故障诊断--设备工况下的信息分析研究
设备异常诊断与分析
设备异常诊断与分析设备在使用过程中，有时会出现各种异常情况，如故障、损坏、不良运行等。
对于这些异常情况，需要进行诊断与分析，以找出问题原因并解决。
一、诊断设备异常1.观察异常现象：首先要观察设备出现的异常现象，如噪音、振动、温度异常等。
通过观察可以初步判断异常类型和严重程度。
2.收集相关数据：在诊断设备异常时，需要收集相关的数据和信息，如设备运行参数、报警记录、设备使用历史等。
通过这些数据可以从不同角度分析异常原因。
3.使用工具进行分析：根据设备类型和异常情况，可以采用不同的工具进行分析。
例如，可以使用信号分析仪、红外热像仪等设备进行数据采集和分析，以获取更准确的异常信息。
4.查看设备手册和技术资料：设备的手册和技术资料通常包含了设备的结构、工作原理、维修方法等内容，可以通过查看这些资料来帮助判断设备异常的原因。
二、分析设备异常原因1.故障排除：通过诊断设备异常后，可以进行故障排除，即通过逐步排除可能原因来找出故障点。
可以采用故障树分析法、故障模式与影响分析法等方法，以帮助确定故障原因。
2.分析关键参数：设备异常常常与一些关键参数相关，如温度、电流、压力等。
通过分析关键参数的变化，可以找出异常原因。
3.专家经验和知识：设备异常分析也需要借鉴专家的经验和知识。
经验丰富的技术人员可以根据以往的类似案例，提供解决问题的思路和方法。
4.参考行业标准和规范：设备异常的分析也可以参考行业标准和规范。
行业标准和规范通常包含了设备运行的基本要求和技术规范，可以用作分析设备异常的参考依据。
三、解决设备异常问题1.修复设备故障：通过分析设备异常原因后，可以针对性地采取相应的修复措施。
这可能包括更换元件、调整参数、修复设备等。
2.改进设备设计：在解决设备异常问题的同时，也可以思考如何改进设备的设计，以提高设备的可靠性和性能。
通过改进设备设计，可以减少设备异常的发生频率。
3.优化设备维护计划：设备的维护对于预防设备异常问题非常重要。
综采工作面“三机”故障诊断系统与信息化控制技术研究及其应用
当前,智能 技 术 已 相 对 成 熟, 完 全 可 以 实 现
“有人巡视,无人值守”,目前需要观念上的突破和
２ 综采工作面自动化控制技术体系构建
在自动化开采上尚属空白,面对枣泉煤矿存在的倾
化、信息共享化、常态作业无人 (少人)化、安全
应用上的细化. 枣 泉 煤 矿 煤 层 赋 存 地 质 条 件 复 杂,
的煤岩识别、液压支架的倾斜调节、巷道的掘进和
场总线的控制技术,自动化程度较高.我国以国家
支护、辅助运输和工程方面的自动化和智能化水平
能源集团神东公司和宁夏煤业公司为代表的综采工
不高;另一方面是复杂条件下矿井生产的采掘失调
作面自动化技术研究取得了长足的进步,实现了采
矛盾 突 出, 快 速 掘 进 类 智 能 化 技 术 和 设 备 发 展
工作面输 送 设 备 的 集 中 控 制. 通 过 工 作 面 视 频 监
了依靠综采自动化技术进行煤矿开采的力度.国家
控,实现对采煤工作面的无死角监控,通过设置在
能源集团宁夏煤业公司对煤矿安全高效开采非常重
运输巷的综采自动化监控中心实现工作面三级系统
视并积极调研,旨在为煤矿开采研究一条最佳的技
的集中监测与控制,并通过工业以太网平台在地面
矿开始采用计算机技术、大功率变频牵引采煤机控
自动化采煤.澳大利亚的基于陀螺仪导向定位的自
动化采煤方法,其控制对象是 “三机”为主的全工
作面自动化控制,采用控制中心 ＋ 控制器 ＋ 工业现
的自动化生产.
