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《机械设备故障诊断技术》(设备故障诊断)
机械设备故障诊断技术
1.1.1 设备故障诊断的含义和特性
2. 设备故障诊断的特性
（1）多样性
化工过程装置 静设备：如换热器、传质容器、反应器、变换器、塔设备等 动设备：如旋转机器和往复机器等 设备结构不同，工艺参数各异，制造安装差异 使用环境不同，产生各种故障
如离心式、轴流式压缩机、烟气轮机：
工艺气体粉料（催化剂），转子不平衡、振动、摩擦、磨损故障
3.7 高速旋转机械不稳定自激振动故障的分析方法
4 往复式压缩机的故障分析和管道振动 4.1 往复式压缩机的故障类型与故障原因； 4.2 示功图及阀片运动规律的测量与故障分析
4.3 压缩机的气流压力脉动与管道振动
5 齿轮故障诊断 5.1 齿轮常见故障；
5.2 齿轮故障振动的诊断；
5.3 齿轮故障噪声的诊断
机械设ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ故障诊断技术
1.1.1 设备故障诊断的含义和特性
1. 设备故障诊断的含义 应用现代测试技术、诊断理论方法 识别诊断设备故障机理、原因、部位和程度 根据诊断结论，确定设备维修方案和防范措施
设备故障：设备丧失工作效能程度，设备丧失规定性能状态
诊 断：用测试分析技术和故障识别方法
确定故障性质、程度、类别和部位，研究故障机理的学科
1.2 设备故障的类型和状态监测技术
2 故障诊断的信号处理方法 2.1 信号处理基础知识； 2.2 旋转机械常用的振动信号处理图形； 2.3 信号的时频分析
3 旋转机械故障诊断 3.1 转子不平衡故障诊断；3.2 转子不对中故障诊断；3.3 滑动轴承故障诊断
3.4 转子摩擦故障诊断； 3.5 浮动环密封故障诊断；3.6 叶片式机器中流体激振故障诊断
机械设备故障诊断技术
机械故障诊断学 PPT
• 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。
2. 设备维修制度的改革
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预防维修制度--PM（Preventive Maintenance）又称以时间为 基础的维修制度TBM（Time Based Maintenance）或计划维修制度
电等效应。被测信号量的微小变化都将
转换成电信号。 化学传感器包括那些以
化学吸附、电化学反应等现象为因果关
系的传感器，被测信号量的微小变化也
将转换成电信号
2）信号处理 排除干扰，提取最能反映设备状态的特征
参数的过程
最基本方法：时域分析法和频域分析法。
处理方法很多，各种滤波、包络线分析、
混沌、自适应等，可研究空间大
• 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。
• 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：船舰诊断技术。
• 日本：70年代起步，在民用工业（钢铁、化工、铁道等） 有优势。
常用仪器分3类：
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。
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
2. 设备维修制度的改革
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预防维修制度--PM（Preventive Maintenance）又称以时间为 基础的维修制度TBM（Time Based Maintenance）或计划维修制度
电等效应。被测信号量的微小变化都将
转换成电信号。 化学传感器包括那些以
化学吸附、电化学反应等现象为因果关
系的传感器，被测信号量的微小变化也
将转换成电信号
2）信号处理 排除干扰，提取最能反映设备状态的特征
参数的过程
最基本方法：时域分析法和频域分析法。
处理方法很多，各种滤波、包络线分析、
混沌、自适应等，可研究空间大
• 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。
• 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：船舰诊断技术。
• 日本：70年代起步，在民用工业（钢铁、化工、铁道等） 有优势。
常用仪器分3类：
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。
