机械故障诊断技术绪论

第1章机械故障诊断技术绪论

随着现代工业及科学技术的迅速发展，生产设备日趋大型化、集成化、高速化、自动化和智能化，设备在生产中的地位越来越重要，对设备的管理也提出了更高的要求，能否保证一些关键设备的正常运行，直接影响到一个行业发展的各个层面。现代工业生产，一旦因故障停机，损失将十分巨大。因此，设备诊断这一技术，日益引起人们的重视，并在理论和实践应用方面得到了迅猛的发展。

1．1 机械故障诊断的基本概念、研究内容和分类

1.1.1故障的定义和分类

关于机械设备故障(Fault)这一概念，目前并没有一个严格、统一的定义。基于不同的文献资料或不同的应用环境往往有不同的解释。

按照国标(GB3187-82)的规定，给定层次级上的子分系统的故障是指该子分系统“丧失规定的功能”，或者说，给定层次织上的子分系统的输出与所预期的输出不相符合。

按电子工业部部标(SJ-2166-82)的规定，所谓故障是指：

（1）设备（系统）在规定条件下，不能完成规定的功能。

（2）设备（系统）在规定的条件下，一个或几个性能参数不能保持在规定的上下限值之间。

（3）设备系统在规定的应力范围内工作时，导致设备（系统）不能完成其功能的机械零件、结构件或元器件的破裂、断裂、卡死等损坏状态。

另外，从设备维修的角度，故障被定义为：设备运行的功能失常，或者是设备的系统或局部的功能失效。从诊断对象出发，故障又可以被认为是系统的观察（测）值与由系统的行为模型所得的预测值之间存在着矛盾。依状态识别的观点，则定义设备的故障为其不正常状态。

也有的专家认为，设备故障是设备在运行过程中出现异常，不能达到预定的性能要求，或者表征其工作性能的参数超过某一规定界限，有可能使设备部分或全部丧失功能的现象。

美国《工程项目管理人员测试与诊断指南》(AD-A208917)把故障定义为“造成装置、组件或元件不能按规定方式工作的一种物理状态”。

在工程应用中，我们一般习惯于用机械设备的状态来定义故障。机械设备的基本状态通常被认为有三种，即正常状态、异常状态和故障状态。可见故障也属于机械设备的一种状态。

所谓机械设备（机器或机组）正常，是指它在执行规定的动作时没有缺陷，或者虽有缺陷但也是在允许的限度范围之内。异常则是指设备的缺陷开始产生或已有一定程度的扩展，使设备的状态信号（如振动、温度、压力等）发生变化，设备的工作性能逐步劣化但仍能维持工作。而故障则是指设备的性能指标严重降低，并低于正常要求的最

低极限位，设备已无法维持正常工作。

按设备故障的性质、原因、影响、特点、程度、变化等表征，可作如下分类：

1 按故障的性质划分

（1）暂时性故障。这类故障带有间断性，只在短期内在一定条件内丧失某些功能，通过修理、调试或调整运行参数，不需要更换零部件即可恢复系统的正常功能。

（2）永久性故障。这类故障一般由设备中的某些零部件损坏所至，必须经过更换零部件并修复后才能消除故障。

2 按故障的影响程度划分

对于上面提到的永久性故障．按造成的功能丧失程度可分为：（1）完全性故障。完全丧失设备所应具有的功能。

（2）局部性故障。只有某些局部功能丧失。

3 按故障发生、发展快慢划分

（1）突发性故障。故障发生前无明显征兆，难以通过早期试验或测试来预测。这类故障发生时间很短暂，发展极快，一般带有破坏性，如转子叶片断裂，误操作导致的设备损毁等。

（2）渐发性故障。设备在使用过程中零部件因疲劳、腐蚀、磨损等而导致设备性能逐渐下降，最终超出允许值而发生的故障，这类故障比较重大，具有一定规律性，并且一般可以通过早期状态监测和故障预

报来预防。

4 按故障严重程度划分

（1）破坏性故障。这类故障既是突发性故障，而且故障发生后还往往会危及设备和人身安全。

（2）非破坏性故障。一般属渐发性和局部性故障，故障发生后暂时不会危及设备和人身安全。

5 按故障发生原因划分

（1）先天性故障。由于没能达到设计或生产制造要求，或设计本身有问题所引起的故障。

（2）耗损性故障。由于设备设计时预料之中的正常磨损造成的故障。（3）错用性故障。由于使用应力超过规定值而造成的故障。

6 按故障相关性划分

（1）相关故障。也称为间接故障，这种故障是由于设备的其他部件所引起的，如轴承因断轴而烧瓦的故障是首先因油路系统故障而导致的。（2）非相关故障。也称直接故障，这是因为零部件本身直接因素引起的。对设备进行故障诊断应首先注意这类故障。

7按故障发生的时期划分

（1）早期故障。故障的产生可能是由于设计、加工或材料上的缺陷，在设备投入运行初期的暴露表现。

（2）使用期故障。这类故障是设备在有效寿命内发生的，通常是由于

载荷（外因、运行事件等）和系统特性（内因、零部件故障、结构损伤）等无法预知的偶然因素而引起的。

（3）后期故障。也称耗散期故障，这类故障是由于长期使用，甚至超过设备规定的使用寿命后，因设备的军部件逐渐磨损、或疲劳、老化等的原因，使系统功能退化，最后导致系统发生的突发性、危险性和全局性故障。

图1-1给出了设备使用时期与故障率变化的关系曲线。又称“浴盆曲线”（Bah-tub Curve。）

图1-1 设备故障率曲线

1.1.2机械故障诊断的研究内容

机械故障诊断是指在一定工作环境下根据机械设备运行过程中产生的各种信息判别机械设备是正常运行还是发生了异常现象，并判定产生故障的原因和部位以及预测、预报设备状态的技术。其主要内容包括对机械设备运行状态的监测、识别和预测三个方面。其中，状态监测有时也称为简易诊断，一般是通过测定设备的某些较为单一的特

征参数（如振动、温度、压力等）来检查设备状态，并根据特征参数值与门限值之间的关系来决定设备是否处于正常、异常还是故障状态。如果对设备进行定期连续的监测，便可获得有关设备状态变化的趋势规律，据此可进行状态的预测和预报，通常就是趋势分析，是一种较为普遍采用的有效方法。而故障诊断不仅要掌握设备的状态正常与否，同时还必须对故障的原因、部件以及严重程度进行深入的分析和判断，故通常被称为精密诊断。相比之下，精密诊断目前尚不如简易诊断成熟和简便易行，并且还处于不断完善和发展的过程之中。