备人工智 能 技 术 总 体 评 估 为 ７０％ , 综 掘 设 备 人 工
智能技术 总 体 评 估 为 ４２％ . 一 方 面 表 现 为 采 煤 机
论,以信号能量 － 相关性为评价指标,对噪声信号
设备故障诊断技术介绍
设备故障诊断技术介绍
设备故障诊断技术是一种应用于工业生产中的重要技术，它可以帮助企业提高生产效率，降低故障率，减少维修成本。
下面我们将介绍几种常见的设备故障诊断技术。
首先是传感器技术，传感器是设备故障诊断的核心部件。
通过安装各种传感器来监测设备运行状态，并将监测到的数据传输给计算机系统进行分析，可以实时监测设备是否出现异常，并及时发出报警。
传感器技术可以有效提高设备的安全性和稳定性。
其次是故障诊断软件技术，利用各种故障诊断软件可以对设备进行实时监测和分析，识别设备的故障类型和原因，并提出相应的解决方案。
这可以帮助企业及时发现设备故障，减少生产中断时间，提高生产效率。
此外，还有振动分析技术，通过安装振动传感器，监测设备的振动情况，可以判断设备是否出现故障。
振动分析技术可以帮助企业实现对设备运行状态的实时监测，大大减少了设备故障的发生。
总之，设备故障诊断技术在工业生产中起着非常重要的作用，它可以帮助企业提高生产效率，降低故障率，减少维修成本，是企业提高竞争力的重要手段之一。
随着科技的不断发展，设备故障诊断技术也会不断完善，为工业生产带来更多的便利和效益。
机械故障诊断论文
滚动轴承故障诊断分析学院名称：专业班级：学生姓名：学生学号：指导教师姓名：0引言：随着科技的发展，现代工业正逐步向生产设备大型化、复杂化、高速化和自动化方向发展，在提高生产率、降低成本、节约能源、减少废品率、保证产品质量等方面具有很大的优势。
但是，由于故障所引起的灾难性事故及其所造成的对生命与财产的损失和对环境的破坏等也是很严重的，这就使得人们对诸如航空航天器、核电站、热电厂及其他大型化工设备的可靠性、安全性提出了越来越高的要求。
除了在设计与制造阶段，通过改进可靠性设计、研究和应用新材料、新工艺以及加强生产过程中的质检控制措施提高系统的可靠性与安全性外，提高系统可靠性与安全性的另一个重要途径就是对系统的工作状态进行实时的监测与诊断，从而实现对设备的有效控制，并对灾难性故障的发生进行预警，为采取相应的补救措施提供有效的信息。
故障诊断理论就是为了满足对系统可靠性和安全性要求的提高，减少并控制灾难性事故的发生而发展起来的。
因此，故障诊断理论的发展必将促进故障监测和监控系统的快速发展与广泛应用，从而可以进一步的提高系统运行的可靠性与安全性，并由此产生巨大的经济和社会效益。
而滚动轴承是旋转机械最重要的零部件之一,也是旋转机械中的易损零件。
据统计旋转机械的故障有30%是由轴承故障引起的, 轴承的故障会导致机器剧烈振动和产生噪声, 甚至会引起设备的损坏。
因此, 对滚动轴承故障的诊断分析, 在生产实际中尤为重要。
滚动轴承诊断方法有倒频谱分析、特征参数分析法、冲击脉冲法、包络分析法、小波分析等。
振动分析是对滚动轴承进行状态监测和故障诊断的常用方法。
一般方式为：利用数据采集器在设备现场采集滚动轴承振动信号并储存，传送到计算机，利用振动分析软件进行深入分析，从而得到滚动轴承各种振动参数的准确数值，进而判断这些滚动轴承是否存在故障。
1滚动轴承的故障形式滚动轴承在正常情况下，长时间运转也会出现疲劳剥落和磨损。
而制造缺陷、对重偏差大、转子不平衡、基础松动、润滑油变质等因素会加速轴承的损坏。
生产维护的设备维修与故障诊断
生产维护的设备维修与故障诊断引言在现代工业生产中，设备维修与故障诊断是生产维护工作中非常重要的一部分。
设备维修与故障诊断的准确性和及时性直接影响到生产线的稳定运行，以及生产效率的提升。
本文将介绍设备维修与故障诊断的基本概念和流程，并讨论一些常见的设备故障及其处理方法。
设备维修与故障诊断概述设备维修与故障诊断是指对生产设备在出现故障时进行维修和诊断的工作。
其目的是尽可能快速地恢复设备的正常工作状态，减少生产线的停机时间。
设备维修与故障诊断通常包括以下几个步骤：1.问题描述：用户或操作人员将设备故障的情况描述给维修人员。
包括故障的现象、出现的时间和频率等信息。
2.故障诊断：维修人员根据问题描述，使用相应的工具和技术对设备进行诊断，找出故障的原因。
3.维修计划：维修人员根据故障诊断的结果，制定维修计划，确定需要更换的零部件和所需的时间。
4.维修操作：维修人员执行维修计划，修复设备故障。
5.验收测试：维修完成后，对设备进行功能测试，确保故障已修复，并确保设备能够正常运行。
常见的设备故障及处理方法电气故障电气故障是生产设备中常见的故障之一。
它通常表现为设备无法正常启动、电路短路或断路等现象。
处理电气故障的常见方法包括：•检查电源：检查设备的电源是否正常连接，电压是否稳定。
•检查电路连接：检查设备的电路连接是否松动、接触不良或短路等。
•更换电路元件：如果发现电路元件损坏，需要及时更换。
机械故障机械故障是生产设备中常见的故障之一。
它通常表现为设备运行不顺畅、噪音大或部件磨损等现象。
处理机械故障的常见方法包括：•润滑和清洁：对设备的机械部件进行润滑和清洁，以减少磨损和摩擦。
