《设备故障诊断》知识点汇总

1.1.设备故障诊断的含义

设备故障诊断是指应用现代测试分析手段和诊断理论方法，对运行中的机械设备出现故障的机理、原因、部位和故障程度进行识别和诊断，并且根据诊断结论，确定设备的维修方案和防范措施。

1.2.设备故障诊断的过程

信号采集→信号处理→故障诊断→诊断决策→故障防治与控制

1.3.设备故障诊断的特性

多样性、层次性、多因素相关性、延时性、不确定性

1.4.三种维修制度

事后维修（故障维修）、定期维修（计划维修）、状态监测维修（预知性维修）

1.5设备故障的类型有哪些

①结构损伤性故障（裂纹、磨损、腐蚀、变形、断裂、剥落和烧伤）

②运动状态劣化性故障（机械位置不良、刚性不足、摩擦、流体激振非线性的谐波共振）

1.6设备故障诊断的功能

①不停机不拆卸的状态下检测

②可预测设备的可靠性程度

③确定故障来源，提出整改措施

1.7.设备状态监测与故障诊断的技术和方法

振动信号监测诊断技术（普遍性、信息量丰富、易处理与分析）

声信号监测诊断技术（声音监听法、频谱分析法、声强法）

温度信号监测诊断技术

润滑油的分析诊断技术

其他无损检测诊断技术

1.8.设备故障状态的识别方法

信息比较诊断法、参数变化诊断法、模拟试验诊断法、函数诊断法、故障树分析诊断法、模糊诊断法、神经网络诊断法、专家系统

2.1信号的含义和分类

信号是表征客观事物状态或行为信息的载体

分类：确定性信号与非确定性信号；连续信号和离散信号；能量信号和功率信号；时限与频限信号

2.2.信号时域分解

直流分量和交流分量

脉冲分量

实部分量和虚部分量

正交函数分量

2.3.信号的时域统计

均值

均方值

方差

2.4.时域相关分析

相关系数：

2.5.频谱分析法

利用傅里叶变换的方法对振动的信号进行分解，并按频率顺序展开，使其成为频率的函数，进而在频率域中对信号进行研究和处理的一种过程，称为频谱分析

2.6.振动监测的基本参数振幅、频率、相位

2.7.旋转机械常用的振动信号处理图形

轴心轨迹：轴颈中心相对于轴承座在轴线垂直平面内的运动轨迹

转子振型：转子轴线上各点的振动位移所连成的一条空间曲线

轴颈涡动中心位置：在滑动轴承中，轴颈中心在激扰力作用下是绕着某一中心点运动的

波特图：描述转子振幅和相位随转速变化的关系曲线，纵坐标为振幅和相位，横坐标为转子的转速或转速频率

极坐标图：把转子的振幅与相位随转速的变化关系用极坐标的形式表示出来（直观，方便，清晰，抗干扰）

三维坐标图（级联图、瀑布图）：随转速上升，机械振动的基础幅指上升

阶比谱分析：将频谱图上横坐标的每个频率值除以某个参考频率值（读数清晰、周期采样、精度高）

3.1旋转机械的故障类型有哪些

①转自不平衡②转子不对中③滑动轴承故障④转子摩擦⑤浮动环密封故障

3.2转子不平衡的概念

转子受材料质量、加工、装配以及运行中多种因素的影响，其质量中心和旋转中心线中间存在一定量的偏心距，使得转子在工作时形成周期性的离心力干扰，在轴承上产生动载荷，从而引起机器振动的现象

不平衡产生的离心力大小

3.3转子不平衡振动的故障特征

①不平衡故障主要引起转子或轴承径向振动，在转子径向测点上得到的频谱图，转速频率成分具有突出的峰值

②单纯的不平衡振动，转速频率的高次谐波幅值很低，因此在时域上的波形是一个正弦波

③转子的轴心轨迹形状基本上为一个圆或者椭圆，这意味着置于转轴同一截面上相互垂直的两个探头，其信号相位差接近90°

④转子的进动方向为同步正进动

⑤除了悬臂转子外，对于普通两端支撑的转子，不平衡在轴向上的振幅一般不明显

⑥转子振幅对转速变化很敏感，转速下降，振幅将明显下降

3.4转子不平衡振动的原因

①固有质量不平衡（设计错误、材料缺陷、加工与装配误差、动平衡方法不正确）

②转子运行中的不平衡（转子弯曲、转子平衡状态破坏）

3.5怎样区别转子弯曲不平衡和质量不平衡

①振幅随转速的变化：质量不平衡与转速之间按照固定的关系式变化，弯曲的没有

固定的

②相位随转速的变化：质量的相位处于变动中，弯曲的基本不变

③振幅随负荷变化：质量的振动不随负荷变化，弯曲的会

3.6转子不对中故障的特征

①改变了轴承中的油膜压力

②轴承的振动幅值随转子负荷的增大而增高

③平行不对中主要引起径向振动

④不对中使刚性联轴节两侧的转子振动产生相位差

⑤从振动频率上分析，不同类型的转子和不同形式的不对中情况引起的振动频率是不相同的

⑥大型涡轮机械上多跨转子的不对中，一般伴随有其他故障因素，因而振动情况更为复杂

⑦转子之间的不对中，由于在轴承不对中方向上产生了一个预加载荷，轴颈运动的轴心轨迹形状为椭圆形，随着预加载荷的增大，轨迹形状将变为香蕉形、“8”字形或外圈中产生一个内圈等形状

3.7转子不对中故障的原因

①初始安装对中超差

②冷态对中时没有正确估计各个转子中心线的热态升高量，工作时出现主动转子与从动转子动态对中不良

③轴承架热膨胀不均匀

④管道力作用

⑤机壳变形或移位

⑥地基不均匀下沉

⑦基础变形

⑧转子弯曲，同时产生不平衡和不对中故障

3.8不对中故障的监测方法

①静态检测法（打表发、激光对中法、联轴节表面状态检测法）

②动态监测法（振动诊断法、激光对中法、Dodd棒测量法、电涡流绝对值测量法、轴承油膜压力测量法）

3.9滑动轴承常见故障的原因和防治措施

①巴氏合金松脱（重新浇注）

②轴承异常磨损、刮伤、拉毛（轴承装配缺陷、轴承加工误差、转子发生大振动、止推轴承设计误差、供油系统问题）

③轴承疲劳（轴承比压合适、轴承间隙合适、用薄的巴氏合金、控制轴瓦温度）

④轴承腐蚀⑤轴承气蚀⑥轴承壳体松动⑦轴承间隙不适当⑧轴承温度过高

3.10油膜振荡的概述

高速滑动轴承的一种特有故障，由油膜力产生的自激振动，转子发生油膜振荡时输入的能量很大，足以引起转子轴承系统零部件的损坏

3.11油膜振荡的机理和特点

是轴颈涡动运动与转子自振频率相吻合时发生的大幅度共振现象，其特点往往是来势很猛，瞬时间振幅突然升高，很快发生局部油膜破裂，引起轴颈与轴瓦之间摩擦，发出强烈的吼叫声，将严重损坏轴承和转子

3.12轴承发生油膜振荡的故障特征

①油膜振荡是一种自激振动，维持振动的能量是由轴本身在旋转中产生，它不受外