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，确定其整体或局部是否正常或异常，早期发现故障及其原因并能预报故障发展趋势的技术，通俗地说，它是一种给机械设备“看病”的技术。既然这样，在诊断过程中，就必须利用被诊断对象所表现出来的各种有用信息，经过适当的处理和分析从而获得最能识别设备状态的特征参考，以便作出正确的诊断结论。

从机械设备故障诊断的实施过程，可以将其归纳为四个主要的步骤：

1．信号采集

设备在运行过程中，必然会产生力、热、振动、噪声、能量等各种参数的变化，因此会产生各种不同的信息。根据不同的诊断需要，采用相应的传感器来拾取得到的能表征设备工作状态的不同信息，这就是

信号采集过程。

2．信号处理

就是将信号采集获得的数据信息进行分类、处理、加工，获得能表征设备运行特征的特征参量的过程，也就是特征的提取过程。

3．状态识别

将经过信号处理后获得的设备特征参量，采用一定的判别模式、判别准则和诊断策略，对设备的状态作出判、判断，确定是否存在故障以及故障的类型和性质、程度等。

4．诊断决策

根据状态识别的结果，决定采取的对策、措施，同时根据当前的检测信息预测机械设备运行状态的可能发展趋势，进行趋势分析。机械设备的故障诊断内容可用图1-2来总结。

以上四个步骤构成了一个循环，一个复杂，疑难的故障往往并不能通过一个循环就正确地找出症结所在，而通常都需要经过多次诊断重复循环，逐步加深认识的深度和判断的准确度，才能最后解决问题。

图1-2机械设备的诊断过程

1.1.3机械故障诊断方法的分类

由于机械设备千差万别，运行状态及其工作条件又各不相同，因此，用于对设备进行故障诊断的方法有很多种，可以被划分为不同类型。并发，分类方法也比较多。最主要的分类方法及故障诊断方法有如下几种：

1 按诊断对象的类别来分

（1）旋转机械故障诊断方法。其对象为转子、轴系、叶轮、泵、风机、电机及气轮发电机组、水轮发动机组等。

（2）往复机械故障诊断方法。其对象为内燃机、往复式压缩机、活塞曲柄和连杆机构等。

（3）工程结构诊断方法。其对象为金属结构、框架、桥梁、容器建筑物、地桩等。

（4）工艺流程诊断方法。其对象为生产流水线、挤压成形以及传送装置等。

（5）机械零件诊断方法。其对象为转轴、轴承、齿轮、连接件等。（6）运载器和装置诊断方法。其对象为飞机、火箭、航天器、舰艇、火车、汽车、坦克、装甲车等。

2状态信号的物理特征来分

（1）振动诊断方法。以平稳振动、瞬态振动、机械导纳及模态参数等

为检测目标。

（2）声学诊断方法。以机械噪声、声阻、超声、声波、声发射为检测目标。

（3）温度诊断方法。以温度、温差、温度场、热象为检测目标。（4）强度诊断方法。以力、扭矩、应力、应变为检测目标。

（5）污染物诊断方法。以泄漏、残留物、气、液、固体的成分变化为检测目标。

（6）压力诊断方法。以压差、压力及压力脉动为检测目标。

（7）电参数诊断方法。以功率、电信号及磁特性等为检测目标。（8）光学诊断方法。以亮度、光谱和各种射线效应为检测目标。（9）表面形貌诊断方法。以裂纹、变形、斑点、凹坑、色泽等为检测目标。

（10）性能趋向诊断方法。以设备各种主要性能指标为检测目标。

3 按诊断的目的和要求不同来分

（1）功能诊断和运行诊断。功能诊断主要是针对新安装或刚维修后的机器或机组需要检查它们的运行工况和功能是否正常，并且在必要时还要按检查的结果对机器或机组进行调整。而运行诊断则是针对正在工作（运转）中的机器或机组，需要监视其运行状态，故障的发生和发展。

（2）定期诊断和连续监控。定期诊断是每隔一定时间，例如一星期、

一月或数月对正在

运转中的机器进行常规检查，而连续监控则是利用仪表或专用计算机信息处理系统对机器

的状态随时进行监视或控制。

（3）直接诊断和间接诊断。直接诊断是直接确定关键部件的状态，如主轴承间隙、齿轮齿面磨损、燃气轮机叶片的裂纹以及在腐蚀环境下管道的壁厚等，直接诊断往往受到机器设备结构和工作条件的限制而无法实现，此时，不得不采用间接诊断。

所谓间接诊断是通过二次诊断信息来间接判断机器中关键部件的状态变化。多数二次诊断信息属于综合信息，例如用润滑油温升来反映轴承的运行状态。因此，在间接诊断中出现伪报警和漏检的可能性增大。

（4）常规工况下诊断和特殊工况下诊断。多数诊断在机器正常运转条件下就能进行，只有在个别情况下才需要创造特殊的条件来拾取信息。例如，发电机组的启动和停机过程，需要跨过转子扭曲，弯曲的几个临界转速，利用起动和停车过程的振动信号作出转速谱阵图等，常常包含着许多在常规诊断中所得不到的诊断信息。

（5）在线诊断和离线诊断。所谓在线诊断一般是指对现场正在运行的设备进行自动实时诊断。而离线诊断是通过磁带记录仪或数据采集器将现场的状态信号记录下来带回实验室结合机组状态的历史档案作进

一步的分析诊断。

4 按诊断方法的完善程度来分

（1）简易诊断方法。使用各种便携诊断仪器和工况监视仪表(例如TK —80振动计、BY207、217工业听诊器)，仅仅根据一些简单参数对设备有无故障及故障严重程度作出判断和区别。

（2）精密诊断方法。精密诊断方法是故障诊断技术发展的必然趋势，它不同于简易诊断之处表现在；除了应用新手段而外，它还具备完整科学的工作步骤和程序，又可进一步划分为：

1）人工诊断方法。使用比较复杂的分析仪器及具有一定诊断功能的设备，除了能够对机械设备有无故障及故障的严重程度作出判断及区分之外，在有经验的专家及工程技术人员的参与下，还能够对某些特殊类型的典型故障的性质、类别、部位、原因作出合理的判断和估计。

