振动分析仪之设备状态监测与故障诊断的三个阶段
设备状态监测及故障诊断综述
设备状态监测与故障诊断综述：摘要从设备管理的角度，介绍了典型的设备状态监测与故障诊断的诊断理论、技术手段和具体方法。
首先对设备状态监测与故障诊断的意义、开展，根底理论和现状进展了介绍，阐述了设备状态监测、故障诊断与设备管理的关系。
进而对振动监测、温度检测、无损检测等根本监测手段的原理及诊断方法。
关键字：状态监测；故障诊断；振动；设备1设备状态监测和故障诊断概述1.1设备状态监测和故障诊断的意义和开展历史1.1.1设备故障及故障诊断的意义随着现代化工业的开展，设备能否平安可靠地以最正确状态运行，对于确保产品质量、提高企业生产能力、保障平安生产都具有十分重要的意义。
设备的故障就是指设备在规定时间内、规定条件下丧失规定功能的状况，通常这种故障是从*一零部件的失效引起的。
设备的故障诊断则是发现并确定故障的部位和性质。
寻找故障的起因，预报故障的趋势并提出相应的对策。
1.1.2 设备故障诊断技术开展历史设备故障诊断技术的开展是与设备的维修方式严密相连的。
可以将故障诊断技术按测试手段分为六个阶段，即感官诊断、简易诊断、综合诊断、在线监测、精细诊断和远程监测。
从时间考察，故障诊断技术大致可以分为20世纪60年代以前、60年代到80年代和80年代以后几个阶段。
1.2现代设备故障诊断技术在故障诊断学建立之前，传统的故障诊断方法主要是依靠经历的积累。
将反映设备故障的特殊信号，从信息论角度出发对其进展分析，是现代设备故障诊断技术的特点。
可以分为统计诊断、逻辑诊断、模糊诊断。
其中有几种方法做简单的介绍。
贝叶斯法,此方法是基于概率统计的推理方法，以概率密度函数为根底，综合设备的故障信息来描述设备的运行状态，进展故障分析。
此外还有最大似然法、时间序列、法灰色系统法和故障树分析法。
故障树分析法模型是一个基于被诊断对象构造、功能特性的行为模型，是一种定性的因果模型。
1.3基于知识的故障诊断方法基于知识的故障诊断方法，不需要待测对象准确的数学模型，而且具有智能特性。
设备状态监测与故障诊断
1.设备监测目的意义保障设备安全，防止突发故障。
保障设备精度，提高产品质量和经济效益。
推进设计理念和维修制度的革新。
避免设备事故、人员伤亡、环境污染。
维护社会稳定。
2.故障分类按故障对机械工作能力的影响分类：完全性故障局部性故障按故障发生速度及演变过程分类：突发性故障渐进性故障按其发生的原因分类：磨损性故障错用性故障先天性故障按造成的后果分类：危害性故障安全性故障3.故障规律浴盆曲线：磨合期，正常使用期，耗损期4.故障发生的原因宏观上分析1.设计错误2 原材料缺陷3 制造过程的缺陷4 运转缺陷微观上分析：疲劳，磨损，断裂，腐蚀5.零件磨损的一般规律磨合阶段，正常磨损阶段，急剧磨损阶段6.零件变形失效塑性变形失效，弹性变形失效，蠕变变形失效，翘曲变形失效7.断裂失效塑性断裂，脆性断裂8.状态监测与故障诊断的技术方法1.振动、噪声诊断技术2. 油液分析技术3. 温度检测技术4. 无损检测技术9.振动的危害降低机器及仪表的精度,引起机械设备及土木结构的破坏10.机械振动的分类按振动系统本身的特点分类: 离散系统连续系统按振动系统所受的激励类型分类: 自由振动强迫振动自激振动参数振动按系统的响应（振动规律）分类: 确定性振动随机振动按描述系统运动的微分方程分类:线性振动非线性振动11.机械振动要研究的内容和步骤1. 建立物理力学模型2.建立数学模型3.方程的求解4.结果的阐述12. 随机振动非确定而又具有统计规律，它们的规律不能用时间的确定性函数来描述，但又具有一定的统计规律性。