•检查和更换部件：定期检查设备部件的磨损程度，及时更换需要更换的部件。
•校正调整：对设备的传动系统进行校正调整，确保各个部件的协调运动。
环境故障环境故障是指由于环境因素引起的设备故障。
例如温度过高、湿度过大或灰尘过多等。
处理环境故障的常见方法包括：•调整环境条件：调整环境温度、湿度等条件，保证设备正常运行。
工程机械故障诊断技术的研究现状与发展趋势
工程机械故障诊断技术的研究现状与发展趋势简小刚张艳伟冯跃摘要：回顾了机械故瘅诊断技术的发展历史，阐述了国内外工程机械故障诊断技术的发展现状.针对目前在工程机械故瘅诊断领域中研究较多的智能故障诊断系统模型进行了分析，并指出各自的技术特点和局限性，最后指出了智能故障诊断系统今后的发展趋势.关键词：工程机械;故障诊断技术;现状与趋势Abstract: The development course of construction machinery fault diagnosis technology and its current devel-opment situation are reviewed. After having analyzed the intelligent models of fault diagnosis vsystem, the advantages and the limitation of all sorts of intelligent mode! are pointed out. In the end, the trend for the development of the construction machinery fault diagnosis technology is presented.Key words： construction machinery; fault diagnosis technology; present state and perspectives故障诊断的思想[i~6]来自于医学，正如人的疾病一样,设备由于设计、制造、安装以及使用等自然和人为的因素，会出现某种程度的"病患从理论上讲,并不存在无任何故障的机构，关键是这种故障对设备的运行性能和所期望达到的预期标准是否构成威胁，因此，故障是指设备不能按照预期的指标工作的一种状态,而故障诊断的实质则是通过了解和掌握设备的运行状态，预测设备的可靠性，确定其整体或局部运行是否正常，早期发现故障，并对其原因、部位、危险程度进行识别和评价,预测故障的发展趋势，并针对具体情况作出实施维护的决策.其诊断的一般过程如图1所示[7~1<)].由于故障发生时，常使设备的一些特征参数发生变化，如:振动、噪声、温度、压力、流量等.因而，可根据设备的性质和工作环境，选择最有可能反映故障的特征参数作为特征信号，然后选取适当的仪器对设备的适当部位进行特征信号的监测、采集并进行适当的变换处理,以便于从不同的角度(时域、频域）进行观察,以获取最直观、最有力的特征信息.然后再应用各种知识和经验，对设备状态进行识别以判断是否有故障.若有故障则给出发生故障的部位、原因、程度以及排除故障的方法和措施等信息;若无故障则要对设备出现故障的趋势作出判断，以利于设备的安全正常运作.某日，一准备评职称的客户上山找老禅师诉苦：大师，为何发篇论文这么难？自己不会写，中介还不敢信，刊物又找不到合适的，老禅师笑而不语，手沾了沾杯子里的水，在桌子上写下一行数字：271374912，客户恍然大悟，老禅师微笑道：加这个QQ，就说是我朋友，中国期刊库的哦！1故障诊断技术在国内外的发展及应用故障诊断技术是以电子信息技术为代表的高新技术发展和社会对工业生产和科技发展需求相结合的产物.它最早起源于1961年美国阿波罗计划期间由美宇航局(NASA)和美海军研究室(ONR)负责组建的美国机械故障预防小组(MFPG).随后，英国、挪威、丹麦、瑞典、日本等一些西方国家迅速开始跟进，在船舶诊断技术、声发射检测系统、轴承监测等方面取得重大进展，并在宇航、钢铁、化工、电力、铁路等部门得到广泛应用，最终由英国的R.A.Collacott博士于1978年正式提出机械故障诊断与状态监测(mechanical fault diagnosis and condition monitoring)这个新概念并为国际工程界广泛接受和传播.它的出现有着重要时代背景和内涵，主要有两个因素:一是国际社会的一些重大工程项目迫使人们认识到发展故障诊断技术的重要性和迫切性，如:美国1961年执行的具有划时代意义的阿波罗计划、原苏联切尔诺贝利核电站泄漏事故、日本1964年的新干线建设、英国1970年从节省资源和降低成本等角度出发提出的关于设备综合工程学和寿命周期研究等;再是20世纪60年代为计算机和电子技术大发展的年代，快速傅立叶变换和算法语言的出现，把信号分析技术从硬件到软件推向到一个新的水平，通过研究和发展,人们可以把机械设备的可靠性、可用性、可维修性、经济性和安全性等要求都提高到一个新的高度.