诊断
主要内容
1 转子系统振动故障诊断 2 齿轮箱故障诊断 3 滚动轴承故障诊断
6.1 转子系统振动故障诊断
旋转机械的状态特征参数与测试 旋转机械振动评定标准 旋转机械振动故障分析常用方法 转子系统主要故障及其诊断
6.1 转子系统振动故障诊断
旋转机械是指主要功能由旋转运动来完成的机械， 尤其是指主要部件作旋转运动的、转速较高的机 械。
旋转机械故障分类
1 旋转机械的状态特征参数与测试
旋转机械的状态特征参数
1、振幅
2、振动频率
3、相位
4、转速
5、时域波形
6、轴心轨迹
7、轴向位置（轴位移）
1 旋转机械的状态特征参数与测试
1、振幅
振幅是描述设备振动大小的一个重要参数。运行正 常的设备，其振动幅值通常稳定在一个允许的范围内， 如果振幅发生了变化，便意味着设备的状态有了改变。 因此对振幅的监测可以用来判断设备的运行状态。
判别依据：一般工作频率<100Hz的机械系统属于刚性转子 系统，该系统一般采用滚动轴承。
同步振动：工作频率=激振频率。 强迫振动：对线性系统，在周期激振下的稳态响应 一般采用滚动轴承
2）系统分类——以临界转速分类
⑵ 柔性转子系统--工作转速在一阶临界转速以上的 系统
判别依据：一般工作频率>100Hz的机械系统属于柔性转 子系统。
旋转机械种类繁多，有汽轮机、燃气轮机、离心 式压缩机、发电机、水泵、水轮机、通风机以及 电动机等。这类设备的主要部件有转子、轴承系 统、定子和机组壳体、联轴器等组成，转速从每 分钟几十到几万、几十万转。
6.1 转子系统振动故障诊断
旋转机械的故障诊断，是在获取机器的稳态数据、 瞬态数据以及过程参数和运行状态等信息的基础上， 通过信号分析和数据处理提取机器特有的故障症兆 及故障敏感参数等，经过综合分析判断，才能确定 故障原因，做出符合实际的诊断结论，提出治理措 施。
主要内容
1 转子系统振动故障诊断 2 齿轮箱故障诊断 3 滚动轴承故障诊断
6.1 转子系统振动故障诊断
旋转机械的状态特征参数与测试 旋转机械振动评定标准 旋转机械振动故障分析常用方法 转子系统主要故障及其诊断
6.1 转子系统振动故障诊断
旋转机械是指主要功能由旋转运动来完成的机械， 尤其是指主要部件作旋转运动的、转速较高的机 械。
旋转机械故障分类
1 旋转机械的状态特征参数与测试
旋转机械的状态特征参数
1、振幅
2、振动频率
3、相位
4、转速
5、时域波形
6、轴心轨迹
7、轴向位置（轴位移）
1 旋转机械的状态特征参数与测试
1、振幅
振幅是描述设备振动大小的一个重要参数。运行正 常的设备，其振动幅值通常稳定在一个允许的范围内， 如果振幅发生了变化，便意味着设备的状态有了改变。 因此对振幅的监测可以用来判断设备的运行状态。
判别依据：一般工作频率<100Hz的机械系统属于刚性转子 系统，该系统一般采用滚动轴承。
同步振动：工作频率=激振频率。 强迫振动：对线性系统，在周期激振下的稳态响应 一般采用滚动轴承
2）系统分类——以临界转速分类
⑵ 柔性转子系统--工作转速在一阶临界转速以上的 系统
判别依据：一般工作频率>100Hz的机械系统属于柔性转 子系统。
旋转机械种类繁多，有汽轮机、燃气轮机、离心 式压缩机、发电机、水泵、水轮机、通风机以及 电动机等。这类设备的主要部件有转子、轴承系 统、定子和机组壳体、联轴器等组成，转速从每 分钟几十到几万、几十万转。
6.1 转子系统振动故障诊断
旋转机械的故障诊断，是在获取机器的稳态数据、 瞬态数据以及过程参数和运行状态等信息的基础上， 通过信号分析和数据处理提取机器特有的故障症兆 及故障敏感参数等，经过综合分析判断，才能确定 故障原因，做出符合实际的诊断结论，提出治理措 施。
设备状态监测与故障诊断技术PPT课件 02-设备故障诊断的基本概念
第二节 设备故障诊断的基本方法和分类
一、设备故障诊断的基本方法
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。
2．故障的智能诊断方法
人工智能、专家系统
3．故障诊断的数学方法
中石化仪征化纤公司原涤纶二厂
管理体制 “一会”、“二级”、 “三定”
“一 会”
即定期召开状态监测例会，除相互通报状 态监测及维修情况外，还特别以“诸葛 亮会”的形式对故障信息进行会诊，以 便对设备运行状况作出客观正确的评价， 从而为状态维修提供依据。另外，针对 紧急故障，不定期召开现场急诊会，及 时解决问题。
一、设备维修方式的发展
事后维修，故障维修 (Break down) 设备坏了后才去修理。
定期维修，预防维修 (Preventive) 定期地检查和大修。
预测维修，状态维修 (Predictive) 周期的监测，需要时才去维修。
事后维修体制
定义 设备运行到坏了再进行修理。
优点
不需要安排计划。 对一些设备，更换比修理更便宜。
互动时间
问题与回答
一、单项选择题（在备选答案中选出一个正确答 案，并将其号码填在题干中的横线上）
1．在应力和时间等条件下，导致发生故障的物理、化学、生物 或机械过程，称为 。
A、故障状态 B、故障机理 C、故障类型 D、故障模式 2．设备故障的基本特性不包括 。 A、层次性 B、放射性 C、延时性 D、确定性 3．传统的故障诊断方法不包括 。 A、振动诊断 B、温度诊断 C、专家系统 D、电参数诊断 4．不属于故障诊断数学方法的是 。 A、故障树分析 B、人工智能 C、小波变换 D、分形几何