平稳随机过程与各态历经过程13. 自相关函数∑=∞→+=+nk k k Tx t x t x n t t R 11111)()(1),(lim ττ同一点不同的两个时间函数乘积称为随机过程 X(t)于时刻 t 1与 t 1+ τ的自相关函数。
它是时差 的函数，在一般情况下，它也依赖于采样时刻 t 1，反映这两个时刻的随机变量的X k （t 1）与X （t1+τ）统计联系。
振动故障诊断的意义 (DEMO)
机械故障诊断意义及技术基础设备状态监测与故障诊断技术是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态，确定其整体或局部正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。
通俗地讲，它是一种给设备“看病“的技术。
这里所说的”设备”是广泛意义上的设备，不仅包括各类运转的机器，还包括管道、阀门、工业炉等静态设备以及电气设备。
一台设备从设计、制造到安装、运行、维护、检修有许多环节，任何环节的偏差都会造成设备性能劣化或故障。
同时，运行过程中设备处于各种各样的条件下，其内部必然会受到力、热、摩擦等多种物理、化学作用，使其性能发生变化，最终导致设备故障。
（定期检修中66％的设备由于人的干预破坏了原来的良好配合，降低了可靠性，造成故障率的上升）设备状态监测与故障诊断技术的实质是了解和掌握设备在运行过程中的状态，评价、预测设备的可靠性，早期发现故障，并对其原因、部位、危险程度等进行识别，预报故障的发展趋势，并针对具体情况作出决策。
所谓“机械故障诊断技术”是指在机器设备运行中或基本不拆卸的情况下，掌握机器设备的状态，早期发现故障，判别故障的部位和原因，并预测故障的发展趋势。
因此，它是防止事故和计划外停机的有效措施，也是设备维修的发展方向。
故障的含义：从系统的观点来看，故障包括两层含义：一是机械系统偏离正常功能，它的形成原因主要是因为机械系统的工作条件(含零部件)不正常而产生的，通过参数调节，或零部件修复又可恢复到正常功能；二是功能失效，是指系统连续偏离正常功能，且其程度不断加剧，使机械设备基本功能不能保证，则称之为失效(Failure)。
一般零件失效可以更换，关键零件失效，往往导致整机功能丧失。
机械故障诊断技术不仅在设备使用和维修过程中应该采用，而且在设备设计和制造过程就应该考虑．要为监测和维修准备条件。
因此，从发展的角度看，诊断技术应该贯穿机械设备的设计、制造、使用和维修的全过程。
设备状态监测与故障诊断技术是一种了解和掌握设备使用过程状态的技术。
17第十七章 现场简易振动诊断的实施步骤-推荐下载
第十七章现场简易振动诊断的实施步骤1 实施现场简易振动诊断的6个步骤现场诊断实践表明，对机器设备实施振动诊断，必须遵循正确的诊断程序，才能使诊断工作有条不紊地进行，并取得良好的效果。
反之，如果方法步骤不合理，或因考虑不周而造成某些环节上的缺漏，则将影响诊断工作的顺利进行，甚至中途遇挫，无果而终。
我们在这一章，专门讨论实施现场简易振动诊断方法步骤的有关问题。
通观振动诊断的全过程，诊断步骤可概括为3个环节，即：准备工作、诊断实施、决策与验证。
下面，我们围绕这3个方面的内容，归纳为6个步骤介绍。
1.1 了解诊断对象诊断的对象就是机器设备。
在实施设备诊断之前，必须对它的各个方面有充分的认识了解，就像医生治病必须熟悉人体的构造一样。
经验表明，诊断人员如果对设备没有足够充分的了解，甚至茫然无知，那么，即使是信号分析专家也是无能为力的。
所以了解诊断对象是开展现场诊断的第一步。
了解设备的主要手段是开展设备调查。
表3-1所列内容，可供调查时参考。
