机械故障诊断学第1章PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
12
2. 计算机辅助监测、诊断方案
13
§1-4 故障诊断与产品可靠性及维修性的关系 1. 产品可靠性与故障诊断的关系
可靠度：产品无故障概率，可靠度函数 R（t） 故障概率：F（t）
F (t) P (t T )
T
F (t ) 0 f (t ) dt
R (t) 1 F (t) t 连续工作时间 T 某一额定时间 f (t ) 概率密度函数
振动噪声监测、压力脉冲法、超声波监测、温 度监测、效率监测。
发动机、涡轮机、液压马达。
振动噪声监测、气流轨迹分析、效率测定、气 体分析、压力脉冲法。
机床、剪切机、焊接设备。
振动噪声监测、负载电流测定、火花检测法。
压力容器、结构件、管道系统。
声发射技术、X 射线探伤、超声探伤、阻抗法、 红外热像技术、腐蚀监测。
8
• 美国：1967年成立美国机械故障预防小组，在航空、航
天、军事、核能等尖端部门目前处于领先地位。
• 英国：70年代初成立机器保健与状态监测协会，在摩擦、
磨损、汽车、飞机发动机监测与诊断具有领先地位。
• 欧洲一些国家：
瑞典SPM公司--轴承监测技术，AGEMA公司--红外热像技术； 丹麦B&K公司--振动、噪声监测技术；挪威--舰船诊断技术。
电机、电缆、变压器。
振动噪声监测、电流分析法，绝缘诊断法、整 流监测法、气相分析。
电机控制系统、液压控制系统、检测系 卡尔曼滤波法、传递函数法、系统辩识法、统
统。
计控制理论、可变量解析法。
大型机械设备系统
综合上述各种方法
11
§1-3 计算机辅助监视诊断系统的主要环节 及诊断策略 1. 工况监测与故障诊断系统的主要环节
是了解、掌握设备在使用中的状态，确定其整体或局部是否正
常，早期发现故障及其原因，并预报故障发展趋势的技术。
5
5. 故障诊断基本内容：
①设备运行状态的监测— 利用监测信息，判断是否正常？发现故障苗头；
②设备运行状态的趋势预报— 利用运行状态的发展趋势，预知设备的劣化速度， 为生产安排、维修计划做准备。
14
2.产品可维修性与故障诊断的关系
可靠性: 产品是否经久耐用
可维修性: 产品发生故障后是否容易诊断和修复
利用率: 可修复产品在某一时间内,能维持其规定 功能的属性
A tn,o tn,o tw
t n ,o ——平均无故障正常工作时间
t w ——停机维修时间
预知维修的意义: 状态维修
15
2. 设备维修制度的改革
• 日本：70年代起步，在民用工业（钢铁、化工、铁道等）
有优势。
• 中国：1979年第一次办学习班，80年代初开始，目前在
石化、冶金、电力等行业应用较好，在其它领域逐步展开。
9
三种层次的监测方法：
1. 以监测仪表为主体的监测装置：如Bently序列、Philips序列等，由传 感器和指示仪表构成，主要用于监测振动。缺点：幅值监测不能动态过程 特征；强烈振动前，故障征兆不明显；仪表无分析功能，靠人工经验判断。
设备状态监测 与故障诊断
2008级硕士研究生课程 2009年2月27日 李群明
1
参考教材
• 钟秉林,黄仁,机械故障诊断学(第3版),北京:机械工业出版 社,2007;(第1版,1997)
• 陈长征,胡立新等,设备振动分析与故障诊断技术,科学出版 社,2007
• 杨国安,机械设备故障诊断实用技术,中国石化出版社,2007 • 屈梁生, 机械故障的全息诊断原理,科学出版社, 2007 • 杨志伊,郑文,设备状态监测与故障诊断,中国计划出版社,
3
4
§1-1 故障诊断的意义、内容、方法 1. 故障诊断的意义：
保障生产安全、改革设备维修制度、提高生产率。
2.故障的含义：
•设备在规定时间、规定条件下丧失规定功能的状况 •机械系统偏离功能；功能失效。
3.状态监测：
对设备的运动状况进行日常的、连续的、规范的工作状态的 检查和测量
Байду номын сангаас
4.故障诊断技术：
军械装备，矿山机械、选矿机械、旋转机械等。 7
§1-2 故障诊断技术的发展
总体：