经过近40年的发展和研究，故障诊断技术主要经历了三个重要的发展阶段早期主要以快速傅立叶变换、光谱分析、信号处理等技术为基础，以设备状态监测为目标，人们称之为状态监测阶段(CM); 期后随着科学技术的迅猛发展,又逐步过渡到故障诊断阶段(FD)，其特点是以故障分类、模式识别、智能化专家系统和故障树计算、模糊逻辑计算、神经网络和基因计算等为基础，以设备故障诊断为其目标;今日故障诊断技术已进人到一个全新的发展阶段，即现代化管理阶段(MM),其特点则是以优化控制、经济运行、全寿命管理、系统工程等为内容，以设备全过程经济管理为技术核心.目前，国际上除了在故障诊断理论、技术和方法等方面进行创新研究外，还在实际应用中不断开发出新的监测诊断系统和仪器设备,如:美国Bently Nevada公司开发的DM2000系统、Westinghouse公司的PDS系统、日本的MHM系统、瑞士 ABB公司的MACS系统、法国电气研究与发展部近年来发展的PSAD系统等，这些设备大多是基于网络的系统，能通过网络对多台设备同时进行在线监测和智能诊断,使得不同地区不同企业的不同部门都能同时获取设备运行状态信息，对设备进行在线监测、诊断和维护，从而极大地提高了对设备的科学管理效率.我国对故障诊断技术的研究和应用自20世纪70年代末始11 ~31，经历了起步阶段、发展阶段,现已进人了髙速发展阶段，在基于模糊理论、人工智能、灰色理论、神经网络和基因优化等先进技术和理论的智能故障诊断系统的研究和应用中均取得丰硕的成果，如由哈尔滨工业大学振动工程研究中心研制开发的"20 万kW汽轮发电机组振动监测与故障诊断系统2HX- 1",西安交通大学和兰州炼油厂开发的"髙速旋转机械的状态监测及故障诊断系统RB-20",华中理工大学开发的"汽轮发电机组诊断专家系统"，此外还有东南大学研制出的"网络化的火电机组振动监测和故障诊断系统"等，这些系统在理论和应用技术方面都已达到或接近国际先进水平.但是由于起步较晚，与国外工业先进国家相比，还存在一些差距，主要表现在传感器的性能及可靠性较差、诊断理论和机理的研究尚不很透彻、多参数综合分析诊断应用较少、故障诊断系统自身的可靠性较低等几个方面.2工程机械故障诊断技术的国内外研究现状工程机械的工况监测及故障预报、诊断是一个十分复杂而丰富的课题[1~101.自20世纪90年代以来, 以计算机、微电子、智能控制为代表的先进技术得到了飞速发展并广泛应用于工程机械领域，使得工程机械产品的性能及髙科技含量得到不断提高.计算机辅助监测、故障诊断系统在工程机械h得到了广泛应用.从简单的工况参数显示发展到故障査找提示和早期预报系统.例如：美国卡特彼勒的新型监测系统 (CMS),该系统普遍用于土石方工程机械，能准确地监测机器的各部分参数，采用声光故障报警，保存运行数据的纪录，CMS是一套密封系统,能承受高低温、湿度、振动和冲击负荷，采用真空莹光屏幕，适合野外施工作业;德国0&K公司的挖掘机卫星数据传输监控系统,应用卫星通讯技术将各台工作中的挖掘机状态信息、故障信息，由机载发射机发射到同步卫星上，再由卫星上的转发器发回管理中心,由管理中心的计算机进行分析处理，该系统给挖掘机作业生产管理、维修带来极大的方便.随着电子测量、信号处理、传感器、计算机等技术的发展，目前国内科研单位研究开发了一些针对不同应用场合的监测诊断系统.例如:浙江大学与长江挖掘机厂合作开发的智能式工况实施监控与故障诊断系统，具有汉字显示、故障自动判断、报警纪录与微机通讯等功能;葛洲坝水电工程学院开发的工程机械液压系统智能故障诊断系统HSFIDS,利用专家知识和经验，通过向用户提问的方式，髙效、迅速地帮助用户找到故障的原因、部位，并提供相应处理措施;大连理工大学以起重机为模型开发的工程机械工况测取与故障诊断系统等.工程机械设备及其故障现象本身是非常复杂的，而智能故障诊断系统由于具备模仿人的一些思维，能有效地获取、传递、处理、再生和利用诊断信息，并对复杂环境下的诊断对象进行正确的状态识别、诊断和预测，因而已成为目前工程机械故障诊断领域的主流方向.目前主要有两大类别:基于知识的智能故障诊断系统和基于神经网络的智能故障诊断系统.2.1基于知识的智能故陣诊断系统知识是智能故障诊断系统的核心，其显式表示使系统具有概念明确、适于定性分析、推理路径清晰、易于用户参与、便于解释等显著优点o存在的问题主要表现在:缺乏有效的诊断知识表达方式,不确定性推理方法,推理效率低;存在知识获取"瓶颈"、知识"窄台阶",易出现"匹配冲突"、"组合爆炸"及"无穷递归"等问题，学习能力、自适应能力差;诊断求解过程是一个在超高维空间的搜索过程，对于复杂的诊断对象，由于搜索空间大、搜索速度慢，使得在线诊断困难、实时性差o2.2基于神经网络的智能故陣诊断系统与基于知识的智能故障诊断系统相比，基于神经网络的故障诊断系统则具有如下优点:具有统一的内部知识表示形式，大量知识规则都可通过对范例的学习存储于一个相对小得多的神经网络的连接权重中，便于知识库的组织与管理，通用性强、知识容量大;便于实现知识的自动获取，能够自适应环境的变化;推理过程为并行的数值计算过程,避免了以往的"匹配冲突"、"组合爆炸"和"无穷递归"等问题,推理速度快；具有联想、记忆、类比等形象思维能力，克服了传统专家系统中存在的"知识窄台阶"等问题,可以工作于所学习过的知识以外的范围;将知识表示、存储和推理融为一体o但是，由于神经网络只是从己知样本中得到解决问题的能力，故仍存在一些局限性，表现在:①由于很难得到完整的关于对象模式的全部样本，使得应用神经网络只能是一个不断完善的过程，而网络自身对这种自我完善的调度性能较差，造成了网络对奇异模式的判断能力较差.