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
机械故障诊断学 ppt课件
2、能及时地、正确地对各种异常状态或故障状态作 出诊断，预防或消除故障，对设备的运行进行必要的指 导，提高设备运行的可靠性、安全性和有效性，以期把 故障损失降低到最低水平；
3、通过检测监视故障分析性能评估等，为设备结构 修改优化设计合理制造及生产过程提供数据和信息。
ppt课件
27
机械故障诊断学的研究研究范畴
简单而言，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。
功能失效，机械设备基本功能不能保证；
设备偏离正常功能
ppt课件
4
故障诊断的基础是建立在能量耗散原理上的。所有设 备的作用都是能量转换与传递，设备状态愈好，转换与传递 过程中的附加能量损耗愈小。例如机械设备，其传递的能量 是以力、速度两个主要物理参数来表征，附加能量损耗主要 通过温度及振动参数表现。随着设备劣化程度加大，附加能 量损耗也增大。因此，监测附加能量损耗的变化，可以了解 设备劣化程度。
最低的阶段。机器处良好
R
状态。
黄区(Y)——包括浴盆曲线Ⅲ
区的初始阶段，故障率已
Y
有抬高的趋势。机器处警
戒状态。
红区(R)——包括浴盆曲线Ⅲ
G
区故障率已大幅度上升的
阶段。机器处严重或危险
状态。
图1-2劣化曲线
ppt课件
11
ppt课件
12
ppt课件
13
所谓技术诊断，从广义而言，就是对系统的运行状态做出判
ppt课件
25
2. 机械故障诊断学的研究目的与研究范畴
研究故障诊断技术目的 就是提高设备效率、运行可靠性，延长使用寿
命，降低设备全寿命周期费用；分析故障形成原因， 以防患于未然。
3、通过检测监视故障分析性能评估等，为设备结构 修改优化设计合理制造及生产过程提供数据和信息。
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27
机械故障诊断学的研究研究范畴
简单而言，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。
功能失效，机械设备基本功能不能保证；
设备偏离正常功能
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4
故障诊断的基础是建立在能量耗散原理上的。所有设 备的作用都是能量转换与传递，设备状态愈好，转换与传递 过程中的附加能量损耗愈小。例如机械设备，其传递的能量 是以力、速度两个主要物理参数来表征，附加能量损耗主要 通过温度及振动参数表现。随着设备劣化程度加大，附加能 量损耗也增大。因此，监测附加能量损耗的变化，可以了解 设备劣化程度。
最低的阶段。机器处良好
R
状态。
黄区(Y)——包括浴盆曲线Ⅲ
区的初始阶段，故障率已
Y
有抬高的趋势。机器处警
戒状态。
红区(R)——包括浴盆曲线Ⅲ
G
区故障率已大幅度上升的
阶段。机器处严重或危险
状态。
图1-2劣化曲线
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13
所谓技术诊断，从广义而言，就是对系统的运行状态做出判
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2. 机械故障诊断学的研究目的与研究范畴
研究故障诊断技术目的 就是提高设备效率、运行可靠性，延长使用寿
命，降低设备全寿命周期费用；分析故障形成原因， 以防患于未然。
机械故障诊断PPT课件
23
2 红外诊断应用之一——温度检测
3、磨削温度检测
降低。 磨削火花温度的变化规律和磨削温区温度的变化规律
是一致的。因此，可用红外测温仪测得的信号对磨削温度和工作表面质量进行在线控制。
24
2 红外诊断应用之一——温度检测
4、火车车轴箱不停车温度检测
可利用红外测温仪，放置在铁路两侧，当火车通车时，车轴的轴箱逐个扫过探测器的 现场，每个车轴箱依次给探测器一次红外辐射，使之产生电脉冲，如果某一轴箱温度过高。 就可以判断脉冲对应位置的车轴箱发生了故障，然后进行相应的检查，防止出现重大事故。
由于红外探测器使敏感元件的温度升高过程比较慢，所以探测器的响应时间比 较长。
光子探测器是一种半导体器件，当光子投射到这类半导体材料上时，电子 空穴对便分离，产生电信号，其对红外辐射响应时间短。缺点是光谱的响应范 围有限。
19
1 基本原理
3、红外成像 红外成像可分为主动式和被动式两种。 主动式红外成像是用一红外辐射源照射物体，利用被反射的红外辐射摄取物
体的像，如图9-5所示。 被动式红外成像是利用物体自身发射的红外辐射摄取物体的象。通常，被动
式称为热象。热象仪的原理如图9-6所示。
20