概括起来，对一台列为诊断对象的设备要着重掌握5个方面的内容：1、设备的结构组成对设备的结构主要掌握两点：1) 搞清楚设备的基本组成部分及其联接关系。
一台完整的设备一般由三大部分组成，即：原动机（大多数采用电动机，也有用内燃机、汽轮机、水轮机的，一般称辅机）、工作机（也称主机）和传动系统。
要分别查明它们的型号、规格、性能参数及联接的形式，画出结构简图，如图3-1所示。
2) 必须查明各主要零部件（特别是运动零件）的型号、规格、结构参数及数量等，并在结构图上标明，或另予说明。
这些零件包括：轴承型式、滚动轴承型号、齿轮的齿数、叶轮的叶片数、带轮直径、联轴器型式等。
2、机器的工作原理和运行特性这主要了解以下内容：1) 各主要零部件的运动方式：旋转运动还是往复运动；2) 机器的运动特性：平稳运动还是冲击性运动；3) 转子运行速度：低速（＜600r/min)，中速（600 ~ 60000r/min ) 还是高速（＞60000r/min)；匀速还是变速；4) 机器平时正常运行时及振动测量时的工况参数值，如：排出压力、流量、转速、温度、电流、电压等。
机电设备评估基础第七章机器设备的诊断检验与鉴定练习题含解析14版 (2)
第七章机器设备的诊断检验与鉴定一、单项选择题1、故障程度尚不严重，可勉强“带病”运行的，称为（）。
A、早期故障B、一般功能性故障C、严重故障D、晚期故障2、（）是对机器设备进行状态监测，根据机器无故障及机器性能的劣化程度决定是否进行维修。
A、状态维修B、预防维修C、日常维修D、事后维修3、描述故障的特征参量有直接特征参量和间接特征参量。
下列参量中，属于直接特征参量的是（）。
A、温度B、裂纹长度C、震动幅度D、噪声强度4、下列描述设备故障的特征参量中，（）为设备的输出参数。
A、设备运行中的输入、输出关系B、设备零部件的损伤量C、设备运行中产生的振动D、设备运行中的声音5、设备故障诊断过程可划分三个阶段，即；状态监测、分析诊断和治理预防，其中（）属于分析诊断阶段。
A、信号处理系统B、停机检修C、状态识别D、巡回监测6、下列属于强度诊断技术的状态检测参数的是（）。
A、变形B、瞬态振动C、扭矩D、功率7、下列叙述中，正确的是（）。
A、故障诊断的任务就是判断设备是否发生了故障B、状态检测就是故障诊断C、用间接特征参量进行故障诊断可在设备不做任何拆卸的情况下进行D、用直接特征参量进行故障诊断可判断故障的部位及原因8、（）是振动强度的标志。
A、振幅B、位移C、频率D、相位9、下列关于压电式和磁电式两种测振传感器的说法中，正确的是（）。
（2010年真题）A、两种测振传感器都有机械运动元件B、压电式测振传感器有机械运动元件，磁电式测振传感器没有机械运动元件C、压电式测振传感器没有机械运动元件，磁电式测振传感器有机械运动元件D、两种测振传感器都没有机械运动元件10、测量汽轮机、压缩机主轴的径向振动以及旋转体转速的测量，经常采用的是（）传感器。
A、压电式加速度传感器B、磁电式速度传感器C、电涡流位移传感器D、频谱分析仪11、按照ISO-2372 标准的振动总值法判断异常振动时，采用的测量值为（）的均方根值。
A、振动位移B、振动速度C、振动加速度D、振动幅度12、专门用于滚动轴承的磨损和损伤的诊断方法是（）。
江苏开放大学机电设备故障诊断与维修计分作业1
机电设备故障诊断与维修【计分作业1】作业详情老师点评：答案解析：设备故障诊断技术在保证设备的安全可靠运行以及获取更大的经济效益和社会效益上意义是十分明显的。