②神经网络对结论及其过程不能作出解释，权重形式的知识表达方式难以理解, 而这对于基于结论的决策系统的可信性是必不可少的和至关重要的o③单纯对数据的应用使得神经网络方法缺乏全局观,忽视了领域专家的经验知识，不能在所有层面上进行整体分析，这是神经网络应用中的主要缺陷.3工程机械故障诊断技术的发展趋势工程机械的工况监测及故障诊断技术是以现代科学技术为先导的多学科交叉的应用性新技术⑷.20世纪90年代以来，模拟人脑物理结构和直觉联想的人工神经网络智能诊断系统如雨后春笋般地迅速发展起来，己成为国际上该领域的最新热点.从发展趋势看，当前主要的方向为:各种诊断理论与神经网络的结合、信号处理与神经网络的集成、基于知识的专家系统与神经网络诊断系统的综合及设备故庫诊断餐饞系统的微型化和"傻瓜"化o智能故障诊断是人工智能研究的一个重要内容，它与知识表示和推理方法有着密切的关系，其领域知识可用对象模型、经验规则、神经网模型、实例来表示.基于专家系统、基于模糊理论、基于人工神经网络的诊断方法各有其优势和特点，但同时它们各自也存在着局限性.为克服现有智能故障诊断方法中的不足，人们正在研究新一代的智能故障诊断系统- 3.1基于学习的智能故陣诊断系统对于智能故障诊断系统来讲，知识获取是建造智能故障诊断系统的瓶颈,尤其是知识的自动获取一直是专家系统研究中的难点.解决知识获取问题的途径是机器学习.机器学习研究的主要目标是让机器自身具有获取知识的能力，使其能在实际工作中不断总结成功和失败的经验教训,对知识库中的知识自动进行调整和修改,以丰富、完善系统的知识.机器学习是提髙故障诊断系统智能的主要途径，一旦诊断系统具有学习能力，它就能从环境的变化中学习新知识，不断实现自我完善.因而，其主要发展方向大致有以下几方面:①由基于规则的系统到基于混合模型的系统，可综合多种方法，如基于规则、基于功能和深层知识模型的方法，甚至人工神经网络等方法,以实现多形式、多深度诊断知识的推理;②由领域专家提供知识到机器学习;③由非实时诊断到实时诊断，实时诊断就是强调在线数据处理与在线诊断推理，要达到诊断的实时性，需要寻求合理的诊断方法，设计合理的诊断软件结构，实行分级进程推理，尽可能提高硬件的处理速度;④由单一推理策略到混合推理策略，知识处理系统常用的推理策略包括:数据驱动和目标驱动，前者的主要缺点是盲目推理，后者的主要缺点是盲目选择目标，有效的办法是综合二者的优点，通过数据驱动选择目标，通过目标驱动求解该目标，这就是双向混合推理策略的基本思想.3.2基于集成的詧能故陣诊断系统根据上面的分析，依靠单一智能技术的故障诊断系统都有各自的优缺点，难以满足工程机械等复杂系统诊断的全部要求，因此，将多种不同的智能技术结合起来的集成智能诊断系统是工程机械故障诊断研究的一个发展趋势.当前进行的集成主要有基于规则的专家系统与神经网络的集成、基于实例的推理(CBR) 与基于规则系统和神经网络的集成、信息融合与神经网络的集成、小波分析与神经网络的集成、模糊逻辑与神经网络和专家系统的集成等.而神经网络与专家系统集成智能故障诊断系统将是工程机械故障诊断技术的一个重要发展趋势.神经网络与专家系统的集成主要有两种策略:①将专家系统构成神经网络，把传统专家系统的基于符号的推理变成基于数值运算的推理，以提高专家系统的执行效率并利用其学习能力解决专家系统的学习问题;②将神经网络视为一类知识源的表达与处理模型，与其他知识表达模型一起去表达领域专家的知识.3.3基于网络的智能故陣诊断系统现代大规模基础设施建设是由多品种、多数量工程施工机械、施工机群协同作业的生产过程.施工企业在追求效率和施工成本的基础上，对设备运行的安全性、可靠性提出了越来越高的要求.现有工程机械故障诊断方法,比如电子监测器方式、便携式微机的形式、工程机械检测维修车方式等，虽然在一定程度上解决故障问题，但这些方式主要是针对单机,且不能实现管理者对设备状态的在线监视，现场管理者缺乏机群设备状态的第一手资料,难以实现对施工机群进行科学的管理和实时调度.因此有必要寻找一种经济、可靠、易实现的方法来实时地监测施工机械的运行状态,及时发现故障，及时处理，保证施工有效地进行.而基于网络的智能故障诊断系统则是以工程机械机群为主要研究对象，结合工程机械施工机群的施工特点和单机设备的结构特点，通过网络对施工机群实施在线状态监测与故障诊断，判断故障原因,提供维修处理意见;评定故障类型及故障严重程度，为机群设备状态分析提供依据;预测停机维修时间，为机群动态施工调度提供依据.系统的基本结构可如图2所示.4结论基于网络的集成智能故障诊断系统是一种以分布式网络技术和多媒体技术为支撑系统,以基于实例、规则和人工神经网络模型的多种故障诊断模型耦合为核心和基础，集信号测试与处理及识别诊断于一体的综合集成智能故障检测诊断系统，它非常适合处理工程机械故障诊断中由于工程机械结构的复杂性、施工载荷的不确定性、工作环境条件的恶劣性等因素所带来的负面影响,因而是工程机械故障诊断技术领域的重要发展方向.