机械故障诊断技术PPT课件
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故障诊断则不仅对状态是否正常作出判断，还需要进一 步分析、确定故障的性质、类别、部位、程度、原因以及发展 趋势等等。
由此可见，设备的状态监测技术与设备的故障诊断技术 之间既有区别又有密切的联系，二者不可分割。状态监测是故 障诊断的基础或简易的故障诊断，有时亦将二者统称为设备的 故障诊断。
1
第一章 概述
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
3.从所利用的设备状态信号来分
㈠振动诊断：以平稳振动、瞬态振动、机械导纳及模态参数为检 测目标,进行特征分析、谱分析和时域分析，也包括含有相位信息 的全息谱诊断法和其他方法。
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
ຫໍສະໝຸດ Baidu5
机械振动及设备故障诊断方向
轧机主传动系统故障诊断
机械振动及设备故障诊断方向
轧机主传动系统故障诊断
R1、R4齿轮座 咬入、抛出时振动很大，稳态轧制时振动很小 水平方向振动>铅垂方向振动 上轴水平方向>下轴水平方向振动 故障：地脚螺栓预紧力不足
18
齿轮座受倾翻力矩作用
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。
5
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
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
6
机械振动及设备故障诊断方向
•信号分析与处理软件包 •设备在线监测及故障诊断系统 •FFT—FS频谱细化技术 •轧机主传动系统故障诊断 •小波分析在故障诊断中的应用 •应用光谱、铁谱结合电谱能谱对润滑 油样进行分析 •设备状态趋势分析
近些年来，设备状态监测与故障诊断逐渐进入工程应用 阶段，技术日趋成熟，应用范围日趋广泛，成为现代设备维 护技术的一个重要组成部分。
一、实施设备状态监测与故障诊断的意义
1.机械设备维护的基本任务：对设备进行合理的技术维护、 及时发现异常和故障、适时采取检修措施以最大限度保证其 正常运行。 2.传统的机械设备维护方法——一定意义上的经验维护法 特点：具有相当的局限性，往往依靠人的眼看、耳听、手摸 等感观手段获取某种信息继而凭借过去的经验来加以判断。
4
故障诊断技术分类
强度诊断：以力、应力、应变、扭矩等机械参数为检测目标。进行 冷热强度变形、结构损伤容限与寿命分析。
温度诊断：以温度、温差、温度场、热相等为检测目标。进行温度 场、温变量、红外热相识别与分析。
声学诊断：以噪声、声阻、超声、声发射等为检测目标。 电参数诊断：以电信号、功率及磁特性等为检测目标。 光学诊断：
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
R1减速机 转频7.13HZ，高速级齿轮啮合频率221.13HZ 故障：高速级齿轮轴线不平行，齿面严重损伤（99年已更换）
a. 功率谱图
16
机械振动及设备故障诊断方向
轧机主传动系统故障诊断
b.功率谱细化图(200～230Hz)
c. 功率谱细化图(0～
用FF3T0— HzF) S频谱细化分析结果
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7
机械振动及设备故障诊断方向
信号分析与处理软件包
在windows或DOS环境下运行 信号采集及分析功能 时域、频域、倒频域、幅值域及其它域分析
处理功能 时移和频移功能 加窗功能（矩形窗、汉宁窗等8种窗） 信号合成与分解 低通、高通、带通、带阻四种滤波
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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
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
2.1 传统维修体制中的设备维护方式： 事后维修—— 不足维修——导致严重事故 定期维修—— 过剩维修——停机停产、增加检修费
用 （大、中、小修 ） 不足维修——新故障和潜在的故障因2
第一章 概 述
2.2重要缺陷—传统的检修方式对于故障的寻找往往需
要对设备的大拆大卸才能实现，检修周期长，且检修后，设
备其他一些并无故障的零部件间的正常配合或装配关系常遭
到破坏，又往往引起新的故障或潜在的故障因素。
3.视情维修———理想的机械设备维修方式
视情维修是根据设备运行故障状态来确定维修时间、内
容和方法。亦属预防性维修，不同的是，它以设备的运行状
态监测为基础、以对故障诊断和预测结果而采取维护决策的
，因而更具有客观性、科学性。
正是由于设备状态监测和故障诊断技术的成熟和应用
，视情维修才成为可能并进入实际应用阶段，这是设备状态
监测与故障诊断技术对机械设备维护体制产生的最具有深刻
意义的影响，并成为设备维护管理工作现代化的一个重要标
志。
3
二.设备故障诊断技术的分类
1.按诊断对象的类别分类
㈠.旋转机械诊断技术 ㈡.往复机械诊断技术 ㈢.工程结构诊断技术 ㈣.机械零件诊断技术 ㈤.液压设备诊断技术 ㈥.电气设备诊断技术 ㈦.生产过程综合诊断技术
由此可见，设备的状态监测技术与设备的故障诊断技术 之间既有区别又有密切的联系，二者不可分割。状态监测是故 障诊断的基础或简易的故障诊断，有时亦将二者统称为设备的 故障诊断。
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第一章 概述
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
3.从所利用的设备状态信号来分
㈠振动诊断：以平稳振动、瞬态振动、机械导纳及模态参数为检 测目标,进行特征分析、谱分析和时域分析，也包括含有相位信息 的全息谱诊断法和其他方法。