①第二次世界大战中，认识到这种技术的重要性； ②第二次世界大战后，因对应技术未发展而发展 不快； ③60年代后，电子技术、计算机技术发展、 1965年FFT方法和对应的数字信号处理和分析技 术的发展为设备诊断技术奠定了技术基础。
2006 • 张来斌等,机械设备故障诊断技术及方法,石油工业出版社,
2000 • 张安华,机电设备状态监测与故障诊断技术,西北工业大学
出版社, 1995
2
第1章 绪 论
§1-1 故障诊断的意义、内容、方法 §1-2 故障诊断技术的发展 §1-3 计算机辅助监视诊断系统 的主要环节及诊断策略 §1-4 故障诊断与机械 系统可靠性及维修性的 关系
①事后维修制度 --POM(Postmortem Maintenance )早期维修制度。特点： 不坏不修，应用于小型设备。
2. 监测仪表配备软硬件装置：由传感器+频谱分析仪构成，具有频谱分析、 谱阵图、波特图、轴心轨迹图等功能。缺点：不能自动判断，诊断依赖于 领域专家；不能预防突发性故障；大型设备结构复杂，故障与征兆无一一 对应关系，难免误诊断。
3. 计算机辅助监测与诊断系统：由传感器+接口装置+计算机（含人工智 能技术）组成。可实时监测和自动诊断，是机械工况监测与故障诊断的主 要发展领域。（目前无商品供应，但国内外有这种系统的开发与应用）
③故障类型、程度、部位和原因的确定— 为诊断决策提供依据。
6
6. 故障诊断方法：
①按诊断环境分类：离线与在线诊断； ②按监测手段分类：振动监测诊断法、噪声监测诊断 法、温度监测诊断法、声发射监测诊断法、压力监测 诊断法、油液监测诊断法、金相分析诊断法等； ③按诊断方法、原理分类： 频域诊断法、时域诊断法、统计分析法、信息理论分 析法、模式识别法、人工神经网络、专家系统等等； ④按诊断对象分类：
10
一些诊断技术极其应用范围：（见下表）
类别 机械零件 传动系统 流体机械
动力机械 加工机械 静态机械
电机电器
控制系统 大型整机
主要诊断对象
诊断技术举例
滑动轴承、滚动轴承、齿轮
振动噪声监测、电阻法、温度监测、油液分析。
传动轴系、高速旋转件、轮轴。
振动噪声监测、声发射技术、模态分析。
水泵、泵油缸、阀、空压机、风机。
2. 计算机辅助监测、诊断方案
13
§1-4 故障诊断与产品可靠性及维修性的关系 1. 产品可靠性与故障诊断的关系
可靠度：产品无故障概率，可靠度函数 R（t） 故障概率：F（t）
F (t) P (t T )
T
F (t ) 0 f (t ) dt
R (t) 1 F (t) t 连续工作时间 T 某一额定时间 f (t ) 概率密度函数
振动噪声监测、压力脉冲法、超声波监测、温 度监测、效率监测。
发动机、涡轮机、液压马达。
振动噪声监测、气流轨迹分析、效率测定、气 体分析、压力脉冲法。
机床、剪切机、焊接设备。
振动噪声监测、负载电流测定、火花检测法。
压力容器、结构件、管道系统。
声发射技术、X 射线探伤、超声探伤、阻抗法、 红外热像技术、腐蚀监测。
8
• 美国：1967年成立美国机械故障预防小组，在航空、航
天、军事、核能等尖端部门目前处于领先地位。
• 英国：70年代初成立机器保健与状态监测协会，在摩擦、
磨损、汽车、飞机发动机监测与诊断具有领先地位。
• 欧洲一些国家：
瑞典SPM公司--轴承监测技术，AGEMA公司--红外热像技术； 丹麦B&K公司--振动、噪声监测技术；挪威--舰船诊断技术。
电机、电缆、变压器。
振动噪声监测、电流分析法，绝缘诊断法、整 流监测法、气相分析。
电机控制系统、液压控制系统、检测系 卡尔曼滤波法、传递函数法、系统辩识法、统
统。
计控制理论、可变量解析法。
大型机械设备系统
综合上述各种方法
11
§1-3 计算机辅助监视诊断系统的主要环节 及诊断策略 1. 工况监测与故障诊断系统的主要环节
是了解、掌握设备在使用中的状态，确定其整体或局部是否正
常，早期发现故障及其原因，并预报故障发展趋势的技术。
5
5. 故障诊断基本内容：
①设备运行状态的监测— 利用监测信息，判断是否正常？发现故障苗头；
②设备运行状态的趋势预报— 利用运行状态的发展趋势，预知设备的劣化速度， 为生产安排、维修计划做准备。
14