2振动检测及故障诊断所用的典型仪器设备不包括下列哪个设备？（）客观题满分：2分得分：2分A温度传感器B信号调理器C信号记录仪D信号分析与处理设备正确答案：A学生答案：A老师点评：答案解析：振动检测及故障诊断所用的典型仪器设备主要有信号调理器、信号记录仪和信号分析与处理设备3设备状态监测和故障诊断是在（）情况下进行。
客观题满分：2分得分：2分A修理过程中基本不拆卸C设备解体D设备闲置正确答案：B学生答案：B老师点评：答案解析：设备状态监测和故障诊断是在基本不拆卸情况下进行。
4设备不能正常工作且不能维持工作时的状态称为（）。
客观题满分：2分得分：2分A标准状态B异常状态C正常状态故障状态正确答案：D学生答案：D老师点评：答案解析：设备不能正常工作且不能维持工作时的状态称为故障状态5状态监测主要采用检测、测量、监测、分析和（）等方法。
客观题满分：2分得分：2分A测试B估计判别D观察正确答案：C学生答案：C老师点评：答案解析：状态监测主要采用检测、测量、监测、分析和判别等方法。
6两个接触表面由于受相对低振幅振荡运动而产生的磨损是（）。
客观题满分：2分得分：2分A粘着磨损B磨料磨损C疲劳磨损微动磨损正确答案：D学生答案：D老师点评：答案解析：两个接触表面由于受相对低振幅振荡运动而产生的磨损是微动磨损。
7声级计的频响范围为（）。
客观题满分：2分得分：2分A0-20Hz20-20kHzC20k-200kHzD200k-2000kHz正确答案：B学生答案：B老师点评：答案解析：声级计的频响范围为20-20kHz8下列那种形式不属于磨损的五种形式之一（）。
客观题满分：2分得分：2分A磨料磨损断裂磨损C粘着磨损D疲劳磨损正确答案：B学生答案：B老师点评：答案解析：断裂磨损不属于磨损的五种形式之一9下列哪个不是常用的测温电阻丝材料（）。
设备状态监测与故障诊断
5 设备状态监测与故障诊断所谓“状态监测与故障诊断”，就是对运行中的设备实施定期或连续监测、有关参数分析、有效地对设备运行状态进行系统自动监测分析或人工分析，读取相应的自诊断状态报告，以便尽早发现潜伏性故障，提出预防性措施，避免发生严重事故，保证设备的安全、稳定和经济运行，并以此指导设备检修。
设备状态监测和故障诊断技术也称为预测维修技术，是新兴的一门包含很多新科技的多学科性综合技术。
简单地说就是通过一些技术手段，对设备的振动、噪声、电流、温度、油质等进行监测和技术分析，掌握设备的运行状态，判断设备未来的发展趋势，诊断故障发生的部位、故障的原因，进而具体指导维修工作。
传统的耳听、手摸等也可以算是其中的一种比较简单的手段。
5.1 设备故障的规律设备故障是一个非常广义的概念。
简单地说，设备故障就是设备系统或其中的元件／部件丧失了规定的功能或精度。
与故障意义相近的还有“失效”的概念，失效通常指的是不可修复的对象；故障指的是可以修复的对象。
早期故障：这种故障的产生可能是设计、加工或材料上的缺陷，在设备投入运行初期暴露出来。
或者是有些零部件如齿轮箱中的齿轮及其他摩擦副需经过一段时期“跑合” , 使工作情况逐渐改善。
这种早期故障经过暴露、处理、完善后，故障率开始下降。
使用期故障：这是产品有效寿命期内发生的故障，这种故障是由于载荷（外因，指运行条件等）和系统特性（内因，指零部件故障、结构损伤等）无法预知的偶然因素引起的。
设备大部分时间处于这种工作状态。
这时的故障率基本上是恒定的。
对这个时期的故障进行监测与诊断具有重要意义。
后期故障（耗散期故障）：它往往发生在设备的后期，由于设备长期使用，甚至超过设备的使用寿命后，设备的零部件由于逐渐磨损、疲劳、老化等原因使系统功能退化，最后可能导致系统发生突发性的、危险性的、全局性的故障。
这期间设备故障率是上升趋势，通过监测、诊断，发现失效零部件应及时更换，以避免发生事故。