2）系统诊断方法。这是一种建立在计算机辅助诊断基础上的多功能综合性自动化诊断技术，通常由各种有关的软、硬件及分析设备构成一整套系统。在这类系统之中，一般都配有自动诊断分析的软件，能实现状态信号采集、特征提取、状态识别的自动化，能够输出多种形式的分析结果，当发现设备发生故障后能发出报警，并通过计算机自动进行故障性质、类别、部位、原因及趋势的诊断和预报，同时还能够通过数据库将大量的运行资料储存起来，为设备的运行维护和管

理提供准确依据。

3）专家诊断方法。这是诊断技术的一种高级形式，又称为知识库咨询系统，它是一个拥有人工智能的计算机系统。专家系统用于诊断时，不仅包含有从信号检测到状态识别，而且还包括了决策形成到干预的整个过程。专家系统不但具有系统诊断方法的全部功能，而且还将专家的宝贵经验、智慧与思想同计算机的巨大存储、运算与分析功能相结合。它事先将有关专家的知识加以总结分类，形成规则存入计算机，然后根据自动采集或外部输入的原始数据，即能模拟专家的推理、判断与思维过程，解决故障档案建立状态识别及自动决策中的各种复杂问题，以便作出正确的操作指导、问题咨询和处理对策。这种系统还具备有学习功能，可以方便地增加、修改和删除知识库中的知识，同时还能高度仿算各个专家辩证施治的思维方法，促使诊断水平能够不断提高，从而对机械设备而言，具有十分有效的诊断与干预能力。

1.1.4机械故障诊断技术的发展概况

对于机械设备的故障诊断实际上是自有工业生产以来就已存在。工人实际操作中常常凭借对设备运行过程中产生的声音、振动等状态特征的感受来判断某些故障的存在，例如使用听棒来判别旋转机械中轴承及转子的运行状态，这就是机械设备的故障诊断，然而它作为一门学科，则是1960年以后才发展起来的。

美国是最早开发设备诊断技术的国家之一，美国在1961年开始执行阿波罗计划后出现了一系列的设备故障，并导致一系列的悲剧性结果，促使1967年在美国宇航局（NASA）倡导下，由美国海洋研究室（ONR）主持成立了美国机械故障预防小组（MFPG），1971年MFPG小组划归美国国家标准局（NSB）领导，下设故障机理的研究，检测、诊断和预测技术研究，可靠性设计和耐久性评价等四个小组，积极从事有关方面的研究工作。美国机械工程师学会（ASME）领导下的锅炉压力容器检测中心（NBBI）推行声发射（AE）诊断技术，在锅炉压力容器和管道的故障诊断方面作了大量的研究工作，此外，还有Johns Mitchel 公司在超低温水泵和空压机的检测方面、TEDECO公司在润滑油油样诊断技术方面、SPIRE公司在军用机械的轴与轴承诊断技术方面都作出了卓有成效的贡献。航空领域在可靠性维修管理的基础上，大规模地对飞机进行状态检测，采用了飞行器计算机数据综合系统（AIDS），并已普遍应用到客机上，大大提高了飞行的安全性，使世界航空班机的每亿旅行工力的死亡率大大下降。在旋转机械故障诊断方面，美国西屋公司（WHEC）自1976年到1990年开发研制了网络化的汽轮机发电机组智能化故障诊断专家系统，还有以Bentley Navada公司的DDM系统和ADRE系统为代表的多种机组在线监测诊断系统。

英国于上世纪60年代末70年代初，以R.A.Collacott为首的英国机器保健中心（UKMHMC）首先开始诊断技术的开发研究，1982年曼彻斯

特大学成立了沃福森工业维修公司（WIMU），从事维修、仿真技术、可靠性分析、状态监测和应力分析等。在核发电方面，英国原子能机构（UKAEA）的系统可靠性服务站（SRS）从事包括炉体的噪声监测，锅炉、压力容器和管道等的无损检测方面的故障诊断技术研究。

欧洲的其它国家也在各自机械设备故障诊断方面取得了很大的进展，并在某些方面各具特色或占领先地位。瑞典的SPM公司在测振仪器、轴承分析仪和脉冲振动仪等方面独具特色。丹麦的B&K公司在应用振声诊断、声发射技术对轴承和齿轮的监测和诊断方面卓有成效。挪威在船舶诊断技术方面及德国的申克公司在模块化多通道在线监控系统方面都占有领先地位。

日本虽然起步较晚，但在钢铁、化工、电力、铁路等民用工业中的设备故障诊断技术发展较快，并占有一定优势。他们密切注视世界发展动态，积极引进消化最新技术，努力发展自己的诊断技术，研制自己的诊断设备。

当前我国的一些民用工业，尤其是冶金、石化和电力等工业在开发和应用机械设备诊断技术方面走在了前面，自1985年以来，由中国设备管理协会设备诊断技术委员会、中国振动工程学会机械故障诊断分会和中国机械工程学会设备维修分会分别组织了全国性的故障诊断学术会议十几次，极大地推动了我国故障诊断技术的发展。全国各行业都很重视在关键设备上装备故障诊断系统，特别是智能化的故障诊

断专家系统，其中突出的有电力系统、石化系统、冶金系统、铁路运输系统以及高科技产业中的核动力电站、航空系统和航天工程等。1.1.5机械故障诊断技术的发展趋势

设备故障诊断技术发展到今天，已成为一门独立的跨学科的综合信息处理技术，它以可靠性理论、信息论、控制论和系统论为理论基础，以现代测试仪器和计算机为技术手段，结合各种诊断对象(系统、设备、机器、装置、工程结构、工艺过程等)的特殊规律而逐步形成的一门新兴学科。故障诊断技术可简单地划分为传统的诊断方法、数学诊断方法以及智能诊断方法。传统的诊断方法包括：振动监测技术、油液分析技术、噪声监测技术、红外测温技术、声发射技术以及无损检测技术等；数学诊断方法包括：基于贝叶斯决策判据以及基于线性和非线性判别函数的模式识别方法、基于概率统计的时序模型诊断方法、基于距离判据的故障诊断方法、模糊诊断原理、灰色系统诊断方法、故障树分析法、小波分析法以及混沌分析法与分形几何法等；智能诊断方法包括：模糊逻辑、专家系统、神经网络、进化计算方法(如遗传算法)等。

设备故障诊断技术与当代前沿科学的融合是设备故障诊断技术的发展方向。当今故障诊断技术的发展趋势是传感器的精密化、多维化，诊断理论、诊断模型的多元化，诊断技术的智能化，具休来说表现在如下方面：

1．与当代最新传感器技术尤其是激光测试技术的融合。近年来，激光技术己从军事、医疗、机械加工等领域深入发展到振动测量和设备故障诊断中，并且已经成功应用于测振和旋转机械对中等方面。

