机械设备故障诊断技术

§1
概述
机械设备故障诊断技术
§1.1 设备故障诊断的目的和意义
1.1.2 设备故障诊断技术的应用与发展 2. 发展 19 世纪：事后维修；20 世纪初～ 50 年代：定期维修，孕育时期 20 世纪 60～70 年代：设备状态维修。计算机技术、数据处理技术发展 20 世纪 80 年代以后：诊断智能化。人工智能、专家系统、神经网络发展 国内 20 世纪 80 年代初开始 高校和科研单位学术交流、理论研究和实际应用 大型企业建组织机构，技术应用发展，推动理论与方法研究 如数据采集，信号处理，故障特征、模式识别及人工智能等 诊断涉及多项学科知识，推动边缘学科相互交叉、渗透和发展 如故障机理研究推动转子动力学、结构动力学和模态分析技术的发展 故障诊断方法研究推动振动工程应用 模式识别，模糊数学、人工智能等数学物理方法应用和发展 状态监测技术推动测试技术、信号分析处理技术 和网络传输技术的发展 故障控制推动振动噪声控制理论研究与发展 设备故障评判结合故障诊断技术 与可靠性分析技术、失效分析技术
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 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 诊断内容（三部分）： 一、信号采集（状态监测）：利用传感器和监测仪表，获取设备运行信息 信号分析处理，提取设备特征信息 二、故障诊断：获取特征参数，识别信息特征 利用专家知识经验，类似医生诊断疾病 诊断设备故障类型、故障部位、故障结论，采取控制、治理和预防措施的决策 设备故障诊断包含三部分内容和实施过程
§1
概述
机械设备故障诊断技术
§1.1 设备故障诊断的目的和意义
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 （2）层次性 设备故障现象（征兆）原因（症候、病症）深层次、多层次性
（3）多因素和相关性 设备故障因相互关系产生多因素和相关性 （4）延时性 故障形成，缺陷累积，状态劣化，量变转质变。故障过程延时性 （5）不确定性（模糊性） 故障频度、表现形式、特征差异、机理复杂
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 化工过程装臵 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 高速旋转机器： 轴承油膜不稳定，转子不对中 高速高压旋转机器： 流体激振，转子自激振动 往复式压缩机： 管道振动故障，零件磨损、变形、断裂 高压容器： 裂纹扩展，内部腐蚀，密封泄漏
§1
概述
机械设备故障诊断技术
§1.1 设备故障诊断的目的和意义
1.1.3 设备故障诊断技术与维修方式的关系 定期维修（计划维修）： 设备运行时间为基础，根据设备磨损和故障规律，事先制定计划 确定修理类别、间隔、内容及要求。分大修和项（目）修 适用掌握故障规律的流程工业生产设备、自动化生产线和连续运行设备 缺点：①检修量大耗时耗费；②要求精密机械，过多拆卸人为故障 ③备品备件种类多，检修费用大 技术发展和设备管理现代化，认识到采用一种预防性维修方式 即设备运行时进行状态监测，掌握技术状况 对将形成或已形成故障分析诊断，判定设备劣化程度和部位 故障前制订预知性维修计划，确定设备修理内容和时间 即为基于状态监测为基础的维修，最经济合理方式，又称预知性维修 预知性维修（状态监测维修）： 测知设备状态参数，了解设备现状，判断故障类型、性质和程度 推测发展趋势，确定最佳维修时机，依据设备实际状态 以设备故障诊断为基础的先进维修方式 优点：①减少突发性事故；②减少停机时间；③延长检修周期 ④延长设备使用寿命；⑤节约维修费用
§1
概述
机械设备故障诊断技术
§1.1 设备故障诊断的目的和意义
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 设备故障诊断所包含的 三部分内容和实施过程 如图所示 一、状态监测（信号采集） 二、故障诊断（寿命估计） 三、诊断决策（防治控制）
§1
概述
机械设备故障诊断技术
§1.1 设备故障诊断的目的和意义
概述 §1 §1.1 设备故障诊断的目的和意义
1.1.2 设备故障诊断技术的应用与发展
机械设备故障诊断技术
1. 应用 现代化企业生产水平和经济效益提高，发展规模化和高技术含量 生产装臵大型化、高速高效化、自动化和连续化 设备要求性能好，效率高，少故障。否则故障损失巨大 如石油化工大型机组（离心、轴流压缩机，烟气轮机，汽轮机，风机和机泵） 单机、满负荷关键设备，故障停机导致停产损失惨重 大型炼油装臵，化肥装臵，乙烯装臵停产一天损失数百万 电力部门 300 MW发电机组停机一天少发电 720 万度损失数千万元 中国 1977～1987 年投产 6～7 个大化肥厂，机组故障停机 两年损失相当一个大化肥厂全年产量（30 万吨合成氨，48 万吨尿素） 高技术大型化设备，故障重大灾难性事故，经济损失惨重，严重政治影响 美国三里岛核电站放射性物质外逸，前苏联切尔诺贝利核电站爆炸 印度博帕尔市农药厂异氰酸甲醋毒气泄漏 美国 1986、2003 年 “挑战者” 号和 “哥伦比亚” 号航天飞机失事 中国 1980 年代 200 MW 汽轮发电机组事故 机组剧烈振动，转子断 7 段，联轴节飞出厂房，机组彻底破坏 大化肥合成气压缩机强烈振动，振因复杂，停产 2 月损失亿元 中国 20 世纪 70 年代开始应用
机械设备故障诊断技术
机械设备故障诊断技术
（教材内容）
课程内容
1 概论
2 故障诊断的信号处理方法
3 旋转机械故障诊断 4 往复式压缩机的故障分析和管道振动 5 齿轮故障诊断 6 滚动轴承故障诊断 7 无损检测技术在设备诊断中的应用 8 现代智能诊断技术的应用
概述 §1 §1.1 设备故障诊断的目的和意义