设备故障的规律可分为以下六种模式。
设备状态监测与故障诊断技术应用的重要意义及发展规划
设备状态监测与故障诊断技术应用的重要意义及发展规划一、设备状态监测的起源与发展20世纪60年代，由于设备故障原因，造成航天、军事方面的事故频频发生。
为了避免这一灾难性的后果，美国首先开始研制状态监测与故障诊断技术，并在航天、军事领域率先应用，从而大大提高了系统稳定性、安全性、可靠性和故障预知性，这一阶段的管理技术上主要依靠人工监测进行故障分析。
在70年这项技术获得了迅速发展，开始利用传感器测试技术对设备进行监测与诊断，并广泛应用到工业生产领域。
到了80年代，伴随着计算机技术的发展和普及，开始以计算机网络为核心，采用现代信号处理理论、软计算、智能化信息处理的械设备监测与故障诊断技术，已在全球得到广泛应。
设备监测与故障诊断技术是一种新兴的、有广泛实际应用价值的、交叉型工程应用性科学技术。
大家知道，当前我们对设备的维护仍采用传统的计划、定期维修。
而这种方式带有很大盲目性，设备有无故障、故障类型、故障部位、故障程度难以准确把握。
另外，由于良好部位的反复拆卸，机械性能往往不理想，甚至低于检修前。
而且，没有必要的超前维修，带来人力、物力的巨大浪费。
现代化工设备的连续、高速、复杂、大型、自动化程度高等特点使得故障诊断技术越来越重要，我们公司目前该技术的应用却十分有限。
虽然近年来国内石油化工业发展迅速，但设备状态监测与故障诊断技术的研究和应用却十分薄弱，因此应重视该技术的潜在价值和研究意义，以便早日广泛应用。
二、工业生产中的应用与意义现代化工业大生产的装备系统具有连续、高速、复杂、大型、自动化程度高等特点，因此当其发生非预知性故障时，会造成巨大的停机损失。
若做到预知性维护，可使设备系统实现高效、安全、可靠、低成本运行。
国外许多行业将机器状态监测与故障诊断技术的普遍原理与各行业装备密切结合，得到了广泛研究和实际应用，成效十分明显。
除安全可靠、管理水平提高外，经济效益系数C较高，为30～60以上(C=B／A，其中A为开展监测诊断耗费的成本；B为直接节约的费用)。
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振动分析仪之设备状态监测与故障诊断的三个阶段
与故障诊断技术的实质是了解和掌握设备在运行过程中的状态，评价、预测设备的可靠性，
早期发现故障，并对其原因、部位、危险程度等进行识别，预报故障的发展趋势，并针对具
体情况作出决策。
由此可见，设备状态监测与故障诊断技术包括识别设备状态监测和预测发
展趋势两方面的内容。
具体过程分为状态监测、分析诊断和治理预防三个基本环节。
1.状态监测
状态监测是在设备运行中，对特定的特征信号进行检测、变换、记录、分析处理并显示、记录，是对设备进行的基础工作。
检测的信号主要是机组或零部件在运行中的各种信息(振动、噪声、转速、温度压力、流量等)，通过利用如机械状态分析仪VIB07这种类型仪器的把这
些信息转换为电信号或其他物理信号，送入信号处理系统中进行处理，以便得到能反映设备
运行状态的特征参数，从而实现对设备运行状态的监测和下一步诊断工作。
2.分析诊断
分析诊断实际上包括两方面的内容：信号分析处理、故障诊断。
信号分析处理的目的是把获得的信息通过一定的方法进行变换处理，从不同的角度提取
最直观、最敏感、最有用的特征信息。
分析处理可用专门的振动分析仪器，如VIB07或计算
机进行，一般情况下要从多重分析域、多个角度来分析观察这些信息。
分析处理方法的选择、处理过程的准确性以及表达的直观性都会对诊断结果产生较大影响。
故障诊断是在状态监测与信号分析处理的基础上进行的。