参考文献：[1] 丁玉兰,石来德.机械设备故障诊断技术[M].上海:上海科学技术出版社，1993.[2] 徐敏,黄邵毅.设备故障诊断手册[M].西安:西安交通大学出版社,1998.[3] 虞和济,陈长征，张省，等.基于神经网络的智能诊断[M〕.北京:冶金工业出版社,2000.[4] 张正松.旋转机械振动监测与故障诊断[M].北京:机械工业出版社,1991.[5] 钟秉林，黄仁.机械故障诊断学[M].北京:机械X业出版社，1997.[6] 杨叔子，丁洪,史铁林，机械设备诊断学的再探讨[J].华中理工大学学报,1991(8):1-7.[7 ] Gabor D. 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机械故障信号处理与诊断方法研究
兰州交通大学硕士学位论文摘要机械设备故障诊断中，由于机械设备本身结构复杂，加之环境噪声的干扰，导致反映设备运行状态的信息常常被强噪声淹没。
尤其是在机械设备故障早期阶段，提取微弱故障特征更加困难。
此外，故障诊断所需信号主要由布置在结构上的传感器提供，传感器如何布局对故障信号获取及诊断结果至关重要。
本文从振动信号采集和处理的角度出发，针对采集过程中测点优化以及早期微弱故障的诊断两方面展开了研究，前者以泵体测点优化布置为例，后者以轴承故障诊断为例。
主要工作如下：以获取用于故障诊断的最佳信息为目标，实现用有限数量的传感器获得大量信息的同时最大限度的降低冗余信息，采用模糊C均值聚类方法，实现传感器优化布置。
首先，对结构进行模态分析，提取模态振型；其次，根据结构各自由度在重要模态中振型的动力相似性，用模糊C均值聚类对自由度进行分类，从各聚类自由度中筛选出信息较丰富的自由度作为待选测点，基于模态置信准则(modal assurance criterion, MAC)建立目标函数，采用遗传算法进行寻优，实现传感器位置的优化；最后，由模态矩阵奇异值比、Fisher 信息准则、MAC准则三个评价准则构成综合评价指标，对不同的布置结果进行评价。
以某机车泵体为例，仿真结果表明：该方法能在获得大量反映设备运行状态信息的同时有效避免测点聚集，解决了信息冗余问题。
引入改进奇异值分解(singular value decomposition, SVD)及参数优化变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)方法，进行早期微弱故障诊断。
首先对原始故障信号进行SVD降噪、微弱故障信号分离，通过包络熵最小、峭度最大原则对其重构矩阵的秩进行优化；其次，对改进SVD降噪后所得信号进行VMD分解，将包络谱幅值峭度和峭度构成新的指标（合成峭度），通过所有本征模态分量(intrinsic mode function, IMF)的合成峭度均值最大原则对VMD的参数进行优化，获得若干IMFs；最后，根据峭度-欧氏距离指标筛选出含故障信息丰富的IMF，求取该IMF的包络谱，将幅值突出处的特征频率与理论值作对比，判断故障类型。
设备故障原因分析报告
设备故障原因分析报告1. 引言本报告旨在分析设备故障的原因，并提供解决方案，以帮助企业更好地处理设备故障问题。
设备故障是生产过程中常见的问题，对企业运营和生产效率产生负面影响。
通过深入分析故障原因，可以帮助企业采取适当的措施，预防和解决故障，提高设备可靠性和生产效率。
2. 设备故障的分类设备故障可以分为以下几类：2.1 机械故障机械故障是指设备中机械部件的损坏或磨损导致的故障。
机械故障的原因可能包括：•不合理的设备维护和保养•长时间使用导致的磨损•设备运行过程中的振动和冲击2.2 电气故障电气故障是指设备中电子元件或电路的故障。
电气故障的常见原因包括：•电路连接不良•电气元件老化•过载和短路2.3 人为操作错误人为操作错误是指使用设备时操作人员疏忽或错误操作导致的故障。
例如：•操作不当•忽视设备运行指南•操作人员技术能力不足3. 设备故障原因分析针对设备故障，我们进行了详细的原因分析，以下是我们的分析结果：3.1 机械故障原因分析在多个设备故障案例中，我们发现机械故障是最常见的故障类型。
机械故障的主要原因包括：•设备维护保养不到位：定期维护和保养对设备的正常运行至关重要。
如果设备维护不到位，机械部件容易出现磨损和故障。
•设备运行环境恶劣：一些设备在特定的运行环境下，如高温、潮湿或腐蚀性环境下容易出现机械故障。
3.2 电气故障原因分析电气故障是设备故障的另一常见原因。
电气故障的主要原因包括：•电路连接不良：电路连接不良会导致电气元件失效或短路，进而导致设备故障。
•电气元件老化：长时间使用和高温环境下的电气元件容易老化，从而增加设备故障的风险。
3.3 人为操作错误原因分析人为操作错误是设备故障的另一重要原因。
人为操作错误的主要原因包括：•操作不当：操作人员对设备的操作不熟悉或不正确，会导致设备故障或损坏。