2．与最新信号处理方法相融合。随着新的信号处理方法在设备故障诊断领域中的应用，传统的基于快速傅里叶变换的机械设备信号分析技术有了新的突破性进展。

3．与非线性原理和方法的融合。机械设备在发生故障时，其行为往往表现为非线性。如旋转机械的转子在不平衡外力的作用下表现出的非线性特征。随着混沌与分形几何方法的日趋完善，这一类诊断问题必将得到进一步解决。

4．与多元传感器信息的融合。现代化的大生产要求对设备进行全方位、多角度的监测与维护，以使对设备的运行状态有整体的、全面的了解。因此，在进行设备故障诊断时，可采用多个传感器同时对设备的各个位置进行监测，然后按照一定的方法对这些信息进行处理，如人工神经网络方法。

5．与现代智能方法的融合。现代智能方法包括专家系统、模糊逻辑、神经网络、进化计算等。现代智能方法在设备故障诊断技术中己得到广泛的应用。随着智能技术的不断发展，设备状态的智能监测和设备故障的智能诊断，将是故障诊断技术的最终目标。

1．2 机械故障诊断专家系统

1.2.1专家系统的组成

图1-2是一个较完整的专家系统的一般结构。在该结构中，综合数据库用于存放系统运行过程中所需要和产生的所有信息，包括问题的描述、中间结果、解题过程的记录等信息。数据的表示与组织应尽量做到与知识的表示与组织相容，以便推理机使用知识库中的知识和描述问题当前状态的数据去求解问题。

图1-2专家系统的一般结构

解释程序：负责回答用户提出的各种问题，包括与系统运行有关的问题和与运行无关的有关系统自身的一些问题，是实现系统透明性的主要部件。

知识获取程序；负责管理知识库中的知识，包括根据需要修改、删除或添加知识及由此引起的一切必要的改动，维持知识库的一致性、完整性等方面。知识获取程序是实现系统灵活性的主要部件，它使领

域专家可以修改知识库而不必了解知识库中知识表示方法、知识库的组织结构等实现上的细节问题，这大大提高了系统的可扩充性。人机接口负责把用户输入的信息转换成系统的内部表示形式，然后把这些内部表示送到相应的部分去处理。系统输出的信息也由人机接口转换成用户易于理解的外部表示形式显示给用户。

1.2.2知识的表示

所谓知识的表示就是知识工程师通过与领域专家的交换并阅读有关资料，将领域专家积累的知识用一组约定的符号来描述。正如我们可以用不同的方式来描述同一事物，我们可以用不同的表示方法来表示同一种知识，在解决某一问题时，不同的表示方法可能会产生完全不同的效果。因此，为了最有效地解决问题。应选择一种较好的知识表示方法。实际上，知识表示是人工智能中心研究课题，并且已形成一个独立的于领域。知识表示方法学的主要问题是设计各种数据结构，即知识的形式表示方法，研究表示与控制；表示与推理及知识表示与其它领域的关系。知识表示的目的是，通过知识的有效表示，能较好地利用这些知识作出决策、制定计划、识别对象和状况、获取结论。对知识的表示有许多要求，其主要要求应是：正确性、简明性和灵活性。

关于知识表示的方法有很多种，一般流行的专家系统中广泛使用下列几种知识表示方式，即基于规则的表示方式、语义网络式、框架

式和特征向量。

（1）基于规则的知识表示（产生式规则）

基于规则的知识表示集中使用IF（条件）和THEN（动作）语句，称为“IF—THEN”语句形式。当IF部分的条件满足时，则规则THEN 部分描述的动作就会被执行。

（2）语义网络知识表示

语义网络是一种由节点和弧构成的网络。其中节点表示“概念”，弧表示概念间的关系。常用的表示层次关系的弧有isa(是一个)和has —part(具有一部分)，表示其它关系弧还有。a (是……子集)，aw(同……相联系)等。

1.2.3推理机制

简单地说，推理就是依据一定的原理从已有的事实推出结论。一是像数学证明那样的纯形式推理，根据已有的公理、定理严格推论，得出新的结论；二是统计推理，即按概率论进行推论，如农作物估产、产品质量统计等；三是直觉推理，这往往是靠人的直觉和对某些事物的常识进行推论；第四种推理是基于知识的推理，也是专家系统中普遍的推理形式，专家系统中的知识包括常识性知识、原理性知识和经验性知识，不同的知识所用的具体推理方法也不同。纯形式推理一股都用演绎(三段论)和归纳(学习系统)原理进行推论；统计推理的基础是概率论：而基于知识的推理用逻辑推理和似然推理两种方法。根据推

理结果是否确定，推理也可分为精确推理和不精确推理两种，纯形式推理和逻辑推理(也叫基于知识的确定推理)都属于精确推理，它们得出的结论是完全确定的。统计推理、基于知识的不确定推理等属于不精确推理，它们是根据概率论、统计学、模糊数学等推断出结果为真的程度。总之，专家系统常用的推理方式如下；

(1)正向推理：它是由原始数据出发，按一定策赂，运用知识库中的专家知识，推断出结论的方法。这种推理方式，由于是由数据到结论，所以也叫数据驱动策略。

(2)反向推理：它是先提出假设(结论)，然后去找支持这个结论的证据，这种由结论到数据通过人机交互方式逐步寻找证据的方法称为目标驱动策略。

(3)正反向混合推理(双向推理)：一般是先根据数据库中的原始数据，通过正向推理，帮助系统提出假设，再运用反向推理，进一步寻找支持假设的证据，如此反复这个过程，就是正反向混合驱动策略。