转子系统状态监测与故障诊断技术课件PPT
瀑布图
利用FFT频谱分析仪，将旋转机械的升速过程做阶次
分析(Order Tracking)，以便进一步了解振动的构成
原因
趋势分析
特征数据值和预报值按一定的时间顺序排列起来进行分析。
可以是通频振动、1X振幅、2X振幅、0.5X振幅、轴心位置等，
时间顺序可以按前后各次采样、按小时、按天等
相对轴位移
终作用在转子上，它相对于转子是静止的，其振动频率就是
转子的转速频率，也称为工频(即工作频率)，在频谱分析时，
首先要找的就是工频成分。其特征有：·
不平衡振动的某些特征
(１) 在现场安装发动机侧靠背轮时，靠背轮采用冷装方法安装，紧力不够，当转速升高时，紧力消失，在靠背轮处产生不平衡力，两
转子的对中性也产生变化，随着转速升高及负荷增大,该处轴振动幅值明显增大。
⑥未按规程检修，破坏了机器原有的配合性质和精度
操作运行
①过程/工艺参数（如介质的温度、压力、流量、负荷等）偏离设计值，
机器运行工况不正常
②机器在超转速、超负荷下运行，改变了机器的工作特性
③运行点接近或落入临界转速区
④润滑或冷却不良
⑤转子局部损坏或结垢
⑥启停机或升降速过程操作不当，暖机不够，热膨胀不均匀
第3项以下总称为高次谐波振动，2x，3x，…，nx
•
两个方向互相垂直的简谐振动的合成
3、监测参数及分析方法
振幅：表示振动的严重程度，可用位移、速度或加速度表
示
分频振动：机器特征频率下的振幅和相位。旋转机械主要
有工频（1X）、半倍频（0.5X）和二倍频（2X）等
频率：描述机器振动状态的十分重要的特征量
相对于转轴上某
一确定标记的相
《机械故障诊断技术》PPT课件
%
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
图1—1浴盆曲线
5
精选PPT
浴盆曲线中的三个阶段
• Ⅰ—磨合期，表示新机器的磨合阶段，这时故障 率较高。
• Ⅱ—正常使用期，表示机器经磨合后处于稳定阶 段，这时故障率最低。
• Ⅲ—耗损期，表示机器由于磨损、疲劳、腐蚀已 处于老年阶段，因此故障率又逐步升高。
6
2. 设备的劣化曲线
精选PPT
13
精选PPT
5. 无损检测法
无损检测是一种从材料和产品的无损检测技 术中发展起来的方法，它是在不破坏材料表面及 内部结构的情况下检测机械零部件缺陷的方法。 它使用的手段包括超声、红外、x射线、γ射线、 声发射、磁粉 探伤、渗透染色等。
14
精选PPT
6. 磨损残余物测定法
机器的润滑系统或液压系统的循环油路中携 带着大量的磨损残余物(磨粒)。它们的数量、大 小、几何形状及成分反映了机器的磨损部位、程 度和性质，根据这些信息可以有效地诊断设备的 磨损状态。
12
精选PPT
4.振动噪声测定法
机械设备在运动状态下(包括正常和异常状 态)都会产生振动和噪声。进一步的研究还表明， 振动和噪声的强弱及其包含的主要频率成分和故 障的类型、程度、部位和原因等有着密切的联系 。大多数机械设备是定速运转设备，各零部件的 运动规律决定了它的振动频率。由于是定速运转 ，其振动频率即为该零件的特征频率，观测特征 频率的振动幅值变化，可以了解该零部件的运动 状态和劣化程度。（振动法，由于不受背景噪声 干扰的影响，使信号处理比较容易，因此应用更 加普遍。）
3. 直接观察法
11
精选PPT
传统的直接观察法，如“听、摸、看、闻．” 是早已存在的古老方法，并一直沿用到现在，在 一些情况下仍然十分有效。但因其主要依靠人的 感觉和经验，故有较大的局限性。随着技术的发 展和进步，目前出现的便携式测振仪、泄漏听诊 仪、光纤内窥镜、红外热像仪、激光全息摄影等 现代手段，大大延长了人的感观器官，使这种传 统方法又恢复了青春活力，成为一种有效的诊断 方法。
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
机械设备状态监测和故障诊断技术
详细描述
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。
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。
机械设备状态监测和故障诊断技术
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上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验 室
2018年10月14日星期日
基于振动(噪声)测量与分析
机械振动信号中包含了丰富的机器状态信息，它是机械
设备故障特征信息的良好载体 利用振动信号来获取机械设备的运行状态并进行故障诊 断具有如下优点：
方便性：利用各种振动传感器及分析仪器，可以很方便地
目录
起源与含义
意义与优势
监测与诊断技术基础原理 监测与诊断系统应用 监测与诊断技术发展趋势 结束语
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2018年10月14日星期日
技术概述与用途
起源
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
2018年10月14日星期日
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信号采集