•忽视设备运行指南：操作人员没有按照设备运行指南操作设备，也容易导致故障。
4. 解决方案根据设备故障原因的分析结果，我们提出以下解决方案：4.1 加强设备维护保养定期进行设备维护保养，包括润滑、清洁和更换易损件等工作，以减少机械故障的发生。
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故障诊断--设备工况下的信息分析研究摘要：文章阐述了机械设备工况状态信息检测与故障诊断系统中，对工况状态特征信息的分析方法--时域分析方法，频域分析方法，联合时-频分析方法等多种信号处理方法的特征分析特点及特殊信号、振动信号的分析和应用。
关键字：状态监测；故障诊断；特征分析；研究0 前言随着计算机技术、网络通信技术、智能信息技术、自动控制技术及虚拟仪器技术的发展和深化,生产设备或系统日趋复杂化、智能化、网络化和系统集成化,用户生产对设备或系统的可靠性、安全性、使用技术服务提出了更高的要求。
设备制造商在新产品的设计开发中,不仅要实现功能和性能要求,进行技术创新,而且还要对产品的生产使用过程提供现代化的设备信息技术服务，实行终生保修。
如制造业中的大型数控设备,化工企业的数字化工艺装备等是技术含量和复杂度较高产品，其在使用过程中的数字化技术服务支持和维护水平往往是产品是否具有市场竞争力的关键因素之一,这促使设备制造商或数字系统开发者由单一制造型向制造、服务型转变，对此类产品加入状态监测、故障诊断和维护功能。
设备或系统的管理、维修提出了按实际运行状态进行主动预知维修和预知管理，取代传统的按计划定期维修方式。
另外，工况监测与故障诊断技术的研究对预防事故发生，防止设备的精度下降，最大限度发挥设备运行潜力和效益具有重要的实用价值。
机械设备状态监测与故障诊断的过程可从纵向分为检测层、分析层、诊断层3个层次，如图1所示。
主要内容为：(1)根据设备的类型和工况，选择合适的传感器，测取与设备状态有关的信号；(2)从状态信号中提取与设备运行状态有关的、对状态变化最敏感的特征量(征兆)；(3)根据特征量构造判据,作为对工况状态进行分类的原则；(4)根据判据和设备的实际运行情况作出正确的判断，并进一步分析其状态及发展趋势如故障的部位、类型、原因和趋势；(5)作出评价和决策，包括控制、自诊治、调整、维修、继续监测等措施。
工况状态信号是反映设备运行状态正常与否的信号载体，能否正确选择并完整地检测到能敏感地反映设备的工况状态变化的特征信号是诊断能否可靠成功的前提。
故障诊断系统的其它环节都是建立在正确的信号检测方法之上。
对基于网络的远程监控系统,现场实时信息的自动检测、采集、存储和处理也是整个系统的基础和起点。
工况检测层的核心和主体由计算机数据采集系统构成，目前工况信息数据采集系统的结构形式主要有两种，一种是微型机算计数据采集系统，另一种是集散型数据采集系统。
分析层的主要任务是从工况状态信号中提取与设备运行状态有关的、对状态变化最敏感的特征量(征兆)，为工况状态及故障分类提供特征量并构造判据。
工况状态如机器运行中轴的偏移、轴承的磨损量、齿轮裂纹深度及扩展趋势等不可能直接从传感器拾取的信号中获取,而需借助该各种间接分析方法和数学工具才能判断设备状态正常与否。
信号的时域分析、频谱分析、振动模态分析是工况监测与故障诊断中传统的常用方法。
1 设备工况状态监测与故障诊断中的特征信息分析方法按故障诊断过程所用理论的特点可将诊断大致分为基于解析模型的诊断方法，基于信号处理的诊断方法及基于知识的诊断方法。
基于信号处理及特征提取的方法可克服不直接建立涉及诊断对象动态模型的困难，原理上又适用于线性系统和非线性系统，是一种被广泛采用的方法。
利用信号分析与处理领域的研究方法如相关分析、频谱分析、高阶统计量、传递函数分析和自回归滑动平均过程、小波变换等，对工况监测信号进行加工变换，提取出能识别设备运行状态、对故障诊断有用的特征量。
设备或系统的振动、噪音、温度、压力、流量、位移等物理量通过传感器变成电信号输入到计算机系统，这些源信号很难直接反映出信号和系统的特征，必须采用一定的方法对其进行变换和处理，获得对设备工况故障征兆敏感的特征量。
目前在工况检测和故障诊断中应用的信号处理方法有：时域分析、频域分析、联合时-频域分布、空域采样和转速跟踪及近几年来分形几何中的关联维数方法等。
在上述各种方法中，都是运用现代信号分析和数据处理方法将采样时间序列转为能够表达工况状态的特征量，通过特征分析，找到工况与特征量之间的关系，把反映故障征兆的特征信息和与故障无关的特征信息分离开。
用作特征分析的方法有：时序分析、相关分析、传送函数分析、频谱分析，例谱、包络、小包分析、时-频联合分布等方法。
理论上各种方法都可得到多个表达系统动态行为的特征量，实际具体研究和应用中，需要根据具体的监测对象，选择合适的检测信号和检测部位，提取对故障最为敏感、规律性强，状态识别时实时性强，占内存小，计算速度快的主特征量，才能使开发和研制的故障诊断系统具有针对性、准确性和实用性。
(1)信号时域分析方法可用于工况状态监测提取信号特征参数的方法有：时域分析方法——时间序列模型(ARMA模型、AR(n)模型、门限自回归模型等)，时序统计分析参数(如方差、自相关系数、偏度系数和峭度系数)等。