(4)贝叶斯(Bayes)方法：是概率论中用来描述有条件性的信息和推理规则，利用联合概率和条件统计推理概率推断出结论的可能性。

(5)模糊推理：以模糊数学为基础的推理方式，最后得出的是某结论为真的程度。

以上所述推理方式中，前三种属精确的逻辑推理，而后两种属不精确推理。事实上，专家系统的精华和难点在于对知识的获取、表示及

机械故障诊断技术课后复习资料

机械故障诊断技术 （第二版张建）课后答案 第一章 1、故障诊断的基础是建立在能量耗散的原理上的。 2、机械故障诊断的基本方法课按不同观点来分类，目前流行的分类方法有两种：一是按机械故障诊断方法的难易程度分类，可分为简易诊断法和精密诊断法；二是按机械故障诊断的测试手段来分类，主要分为直接观察法、振动噪声测定法、无损检测法、磨损残余物测定法、机器性能参数测定法。 3、设备运行过程中的盆浴曲线是指什么？ 答：指设备维修工程中根据统计得出一般机械设备劣化进程的规律曲线（曲线的形状类似浴盆的剖面线） 4、机械故障诊断包括哪几个方面内容？ 答：（1）运行状态的检测根据机械设备在运行时产生的信息判断设备是否运行正常，其目的是为了早期发现设备故障的苗头。 （2）设备运行状态的趋势预报在状态检测的基础上进一步对设备 运行状态的发展趋势进行预测，其目的是为了预知设备劣化的速度，以便生 产安排和维修计划提前做好准备。 （3）故障类型、程度、部位、原因的确定最重要的是设备类型的确定，它是在状态检测的基础上，确定当机器已经处于异常状态时所需进一步解决的问题，其目的是为了最后诊断决策提供依据。 5、请叙述机械设备的故障诊断技术的意义？ 答：设备诊断技术是一种了解和掌握设备在使用过程中的状态，确定其整体或局部是正常或异常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的技术。机械设备的故障诊断可以保证整个企业的生产系统设备的运行，减少经济损失，还可以减少某些关键机床设备因故障存在而导致加工质量降低，保证整个机器产品质量。 6、劣化曲线沿横、纵轴分别分成的三个区间分别是什么，代表什么意义？ 答：横轴包括1、磨合期 2、正常使用期 3、耗损期纵轴包括1、绿区（故障率最低，表示机器处于良好状态）2、黄区（故障率有抬高的趋势，表示机器

机械设备故障诊断技术研究

题目：机械设备故障诊断技术研究 学号： 姓名： 专业： 指导教师： 2016 年 8 月 30 日

摘要 故障诊断技术对于机械设备的安全运行有着至关重要作用，一直是工程应用领域的重点和难点, 国内外已经对此问题进行了大量的研究工作。该论文介绍了机械设备故障诊断技术的基本概念，在总结研究各种诊断技术的基础上全面分析了现代故障诊断技术存在的问题, 并针对这些问题提出了故障诊断领域将来的研究方向。故障诊断是一项实用性很强的技术, 对其进行理论上的分析研究具有重要的现实意义。 关键词：机械设备故障；诊断技术；研究

第一章引言 随着现代科学技术在设备上的应用，现代设备的结构越来越复杂，功能越来越齐全，自动化程度也越来越高。由于许多无法避免的因素影响，会导致设备出现各种故障，从而降低或失去预定的功能，甚至会造成严重的以至灾难性的事故。国内外接连发生的由设备故障引起的各种空难、海难、爆炸、断裂、倒塌、毁坏、泄漏等恶性事故，造成了极大的经济损失和人员伤亡。生产过程中经常发生的设备故障事故，也会使生产过程不能正常运行或机器设备遭受损坏而造成巨大的经济损失。因此机械设备故障诊断技术在社会中的重要性越来越高，主要体现在[1]：（1）预防事故，保证人员和设备安全。 （2）推动设备维修制度的改革。维修制度从预防制度向预知制度的转变是必然的，而真正实现预知维修的基础是设备故障诊断技术的发展和成熟。 （3）提高经济效益。设备故障诊断的最终目的是避免故障的发生，使零部件的寿命得到充分发挥，延长检修周期，降低维修费用。 因此，机械设备故障诊断技术日益受到广泛重视，对机械设备故障诊断技术的研究也不断深入。但受于机械设备故障成因的复杂性和诊断技术的局限性，目前机械设备故障诊断仍存在一些问题。

机械故障诊断考试题目

机械故障诊断考试--题库 （部分内容可变为填空题） 第一章： 1、试分析一般机械设备的劣化进程。 答：1）早期故障期 阶段特点：开始故障率高，随着运转时间的增加，故障率很快减小，且恒定。 早期故障率高的原因在于：设计疏忽，制造、安装的缺陷，操作使用差错。 2）偶发故障期 阶段特点：故障率恒定且最低，为产品的最佳工作期。 故障原因：主要是使用不当、操作失误或其它意外原因。 3）耗损故障期 阶段特点：故障率再度快速上升。 故障原因：零件的正常磨损、化学腐蚀、物理性质变化以及材料的疲劳等老化过程。 2、根据机械故障诊断测试手段的不同，机械故障诊断的方法有哪些？ 答：1′直接观察法－传统的直接观察法如“听、摸、看、闻”是最早的诊断方法，并一直沿用到现在，在一些情况下仍然十分有效。 2′振动噪声测定法－机械设备在动态下(包括正常和异常状态)都会产生振动和噪声。进一步的研究还表明，振动和噪声的强弱及其包含的主要频率成分和故障的类型、程度、部位和原因等有着密切的联系。 3′无损检验－无损检验是一种从材料和产品的无损检验技术中发展起来的方法 4′磨损残余物测定法（污染诊断法 5′机器性能参数测定法－机器的性能参数主要包括显示机器主要功能的一些数据 3、设备维修制度有哪几种？试对各种制度进行简要说明。 答：1o事后维修 特点是“不坏不修，坏了才修”，现仍用于大批量的非重要设备。 2o预防维修（定期维修） 在规定时间基础上执行的周期性维修 3o预知维修 在状态监测的基础上，根据设备运行实际劣化的程度决定维修时间和规 模。预知维修既避免了“过剩维修”，又防止了“维修不足”；既减少了 材料消耗和维修工作量，又避免了因修理不当而引起的人为故障，从而 保证了设备的可靠性和使用有效性。 第二章： 1、什么是故障机理？ 答：机械故障的内因，即导致故障的物理、化学或机械过程，称为故障机理。 2、什么是机械的可靠性？机械可靠性的数量指标有哪两个？他们之间互为什么关系？