进行故障诊断需要根据状态监
测与信号分析处理所提供的能反映设备运行状态的征兆或特征参数的变化情况，有时还需要
进一步与某些故障特征参数进行比较，以识别设备是在运转正常还是存在故障。
如果存在故障，要诊断故障的性质和程度、产生原因或发生部位，并预测设备的性能和故障发展趋势。
这是设备诊断的第二阶段。
如VIB07振动分析仪，兼备振动分析软件CM-Trend，可软件形成具有机器振动状态数据采集，数据管理，状态报警，故障诊断和趋势分析功能的基本预测维修系统。
软件为使用者
提供一个方便灵活的工作平台，使其能够管理机器状态数据，进行日程数据采集，评价机
器状态，分析机器故障并提出预测维修报告。
3.治理预防
治理预防措施是在分析诊断出设备存在异常状态，即存在故障时，就其原因、部位和危
险程度进行研究并采取治理措施和预防的办法。
通常包括调整、更换、检修、改善等方面的
工作。
如果经过分析认为设备在短时间内尚可继续维持运行时，那就要对故障的发展加强监测，以保证设备运行的可靠性。
根据设备故障情况，治理预防措施有巡回监测、监护运行、
立即停机检修三种。
与故障诊断技术的实质是了解和掌握设备在运行过程中的状态，评价、预测设备的可靠性，
早期发现故障，并对其原因、部位、危险程度等进行识别，预报故障的发展趋势，并针对具
体情况作出决策。
由此可见，设备状态监测与故障诊断技术包括识别设备状态监测和预测发
展趋势两方面的内容。
具体过程分为状态监测、分析诊断和治理预防三个基本环节。
1.状态监测
状态监测是在设备运行中，对特定的特征信号进行检测、变换、记录、分析处理并显示、记录，是对设备进行的基础工作。
检测的信号主要是机组或零部件在运行中的各种信息(振动、噪声、转速、温度压力、流量等)，通过利用如机械状态分析仪VIB07这种类型仪器的把这
些信息转换为电信号或其他物理信号，送入信号处理系统中进行处理，以便得到能反映设备
运行状态的特征参数，从而实现对设备运行状态的监测和下一步诊断工作。
2.分析诊断
分析诊断实际上包括两方面的内容：信号分析处理、故障诊断。
信号分析处理的目的是把获得的信息通过一定的方法进行变换处理，从不同的角度提取
最直观、最敏感、最有用的特征信息。
分析处理可用专门的振动分析仪器，如VIB07或计算
机进行，一般情况下要从多重分析域、多个角度来分析观察这些信息。
分析处理方法的选择、处理过程的准确性以及表达的直观性都会对诊断结果产生较大影响。
故障诊断是在状态监测与信号分析处理的基础上进行的。
进行故障诊断需要根据状态监
测与信号分析处理所提供的能反映设备运行状态的征兆或特征参数的变化情况，有时还需要
进一步与某些故障特征参数进行比较，以识别设备是在运转正常还是存在故障。
如果存在故障，要诊断故障的性质和程度、产生原因或发生部位，并预测设备的性能和故障发展趋势。
这是设备诊断的第二阶段。
如VIB07振动分析仪，兼备振动分析软件CM-Trend，可软件形成具有机器振动状态数据采集，数据管理，状态报警，故障诊断和趋势分析功能的基本预测维修系统。
软件为使用者
提供一个方便灵活的工作平台，使其能够管理机器状态数据，进行日程数据采集，评价机
器状态，分析机器故障并提出预测维修报告。
3.治理预防
治理预防措施是在分析诊断出设备存在异常状态，即存在故障时，就其原因、部位和危
险程度进行研究并采取治理措施和预防的办法。
通常包括调整、更换、检修、改善等方面的
工作。
如果经过分析认为设备在短时间内尚可继续维持运行时，那就要对故障的发展加强监测，以保证设备运行的可靠性。
根据设备故障情况，治理预防措施有巡回监测、监护运行、
立即停机检修三种。