自适应滤波、时域平均与自相关分析是常用的几种时域消噪方法，由于在消噪的同时保留了信号的时域特征，可用于信号时域特征分析。
(2)信号频域分析方法FFT谱与AR谱是两种典型的谱分析方法。
FFT谱的幅值和相位充分反映了确定性准周期信号的各个频率组成成分，适宜于分析旋转机械(特别是大型旋转机械)的振动信号。
以FFT为基础的周期图方法是分析随机信号功率谱的常用方法，而作为现代谱分析方法代表的AR谱具有谱线光滑，谱峰尖锐、谱分析率高等优点，特别适宜于分析短序列随机信号的功率谱。
另外能反映出系统的非线性特性以及信号中的相位耦合的高阶谱，也被应用于机械状态监测。
(3)联合时-频分析方法传统的傅立叶分析只能将平稳性信号分解成单个的频率分量并建立起每一分量的相对强度而不能了解特定的频率存在的时间，不能充分描述信号的时变特性。
工况状态信号既包含平稳和缓变成分又有突变成分，需要用时变频率的观点了解各频谱能量随时间变化的规律。
短时功率谱分析和小波分析方法突出了信号的局部特征，已在工况监测和故障诊断中得到了一定的应用，如应用短时功率谱分析滚动轴承和齿轮的故障信号，用小波技术分析切削颤振和齿轮箱故障。
其它新的信号处理方法不断被用于工况监测研究，促进了故障诊断技术的发展。
如量子物理学家Wigner和Ville将量子力学中相干状态的数学方法和解析信号的概念引入时频分析并首次提出了Wigner-Ville时-频分布，据有关文献介绍该分析方法已用于工况中的高信噪比信号分析。
2 特殊信号的分析与处理机械的运行过程属随机过程，在其运行过程的监测信号中，存在大量突变和时变性特殊随机信号，如齿轮折断、气流冲击、钢丝断裂、启动停车、机床切削颤振等以及机械系统的爬行、死区、间隙，变速运动等非线性动态响应信号具有不连续性和时变性，用传统的信号分析方法进行全局处理仅能得出时域和频域的平均结果，无法有效地反映信号本质的局部特征，对反映这类局部瞬时工况特征信号的分析和处理方法的研究，对更清晰的揭示设备运行状态、实现故障特征的精细分析具有重要的现实意义和理论价值。
近年来随着信号分析技术研究的发展，如:短时傅立叶变换、基于图像处理技术的短时功率谱分析、Wigner -Ville 时频分布、小波分析等时频分析方法已用于此类信号的分析中。
小波变换具有同时进行时域和频域分析的特性，在信号的高频段具有高的时间分辨率和低的频率分辨率，在低频段具有较低的时间分辨率和较高的频率分辨率。
小波变换的变精度特性使其有足够的时间分辨率对信号中的短时高频率成分进行分析，又有一定的频率分辨率对信号中的低频缓变趋势进行估计。
因此，基于小波和小波包分解的信号分析在故障诊断中的应用成为当前的热点和主流方向之一。
并且在齿轮箱故障诊断、切削过程颤振分析等方面取得了一定的成效。
旋转机械的升速降速及小幅度变速过程的响应振动信号属弱调幅调频时变信号,在状态分析前需做特殊的预处理，离散频谱多点平均幅值修正法能精确计算出频率微弱波动信号的幅值,近似计算出幅值和频率均微弱波动信号的平均幅值。
它和转速跟踪分析法是两种各具特色的有效处理方法。
3 机械振动信号分析机械振动可表示为：旋转机械的振动过程是一个以周期振动为主导的随机过程,A、ω、φ都是随机变化的参数。
工程中最具代表性的随机过程也是振动现象。
统计表明，因振动产生的机械故障率高达60%，一般情况下，即使最精密的机器，振动和噪声的增加，也必是由故障引起的。
因此，振动信号常作为机械工况运行状态监测的首选信号。
对振动和噪声信号的采样时间序列样本,进行变换与处理，提取其时域、频域、倒频域中的特征量，为分析设备工况和故障提供信息。
机器状态的变化，将导致检测信号特征的不同，同一种失效也可用多种特征量来判断。
如短时功率谱、倒谱分析、小波分析滚动轴承、齿轮局部裂痕、齿面局部损坏等。
针对旋转机械特点经常采用图形分析法，如波特图、极坐标图、轴心位置图、轴心轨迹图。
4 结束语近年来，随着世界经济全球化进程和Internet技术的发展，Internet与Intranet及现场总线、智能仪器在企业的广泛应用，监测与诊断由单机现场诊断向网络化远程诊断方式发展，网络化虚拟仪器为远程诊断提供了分析工具同时。
未来基于网络技术支撑的企业动态联盟-虚拟企业全球制造化模式的建立，使生产设备或系统的异地远程在线监视，远程故障诊断成为十分重要的应用研究课题，网络诊断系统可采用分布式监测结构，提供多级技术服务，远程客户端通过浏览器共享设备状态信息，如对大型、复杂设备的异地远程监视和管理、监视、维护指导，故障特征分析、远程操作与调试，远程故障诊断的实现，对技术薄弱地区的工业和生产发展也将产生重大意义。
参考文献[1]钟秉林,黄仁主编.机械故障诊断学.北京:机械工业出版.1997.12[2]卢文祥,杜润生.工程测试与信息处理.武汉:华中理工大学出版社.1992.12[3]朱利民.旋转机械工况监视与故障诊断中若干信号处理方法的研究.东南大学博士文,2000[4]余成波,刘杰,陶艳红.基于INTERNET的设备远程监控技术的研究.信息与控制,2002(6):236～ 240。