智能故障诊断技术知识总结

智能故障诊断技术知识总结 一、绪论 □智能： ■智能的概念 智能是指能随、外部条件的变化，具有运用知识解决问题和确定正确行为的能力。 ■低级智能和高级智能的概念 低级智能——感知环境、做出决策和控制行为 高级智能——不仅具有感知能力，更重要的是具有学习、分析、比较和推理能力， 能根据复杂环境变化做出正确决策和适应环境变化 ■智能的三要素及其含义 三个基本要素：推理、学习、联想 推理——从一个或几个已知的判断（前提），逻辑地推断出一个新判断（结论）的思维形式 学习——根据环境变化，动态地改变知识结构 联想——通过与其它知识的联系，能正确地认识客观事物和解决实际问题 □故障： ■故障的概念 故障是指设备在规定条件下不能完成其规定功能的一种状态。可分为以下几种情况： 1.设备在规定的条件下丧失功能； 2.设备的某些性能参数达不到设计要求，超出允许围； 3.设备的某些零部件发生磨损、断裂、损坏等，致使设备不能正常工作； 4.设备工作失灵，或发生结构性破坏，导致严重事故甚至灾难性事故。 ■故障的性质及其理解 1层次性——系统是有层次的，故障的产生对应于系统的不同层次表现出层次性。 一般可分为系统级、子系统级、部件级、元件级等多个层次；高层故 障可由低层故障引起，而低层故障必定引起高层故障。诊断时可采用 层次诊断模型和诊断策略。 2相关性——故障一般不会孤立存在，它们之间通常相互依存和相互影响，如系统 故障常常由相关联的子系统传播所致。表现为，一种故障可能对应多 种征兆，而一种征兆可能对应多种故障。这种故障与征兆间的复杂关 系导致了故障诊断的困难。 3随机性——故障的发生常常是一个与时间相关的随机过程，突发性故障的出现通 常都没有规律性，再加上某些信息的模糊性和不确定性，就构成了故 障的随机性。 4可预测性——设备大部分故障在出现之前通常有一定先兆，只要及时捕捉这些征 兆信息，就可以对故障进行预测和防。 □故障诊断： ■故障诊断的概念 故障诊断就是对设备运行状态和异常情况做出判断。具体说来，就是在设备没有发 生故障之前，要对设备的运行状态进行预测和预报；在设备发生故障之后，要对故 障的原因、部位、类型、程度等做出判断；并进行维修决策。 ■故障诊断的实质及其理解 故障诊断的实质——模式识别（分类）问题

机械故障诊断技术的现状及发展趋势

机械故障诊断技术的现状及发展趋势 摘要：随着机械行业的不断发展，机械故障诊断的研究也不断提出新的要求，进20年来，国内外的故障诊断技术得到了突飞猛进的发展，对机械故障诊断的发展现状进行了详细的论述，并对其发展趋势进行了展望。 关键词：故障诊断；现状；发展趋势 引言 机械故障诊断技术作为一门新兴的科学，自二十世纪六七十年代以来已经取得了突飞猛进的发展，尤其是计算机技术的应用，使其达到了智能化阶段，现在，机械故障诊断技术在工业生产中起着越来越重要的作用，生产实践已经证明开展故障诊断与状态预测技术研究其重要的现实意义。 我国的故障诊断技术在理论研究方面，紧跟国外发展的脚步，在实践应用上还是基本锣鼓后语国外的发展。在我国，故障诊断的研究与生产实际联系不是很紧密，研究人员往往缺乏现场故障诊断的经验，研究的系统与实际情况相差甚远，往往是从高等院校或者科研部门开始，在进行到个别企业，而国外的发展则是从现场发现问题进而反应到高等院校或者科研单位，是的研究有的放矢。 记过近二十年的努力，我国自己开发的故障诊断系统已趋于成熟，在工业生产中得到了广泛应用。但一些新的方法和原理的出现，使得故障诊断技术的研究不断向前发展，正逐步走向准确、方便、及时的轨道上来。 1.故障诊断的含义及其现状 故障诊断技术是一门了解和掌握设备运行过程中的状态，进而确定其整体或者局部是否正常，以便早期发现故障、查明原因，并掌握故障发展趋势的技术。其目的是避免故障的发生，最大限度的提高机械地使用效率。 1.1设备诊断技术的研究内容主要包括以下三个环节： （1）特征信号的采集：这一过程属于准备阶段，主要用一些仪器测取被测仪器的有关特征值，如速度、湿度、噪音、压力、流量等。 现在信号的采集主要用传感器，在这一阶段的主要研究基于各种原理的传感技术，目标是能在各种环境中得到高可靠、高稳定的传感测试信号。国内传感器类型：电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和湿度传感器等；最近开发的传感技术有光导纤维、激光、声发射等。（2）信号的提取与处理：从采集到的信号中提取与设备故障有关的特征信息，与正常信息只进行对比，这一步就可以称之为状态检测。目前，小波分析在这方面得到广泛应用，尤其是在旋转机械的轴承故障诊断中。基于相空间重构的GMD数据处理方法也刚刚开始研究，此方法对处理一些复杂机械的非线性振动，从而进一步预测故障的发展趋势非常有效。（3）判断故障种类：从上一步的结果中运用各种经验和知识，对设备的状态进行识别，进而做出维修决策。这一步关键是研究系统参数识别和诊断中相关的实用技术，探讨多传感器优化配置问题，发展信息融合技术、模糊诊断、神经网络、小波变换、专家系统等在设备故障诊断中的应用。 1.2故障诊断及时的发展历程· 故障诊断技术的大致三个阶段： （1）事后维修阶段；（2）预防维修阶段；（3）预知维修阶段。现在基本处于预知维修阶段，预知维修的关键在于对设备运行状态进行连续监测或周期检测，提取特征信号，通过对历史数据的分析来预测设备的发展趋势。 1.3故障诊断的发展现状 目前，国内检测技术的研究主要集中在以下几个方面：

设备故障诊断技术说明

设备故障诊断技术简介

上海华阳检测仪器有限公司 Shanghai Huayang MeasuringInstruments Co., Ltd 目录 设备故障诊断技术定义

-----------------------------------------------（ 3）一．设备维修制度的进展-----------------------------------------------（ 4）二．检测参数类型-------------------------------------------------------（ 5） 三．振动检测中位移、速度和加速度参数的选择-----------------------------（ 5） 四．测点选择原则------------------------------------------------------（ 6） 五．测点编号原则------------------------------------------------------（ 7） 六．评判标准----------------------------------------------------------（ 7） 七．测量方向及代号----------------------------------------------------

（10） 八．搜集和掌握有关的知识和资料----------------------------------------（10） 九．故障分析与诊断----------------------------------------------------（11） 十．常见故障的识不----------------------------------------------------（14） 1．不平衡------------------------------------------------------------（14） 2．不对中------------------------------------------------------------（14） 3．机械松动----------------------------------------------------------（15） 4. 转子或轴裂纹