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信号处理
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基于振动(噪声)测量与分析
在这里所提及的状态监测与故障诊断，均是指基于
振动测量与分析方面的技术
事实上状态监测与故障诊断是一门综合性极强、涉及
面非常广泛、学科交叉渗透十分丰富的技术 除了应用振动分析方法之外，还可采用油液分析、红 外热像、超声探伤以及温度、压力分析等多种不同技 术
预防维修(PM)
状态维修 以状态为基础、基 于统计分析、信号 处理、趋势分析
事后维修(BM)
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
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上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验 室
2018年10月14日星期日
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基本工作原理及优势
技术结构关系
设备状态监测与故障诊断技术设备振动诊断实施方法PPT课件
承数据，输入或输出转速； [6]皮带传动应该包括皮带轮直径及转速； [7]交流感应电动机，应该包括电机的极对数（P），转子条数目，转速； [8]同步电机，应该包括定子线圈数目（定子线圈数目=极数目×线圈数目/每极）； [9]直流电机，应该包括全波整流还是半波整流（如果是可控硅整流器整流的
话）； [10]联轴器型式； [11]如果设备本身有振动允许值的要求，例如制造厂的指标，请列出具体数值
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第一节 实施现场振动诊断的6个步骤
在确定了诊断对象的范围后，在实施设备诊断之前，必须对 每台诊断对象的各个方面有充分的认识了解，就像医生治病 必须熟悉人体的构造一样。 经验表明，诊断人员如果对设备没有足够充分的了解，甚至 茫然无知，那么，即使是信号分析专家也是无能为力的。有 很多企业的故障诊断从业人员在对本企业设备进行诊断时往 往比信号分析专家更准确，就是因为他们做到了对现场设备 了如指掌。
通观振动诊断的全过程，诊断步骤可概括为3个环节，即： 准备工作、诊断实施、决策与验证。可归纳为如下6个步骤：
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第一节 实施现场振动诊断的6个步骤
一、确定、了解诊断对象
✓ 稀有、昂贵、大型、精密、无备台的关键设备； ✓ 连续化、快速化、自动化、流程化程度高的设备； ✓ 一旦发生故障可能造成很大经济损失，或是环境污染，或是人
（应该尽可能指明使用的振动单位，有效值还是峰值或峰峰值）。
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第一节 实施现场振动诊断的6个步骤
S 6H
S 5H
G 44H G 44V G 44A
G 4H G 4V G 4A
G 3H G 3V G 3A
话）； [10]联轴器型式； [11]如果设备本身有振动允许值的要求，例如制造厂的指标，请列出具体数值
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第一节 实施现场振动诊断的6个步骤
在确定了诊断对象的范围后，在实施设备诊断之前，必须对 每台诊断对象的各个方面有充分的认识了解，就像医生治病 必须熟悉人体的构造一样。 经验表明，诊断人员如果对设备没有足够充分的了解，甚至 茫然无知，那么，即使是信号分析专家也是无能为力的。有 很多企业的故障诊断从业人员在对本企业设备进行诊断时往 往比信号分析专家更准确，就是因为他们做到了对现场设备 了如指掌。
通观振动诊断的全过程，诊断步骤可概括为3个环节，即： 准备工作、诊断实施、决策与验证。可归纳为如下6个步骤：
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第一节 实施现场振动诊断的6个步骤
一、确定、了解诊断对象
✓ 稀有、昂贵、大型、精密、无备台的关键设备； ✓ 连续化、快速化、自动化、流程化程度高的设备； ✓ 一旦发生故障可能造成很大经济损失，或是环境污染，或是人
（应该尽可能指明使用的振动单位，有效值还是峰值或峰峰值）。
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第一节 实施现场振动诊断的6个步骤
S 6H
S 5H
G 44H G 44V G 44A
G 4H G 4V G 4A
G 3H G 3V G 3A
最新状态监测与故障诊断技术PPT课件
目前，美国的诊断技术在航空、航天、军事、 核能等尖端部门处于世界领先地位；英国在摩擦磨 损、汽车和飞机发电机监测和诊断方面处于领先地 位；日本的诊断技术在钢铁、化工和铁路等部门处 于领先地位。正是由于诊断技术能够产生的巨大经 济效益，因此故障诊断技术得到了迅速的发展，各 种监测和故障诊断的商业化产品不断推出，如日本 三菱公司的“旋转机械健康管理系统”、美国西屋 公司的“可移动诊断中心”、美国中心发电部的 “透平监视设备”和“试验设备监测”、美国 Scientific Atlanta公司的CHAMMP6000监测系统、 美国Bently公司的7200、3300及3000系列和CSI公司 的系列监测仪器等设备状态监测和故障诊断设备等。