1 基本原理
21
2 红外诊断应用之一——温度检测
红外测温仪的原理如图9-9所示。
1、机床主轴箱温升对热变形影响的检测
22
2 红外诊断应用之一——温度检测
2、金属胶接结构特性检测
第八章 超声与声发射检测技术
1. 超声技术的原理 弹性波：依靠弹性介质中的质点传播的机械振动； 次声波：（f<16~20HZ）
超声波：（f=2x10 4 ~10 6 HZ ）
纵波：质点振动的方向和弹性波传播的方向相同的弹性波 可以在固体、液体、气体中传播
2 红外诊断应用之一——温度检测
3、磨削温度检测
降低。 磨削火花温度的变化规律和磨削温区温度的变化规律
是一致的。因此，可用红外测温仪测得的信号对磨削温度和工作表面质量进行在线控制。
24
2 红外诊断应用之一——温度检测
4、火车车轴箱不停车温度检测
可利用红外测温仪，放置在铁路两侧，当火车通车时，车轴的轴箱逐个扫过探测器的 现场，每个车轴箱依次给探测器一次红外辐射，使之产生电脉冲，如果某一轴箱温度过高。 就可以判断脉冲对应位置的车轴箱发生了故障，然后进行相应的检查，防止出现重大事故。
由于红外探测器使敏感元件的温度升高过程比较慢，所以探测器的响应时间比 较长。
光子探测器是一种半导体器件，当光子投射到这类半导体材料上时，电子 空穴对便分离，产生电信号，其对红外辐射响应时间短。缺点是光谱的响应范 围有限。
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1 基本原理
3、红外成像 红外成像可分为主动式和被动式两种。 主动式红外成像是用一红外辐射源照射物体，利用被反射的红外辐射摄取物
体的像，如图9-5所示。 被动式红外成像是利用物体自身发射的红外辐射摄取物体的象。通常，被动
式称为热象。热象仪的原理如图9-6所示。
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1 基本原理
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2 红外诊断应用之一——温度检测
红外测温仪的原理如图9-9所示。
1、机床主轴箱温升对热变形影响的检测
22
2 红外诊断应用之一——温度检测
2、金属胶接结构特性检测
第八章 超声与声发射检测技术
1. 超声技术的原理 弹性波：依靠弹性介质中的质点传播的机械振动； 次声波：（f<16~20HZ）
超声波：（f=2x10 4 ~10 6 HZ ）
纵波：质点振动的方向和弹性波传播的方向相同的弹性波 可以在固体、液体、气体中传播
机械故障诊断理论与方法(教学1.01)ppt课件
四、机械故障诊断的发展趋势
• 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、新方法 –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
4. 按诊规工况诊断：在机械的正常运行条件下进行的一种故障诊 断方式；
(2)特殊工况诊断：对某些机械，需为其创造特殊的工作条件才 能对其进行诊断。如动力机组的升降速过程诊断。
二、机械故障诊断及其分类
5. 按功能分
(1) 简易诊断：对机械系统的状态作出相对粗略的判断。 一般只回答“正常与否”、“有无故障”等问题，而不 分析故障原因、故障部位及故障程度等。又称“状态监 测”。 (2) 精密诊断：是在简易诊断基础上更为细致的一种诊断 过程，它不仅要回答“正常与否”、“有无故障”的问 题，而且还要详细地分析出故障原因、故障部位、故障 程度及其发展趋势等一系列的问题。又称“故障诊断”。
(2) 运行诊断：即对服役中的机械系统进行的诊断。
2. 按方式分
(1) 在线监测：就是连续地对服役中的机械系统进行 监测，测试传感器及二次仪表等安装在设备现场， 随机械系统一起工作。
(2) 巡回检测：就是每隔一定的时间对服役中的机械 系统进行检查和诊断；
二、机械故障诊断及其分类
3. 按提取信息的方式分
3. 按其发生的快慢分
(1) 突发性故障：不能靠早期测试探测出来的一类故 障。即此类故障是不可预测的，对这类故障只能 进行预防
(2) 渐发性故障：故障的发展有一个过程，因而可对 其进行预测和监视，如疲劳裂纹的产生和扩展。
机械故障诊断技术_绪论19页PPT
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
机械故障诊断技术_绪论
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
பைடு நூலகம்
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。