(企业诊断)设备故障诊断与维修最全版

（企业诊断）设备故障诊断 与维修

《设备故障诊断和维修》学习提纲 第壹章绪论 掌握设备故障诊断的意义、目的、任务及其发展概况，熟悉设备故障诊断的概念、意义和目的，熟悉状态监测和故障诊断的任务，了解设备故障诊断技术的发展概况。 1、设备诊断技术、修复技术和润滑技术已列为我国设备管理和维修工作的三项基 础技术。 2、设备故障诊断是指在设备运行中或在基本不拆卸的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态，判定产生故障的部位和原因，且预测、预报设备未来的状态，从而找出对策的壹门技术。 3、设备故障诊断既要保证设备的安全可靠运行，又要获取更大的经济效益和社会效益。 4、设备故障诊断的任务是监视设备的状态，判断其是否正常；预测和诊断设备的故障且消除故障；指导设备的管理和维修。 5、设备故障诊断技术的发展历程：感性阶段→量化阶段→诊断阶段（故障诊断技术真正作为壹门学科）→人工智能和网络化阶段（发展方向）。 第二章设备故障诊断的基本概念 了解设备故障诊断的壹些基本概念和基本方法，明确设备故障诊断的重要目标——状态维修。要求掌握设备和设备故障的基本概念，全面、深入了解设备故障的概念、原因、机理、类型、模式、特性、分析及管理；了解设备故障诊断的基本方法和分类；熟知设备维修方式的发展和状态维修，认识设备故障诊断技术和状态维修的“因果”关系。 1、从系统论的观点，设备是由有限个“元素”，通过元素之间的“联系”，按照壹定的规律聚合而构成的。 2、设备的故障，是指系统的构造处于不正常状态，且可导致设备相应的功能失调，致使设 备相应行为（输出）超过允许范围，这种不正常状态称为故障状态。

3、理解故障原因、故障机理、故障模式、故障分析等概念。设备故障具有层次性、传播性、 放射性、相关性、延时性、不确定性等基本特性。 4、对故障进行分类的目的是为了弄清不同的故障性质，从而采取相应的诊断方法 5、设备故障诊断的基本方法包括传统的故障诊断方法、故障的智能诊断方法和故障诊断的 数学方法。 6、设备故障诊断的分类根据诊断对象、诊断参数、诊断的目的和要求、诊断方法的完善程 度等不同能够有各种分类方法。 7、我国的维修体制也在发生着深刻而巨大的变化，已从早期的事后维修和实施多年的定期 预防维修开始进入现代的预知性的视情（状态）维修。 8、实施设备状态维修的指导思想。 第三章设备故障诊断的技术基础 掌握设备故障诊断特别是振动诊断的技术基础，要求熟悉设备故障诊断技术的内容，掌握设备故障信息获取和检测方法的框架知识，了解设备故障常用的三种评定标准及相对判断标准的制定方法，熟悉故障诊断中的信号处理。掌握傅里叶变换在故障诊断中的应用。 1、设备故障诊断的内容包括状态监测、分析诊断和故障预测三个方面。其具体实施过程 为信息采集、信号处理、状态识别、诊断决策。 2、设备故障信息的获取方法包括直接观测法、参数测定法、磨损残渣测定法及设备性能 指标的测定。 3、设备故障的检测方法包括振动和噪声的故障检测、材料裂纹及缺陷损伤的故障检测、 设备零部件材料的磨损及腐蚀故障检测及工艺参数变化引起的故障检测。 4、设备故障的评定标准常用的有三种判断标准，即绝对判断标准、相对判断标准以及类 比判断标准。可用平均法制定相对判断标准。

旋转机械故障相关诊断技术(最新版)

( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 旋转机械故障相关诊断技术(最 新版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

旋转机械故障相关诊断技术(最新版) 一、旋转机械故障的灰色诊断技术 灰色诊断技术就是在故障诊断中应用灰色系统理论，利用信息间存在的关系，充分发挥采集到的振动信息的作用，充分挖掘振动信息的内涵，通过灰色方法加工、分析、处理，使少量的振动信息得到充分的增值和利用，使潜在的故障原因显化。 二、旋转机械故障的模糊诊断技术 模糊诊断技术就是在故障诊断中引入模糊数学方法，将各类故障和征兆视为两类不同的模糊集合，同时用一个模糊关系矩阵来描述二者之间的关系，进而在模糊的环境中对设备故障的原因、部位和程度进行正确、有效地推理、判断。 三、旋转机械故障的神经网络诊断技术 所谓的神经网络就是模仿人类大脑中的神经元与连结方式，以

构成能进行算术和逻辑运算的信息处理系统。神经网络模型由许多类似于神经元的非线性计算单元所组成，这些单元以一种类似于生物神经网络的连结方式彼此相连，以完成所要求的算法。在旋转机械故障的诊断中，引入神经网络技术，以类似于人脑加工信息的方法对收集到的故障信息进行处理，从而对故障的原因、部位和程度进行正确的判断。 云博创意设计 MzYunBo Creative Design Co., Ltd.

设备故障诊断原理技术及应用

设备故障诊断原理技术及应用 机械设备故障诊断技术随着近十多年来国际上电子计算机技术、现代测量技术和信号处理技术的迅速发展而发展起来,是一门了解和掌握机械设备在使用过程中的状态,确定其整体或局部是否正常,早期发现故障及原因,并预报故障发展趋势的技术。 1.机械设备故障诊断的发展过程 设备故障诊断是指在一定工作环境下,根据机械设备运行过程中产生的各种信息判别机械设备是正常运行还是发生了异常现象,并判定产生故障的原因和部位,以及预测、预报设备状态的技术,故障诊断的实质就是状态的识别。 诊断过程主要有3 个步骤: ①检测设备状态的特征信号; ②从所检测的特征信号中提取征兆; ③故障的模式识别。其大致经历以下3 个阶段: ①基于故障事件原故障诊断阶段,主要缺点是事后检查,不能防止故障造成的损失; ②基于故障预防的故障诊断阶段; ③基于故障预测的故障诊断阶段,它是以信号采集与处理为中心,多层次、多角度地利用各种信息对机械设备的状态进行评估,针对不同的设备采取不同的措施。 2.开展故障诊断技术研究的意义 应用故障诊断技术对机械设备进行监测和诊断,可以及时发现机器的故障和预防设备恶性事故的发生,从而避免人员的伤亡、环境的污染和巨大的经济损失。应用