状态监测与故障诊断技术
• 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。产生故障的 原因通常是设备的构造处于不正常状态（劣化状态）。判 断故障的准则是：在给定的工作状态下，设备的功能与约 束条件不能满足正常运行或原设计期望的要求。
• 故障诊断技术是一门集数理统计、力学、计算机工程、信 号处理、模式识别、人工智能等多学科于一体的、生命力 旺盛的新兴学科。它是一种了解和掌握设备在使用过程中 的工作状态，确定其整体或者局部是否正常，及时发现故 障及其原因，预报故障发展趋势的技术。故障诊断的目的 是保证可靠地、高效地发挥设备的应有功能，其最根本的 任务是通过监测设备的信息来识别设备的工作状态。
• （1）故障的危害程度增大。一旦某一部件发生故障，就 可能引起“链式反应”，导致整个生产系统不能正常运行， 从而造成巨大的经济损失，严重的设备故障还会造成灾难 性的事故和人员伤亡，产生不良的社会影响。例如，20世 纪80年代，对全国14个省45个矿务局112个矿井抽样调查， 因矿井提升机发生故障引起停工停产，甚至造成人员伤亡 的事故，共有126例，伤亡272人，经济损失达七千万元。
设备状态监测与故障诊断技术第5章旋转机械故障诊断技术.pptx
转子不平衡故障包括：①转子质量不平衡、 ②转子偏心、 ③轴弯曲、 ④转子热态不平衡、 ⑤转子部件脱落、 ⑥转子 部件结垢、 ⑦ 联轴器不平衡等，不同原因引起的转子不平 衡故障规律相近，但也各有特点。
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第一节 旋转机械典型故障的机理和特征
1．转子质量不平衡
力不平衡：不平衡产生的振动幅值在转子第一临界转速以下随转 速的平方增大。例如，转速升高1倍，则振动幅值增大3倍。在转 子重心平面内只用一个平衡修正重量便可修正之。 力偶不平衡：至少需在两个修正平面内放置平衡重量才能修正。 动不平衡：动不平衡是不平衡的最普遍的类型，它是力不平衡和 力偶不平衡两者的组合。 悬臂转子不平衡：悬臂转子不平衡包含力不平衡和力偶不平衡两 者。总是必需要在两个修正面内加以修正重量。
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实例三：转子不平衡故障的诊断
结合喂入轮实际特点，引起其不平衡的诱因主要有：制造误差， 锈蚀，表面结垢，磨损引起的喂入轮轴系配合松动等。以前在检修 时发现，由于操作人员经常用水冲洗喂入轮致其内部进水，其安装 螺栓已经产生了大量锈蚀① ，再加之油剂等产生的工艺杂质附着在 喂入轮齿形表面越积越厚(结垢) ② ， 是造成喂入轮不平衡现象频发 的主要原因。为此，已将其列为工艺处理注意事项，并要求操作人 员利用缠辊等停机机会及时对喂入轮表面进行清理。
跃响应，主要特征是振动会突然发生变化而后趋于稳定，振动 幅值一般会有较明显的增大，如果有在线监测系统的话将能捕 捉到这一情况。为了防止脱落部件在惯性力作用下飞出使机体 发生二次事故，必要时应及时停机检修。
6．转子部件结垢 由于结垢需要一定长甚至相当长的时间，所以振动是随着
年月逐渐增大的。
7．联轴器不平衡 通常是联轴器两端轴承的振动较大。
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第一节 旋转机械典型故障的机理和特征
1．转子质量不平衡
力不平衡：不平衡产生的振动幅值在转子第一临界转速以下随转 速的平方增大。例如，转速升高1倍，则振动幅值增大3倍。在转 子重心平面内只用一个平衡修正重量便可修正之。 力偶不平衡：至少需在两个修正平面内放置平衡重量才能修正。 动不平衡：动不平衡是不平衡的最普遍的类型，它是力不平衡和 力偶不平衡两者的组合。 悬臂转子不平衡：悬臂转子不平衡包含力不平衡和力偶不平衡两 者。总是必需要在两个修正面内加以修正重量。
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实例三：转子不平衡故障的诊断
结合喂入轮实际特点，引起其不平衡的诱因主要有：制造误差， 锈蚀，表面结垢，磨损引起的喂入轮轴系配合松动等。以前在检修 时发现，由于操作人员经常用水冲洗喂入轮致其内部进水，其安装 螺栓已经产生了大量锈蚀① ，再加之油剂等产生的工艺杂质附着在 喂入轮齿形表面越积越厚(结垢) ② ， 是造成喂入轮不平衡现象频发 的主要原因。为此，已将其列为工艺处理注意事项，并要求操作人 员利用缠辊等停机机会及时对喂入轮表面进行清理。
跃响应，主要特征是振动会突然发生变化而后趋于稳定，振动 幅值一般会有较明显的增大，如果有在线监测系统的话将能捕 捉到这一情况。为了防止脱落部件在惯性力作用下飞出使机体 发生二次事故，必要时应及时停机检修。
6．转子部件结垢 由于结垢需要一定长甚至相当长的时间，所以振动是随着
年月逐渐增大的。
7．联轴器不平衡 通常是联轴器两端轴承的振动较大。