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。
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ຫໍສະໝຸດ Baidu5
机械振动及设备故障诊断方向
轧机主传动系统故障诊断
机械振动及设备故障诊断方向
轧机主传动系统故障诊断
R1、R4齿轮座 咬入、抛出时振动很大，稳态轧制时振动很小 水平方向振动>铅垂方向振动 上轴水平方向>下轴水平方向振动 故障：地脚螺栓预紧力不足
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齿轮座受倾翻力矩作用
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。
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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
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
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机械振动及设备故障诊断方向
•信号分析与处理软件包 •设备在线监测及故障诊断系统 •FFT—FS频谱细化技术 •轧机主传动系统故障诊断 •小波分析在故障诊断中的应用 •应用光谱、铁谱结合电谱能谱对润滑 油样进行分析 •设备状态趋势分析
近些年来，设备状态监测与故障诊断逐渐进入工程应用 阶段，技术日趋成熟，应用范围日趋广泛，成为现代设备维 护技术的一个重要组成部分。
一、实施设备状态监测与故障诊断的意义
1.机械设备维护的基本任务：对设备进行合理的技术维护、 及时发现异常和故障、适时采取检修措施以最大限度保证其 正常运行。 2.传统的机械设备维护方法——一定意义上的经验维护法 特点：具有相当的局限性，往往依靠人的眼看、耳听、手摸 等感观手段获取某种信息继而凭借过去的经验来加以判断。
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故障诊断技术分类
强度诊断：以力、应力、应变、扭矩等机械参数为检测目标。进行 冷热强度变形、结构损伤容限与寿命分析。
温度诊断：以温度、温差、温度场、热相等为检测目标。进行温度 场、温变量、红外热相识别与分析。
声学诊断：以噪声、声阻、超声、声发射等为检测目标。 电参数诊断：以电信号、功率及磁特性等为检测目标。 光学诊断：
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
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机械振动及设备故障诊断方向
FFT—FS频谱细化技术
R1减速机 转频7.13HZ，高速级齿轮啮合频率221.13HZ 故障：高速级齿轮轴线不平行，齿面严重损伤（99年已更换）
a. 功率谱图
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机械振动及设备故障诊断方向
轧机主传动系统故障诊断
b.功率谱细化图(200～230Hz)
c. 功率谱细化图(0～
用FF3T0— HzF) S频谱细化分析结果
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机械振动及设备故障诊断方向
信号分析与处理软件包
在windows或DOS环境下运行 信号采集及分析功能 时域、频域、倒频域、幅值域及其它域分析
处理功能 时移和频移功能 加窗功能（矩形窗、汉宁窗等8种窗） 信号合成与分解 低通、高通、带通、带阻四种滤波
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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
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
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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
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机械振动及设备故障诊断方向
2.1 传统维修体制中的设备维护方式： 事后维修—— 不足维修——导致严重事故 定期维修—— 过剩维修——停机停产、增加检修费
用 （大、中、小修 ） 不足维修——新故障和潜在的故障因2
第一章 概 述
2.2重要缺陷—传统的检修方式对于故障的寻找往往需
要对设备的大拆大卸才能实现，检修周期长，且检修后，设
备其他一些并无故障的零部件间的正常配合或装配关系常遭
到破坏，又往往引起新的故障或潜在的故障因素。
3.视情维修———理想的机械设备维修方式
视情维修是根据设备运行故障状态来确定维修时间、内
容和方法。亦属预防性维修，不同的是，它以设备的运行状
态监测为基础、以对故障诊断和预测结果而采取维护决策的
，因而更具有客观性、科学性。
正是由于设备状态监测和故障诊断技术的成熟和应用
，视情维修才成为可能并进入实际应用阶段，这是设备状态
监测与故障诊断技术对机械设备维护体制产生的最具有深刻
意义的影响，并成为设备维护管理工作现代化的一个重要标
志。
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二.设备故障诊断技术的分类
1.按诊断对象的类别分类
㈠.旋转机械诊断技术 ㈡.往复机械诊断技术 ㈢.工程结构诊断技术 ㈣.机械零件诊断技术 ㈤.液压设备诊断技术 ㈥.电气设备诊断技术 ㈦.生产过程综合诊断技术