2.产品可维修性与故障诊断的关系
可靠性: 产品是否经久耐用
可维修性: 产品发生故障后是否容易诊断和修复
利用率: 可修复产品在某一时间内,能维持其规定 功能的属性
A tn,o tn,o tw
t n ,o ——平均无故障正常工作时间
t w ——停机维修时间
预知维修的意义: 状态维修
15
2. 设备维修制度的改革
• 日本：70年代起步，在民用工业（钢铁、化工、铁道等）
有优势。
• 中国：1979年第一次办学习班，80年代初开始，目前在
石化、冶金、电力等行业应用较好，在其它领域逐步展开。
9
三种层次的监测方法：
1. 以监测仪表为主体的监测装置：如Bently序列、Philips序列等，由传 感器和指示仪表构成，主要用于监测振动。缺点：幅值监测不能动态过程 特征；强烈振动前，故障征兆不明显；仪表无分析功能，靠人工经验判断。
设备状态监测 与故障诊断
2008级硕士研究生课程 2009年2月27日 李群明
1
参考教材
• 钟秉林,黄仁,机械故障诊断学(第3版),北京:机械工业出版 社,2007;(第1版,1997)
• 陈长征,胡立新等,设备振动分析与故障诊断技术,科学出版 社,2007
• 杨国安,机械设备故障诊断实用技术,中国石化出版社,2007 • 屈梁生, 机械故障的全息诊断原理,科学出版社, 2007 • 杨志伊,郑文,设备状态监测与故障诊断,中国计划出版社,
3
4
§1-1 故障诊断的意义、内容、方法 1. 故障诊断的意义：
保障生产安全、改革设备维修制度、提高生产率。
2.故障的含义：
•设备在规定时间、规定条件下丧失规定功能的状况 •机械系统偏离功能；功能失效。
3.状态监测：
对设备的运动状况进行日常的、连续的、规范的工作状态的 检查和测量
Байду номын сангаас
4.故障诊断技术：
军械装备，矿山机械、选矿机械、旋转机械等。 7
§1-2 故障诊断技术的发展
总体：
①第二次世界大战中，认识到这种技术的重要性； ②第二次世界大战后，因对应技术未发展而发展 不快； ③60年代后，电子技术、计算机技术发展、 1965年FFT方法和对应的数字信号处理和分析技 术的发展为设备诊断技术奠定了技术基础。
2006 • 张来斌等,机械设备故障诊断技术及方法,石油工业出版社,
2000 • 张安华,机电设备状态监测与故障诊断技术,西北工业大学
出版社, 1995
2
第1章 绪 论
§1-1 故障诊断的意义、内容、方法 §1-2 故障诊断技术的发展 §1-3 计算机辅助监视诊断系统 的主要环节及诊断策略 §1-4 故障诊断与机械 系统可靠性及维修性的 关系
①事后维修制度 --POM(Postmortem Maintenance )早期维修制度。特点： 不坏不修，应用于小型设备。
2. 监测仪表配备软硬件装置：由传感器+频谱分析仪构成，具有频谱分析、 谱阵图、波特图、轴心轨迹图等功能。缺点：不能自动判断，诊断依赖于 领域专家；不能预防突发性故障；大型设备结构复杂，故障与征兆无一一 对应关系，难免误诊断。
3. 计算机辅助监测与诊断系统：由传感器+接口装置+计算机（含人工智 能技术）组成。可实时监测和自动诊断，是机械工况监测与故障诊断的主 要发展领域。（目前无商品供应，但国内外有这种系统的开发与应用）
③故障类型、程度、部位和原因的确定— 为诊断决策提供依据。
6
6. 故障诊断方法：
①按诊断环境分类：离线与在线诊断； ②按监测手段分类：振动监测诊断法、噪声监测诊断 法、温度监测诊断法、声发射监测诊断法、压力监测 诊断法、油液监测诊断法、金相分析诊断法等； ③按诊断方法、原理分类： 频域诊断法、时域诊断法、统计分析法、信息理论分 析法、模式识别法、人工神经网络、专家系统等等； ④按诊断对象分类：
10
一些诊断技术极其应用范围：（见下表）
类别 机械零件 传动系统 流体机械
动力机械 加工机械 静态机械
电机电器
控制系统 大型整机
主要诊断对象
诊断技术举例
滑动轴承、滚动轴承、齿轮
振动噪声监测、电阻法、温度监测、油液分析。
传动轴系、高速旋转件、轮轴。
振动噪声监测、声发射技术、模态分析。
水泵、泵油缸、阀、空压机、风机。