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东南大学火电机组振动国家工程研究中心
2021年3月11日星期四
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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
东南大学火电机组振动国家工程研究中心
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
性质与程度 暂时、永久、突发、 渐发、破坏、非破 坏 、 先 天 、 错 用 、 ...
东南大学火电机组振动国家工程研究中心
2021年3月11日星期四
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定义 – 监测与诊断的关系
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
* Stability, * Chaos, * Fractal, * ...
东南大学火电机组振动国家工程研究中心
2021年3月11日星期四
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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
事后维修(BM)
改善维修(CM)
预防维修(PM)－视情维修(COM)、状态维修(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)
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
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
东南大学火电机组振动国家工程研究中心
2021年3月11日星期四
4
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
2021年3月11日星期四
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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
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
东南大学火电机组振动国家工程研究中心
2021年3月11日星期四
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学科范畴
机械工程 机器
建模技术
FEM
测量技术
分析
声音或振动信号
CAD, CAE 坐标反求 图像处理
结构与强度
参数辨识
故障诊断
信号处理技术
应用力学
* Power Spectral Density (PSD), * Correlation, * Fuzzy Logic, * Bispectrum, * Higher-Order Statics (HOS), * Neural Networks (NN), * Wavelet Transform, * Spectral Correlation Density (SCD), * Time-Frequency Distribution (TFD), * Sound Intensity, * Near-Field Acoustic Holographics, * ...
机械设备故障诊断技术
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
东南大学火电机组振动国家工程研究中心
2021年3月11日星期四
2
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
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
东南大学火电机组振动国家工程研究中心
2021年3月11日星期四
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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
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
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 、 ...
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
东南大学火电机组振动国家工程研究中心
2021年3月11日星期四
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引言
维修方式归纳起来有三大类，共五种形式：
主要内容包括监测、诊断(识别)和预测三个方面
东南大学火电机组振动国家工程研究中心
2021年3月11日星期四
11
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 、 ...