故障诊断技术可以找出生产设备中的事故隐患,从而对机械设备和工艺进行改造以 消除事故隐患。状态监测及故障诊断技术最重要的意义在于改革设备维修制度,现在多数工厂的维修制度是定期检修,造成很大的浪费。由于诊断技术能诊断和预报设备的故障,因此在设备正常运转没有故障时可以不停车,在发现故障前兆时能及时停车。按诊断出故障的性质和部位,可以有目的地进行检修,这就是预知维修—现代化维修 技术。把定期维修改变为预知维修,不但节约了大量的维修费用,而且,由于减少了许多不必要的维修时间,而大大增加了机器设备正常运转时间,大幅度地提高生产率,产生巨大的经济效益。因此,机械状态监测与故障诊断技术对发展国民经济有相当重要的作用。 3.机械故障诊断的研究现状 机械故障诊断作为一门新兴的综合性边缘学科,经过30 多年的发展,己初步形成了比较完整的科学体系。就其技术手段而言,已逐步形成以振动诊断、油样分析、温度监测和无损探伤为主,其他技术或方面为辅的局面。这其中又以振动诊断涉及的领域最广、理论基础最为雄厚、研究得最具生机与活力。目前,对振动信号采集来说, 计算机技术足以胜任各种场合的需要。在振动信号的分析处理方面,除了经典的统计分析、时频域分析、时序模型分析、参数辨识外,近来又发展了频率细化技术、倒谱分析、共振解调分析、三维全息谱分析、轴心轨迹分析以及基于非平稳信号假设的短时傅立叶变换、Wign2er 分布和小波变换等。就诊断方法而言,除了单一参数、 单一故障的技术诊断外,目前多变量、多故障的综合诊断已经兴起。 人工智能的研究成果为机械故障诊断注入了新的活力,故障诊断的专家系统不

机械故障诊断技术 习题参考答案

参考答案 教材：设备故障诊断，沈庆根、郑水英，化学工业出版社，2006.3第1版 2010.6.28 于电子科技大学 1第1章概论 1.1 机械设备故障诊断包括哪几个方面的内容？ 答：机械设备故障诊断所包含的内容可分为三部分。 第一部分是利用各种传感器和监测仪表获取设备运行状态的信息，即信号采集。采集到的信号还需要用信号分析系统加以处理，去除无用信息，提取能反映设备状态的有用信息（称为特征信息），从这些信息中发现设备各主要部位和零部件的性能是处于良好状态还是故障状态，这部分内容称为状态监测，它包含了信号采集和信号处理。 第二部分是如果发现设备工作状态不正常或存在故障，则需要对能够反映故障状态的特征参数和信息进行识别，利用专家的知识和经验，像医生诊断疾病那样，诊断出设备存在的故障类型、故障部分、故障程度和产生故障的原因，这部分内容称为故障诊断。 第三部分称为诊断决策，根据诊断结论，采取控制、治理和预防措施。 在故障的预防措施中还包括对设备或关键零部件的可靠性分析和剩余寿命估计。有些机械设备由于结构复杂，影响因素众多，或者对故障形成的机理了解不够，也有从治理措施的有效性来证明诊断结论是否正确。 由此可见，设备诊断技术所包含的内容比较广泛，诸如设备状态参数（力、位移、振动、噪声、裂纹、磨损、腐蚀、温度、压力和流量等）的监测，状态特征参数变化的辨识，机器发生振动和机械损伤时的原因分析，故障的控制与防治，机械零部件的可靠性分析和剩余寿命估计等，都属于设备故障诊断的范畴。 1.2 请简述开展机械设备故障诊断的意义。 答：1、可以带来很大的经济效益。 ①采用故障诊断技术，可以减少突发事故的发生，从而避免突发事故造成的损失，带来可观的经济效益。 ②采用故障诊断技术，可以减少维修费用，降低维修成本。 2、研究故障诊断技术可以带动和促进其他相关学科的发展。故障诊断涉及多方面的科学知识，诊断工作的深入开展，必将推动其他边缘学科的相互交叉、渗透和发展。 2第2章故障诊断的信号处理方法 2.1 信号特征的时域提取方法包括哪些？ 答：信号特征的时域提取方法包括平均值、均方根值、有效值、峰值、峰值指标、脉冲指标、裕度指标、偏度指标（或歪度指标、偏斜度指标）、峭度指标。这些指标在故障诊断中不能孤立地看，需要相互印证。同时，还要注意和历史数据进行比较，根据趋势曲线作出判别。 2.2 时域信号统计指标和频谱图在机械故障诊断系统中的作用分别是什么？

机械故障诊断第1阶段练习题

江南大学现代远程教育第一阶段练习题 考试科目:《机械故障与诊断》绪论至第二章（总分100分） __________学习中心（教学点）批次：层次： 专业：学号：身份证号： 姓名：得分： 一、填空题（每空1分，共20分） 1、设备故障诊断的任务是监视设备的，判断其是否；和设备的故障并消除故障；指导设备的管理和维修。 2、设备由于某种原因瞬间发生的故障称为。 3、按故障的严重程度和危险性分为和故障。 4、是为了弄清不同的故障性质，从而采取相应的。 5、希尔伯特变换的重要意义在于它揭示了可实现的系统函数其与之间的依赖关系，他们构成一个希尔伯特变换对。 6、是求解线性系统的一种有效工具。 7、机械故障按功能分、。 8、根据其的不同，可将随机信号分为和两大类。 9、实践证明，选取故障特征参量应遵循的原则是、和。 二、判断题（每题2分，共20分） 1、无需经过更换或修复便能消除故障称为永久性故障。（） 2、FFT在描述信号时表示对信号进行快速傅立叶变换。（） 3、设备管理和维修方式的发展主要经历的3个阶段，即早期的事后维修方式，发展到定期预防维修方式，视情维修方式。( ) 4、渐发性故障不可以向突发性故障过度。 ( ) 5、暂时性故障又称为间断性故障。( ) 6、在工程中，FFT变换的典型程序和集成芯片已经成熟，用时只需选用就可以了。（） 7、设备有异常出现后，表明无论如何都不能继续工作了。 () 8、根据具体情况，也可将状态监测维修的定期测量周期改为连续或不定期。（） 9、峰——峰值一般不容易提取。 ( )

10、频域是倒频谱。 ( ) 三、选择题（每题2分，共20分） 1、下列哪个不是设备管理和维修工作中的基本技术（） A 设备诊断技术 B 修复技术 C 液压传动技术 D 润滑技术 2、（）是目前所有故障诊断技术中应用最广泛也是最成功的诊断方法。 A振动诊断 B温度诊断 C声学诊断 D光学诊断 3、相关分析用于描述信号在不同时刻的相互依赖关系，是提取信号中的常用手段。（） A．周期成分B．非周期成分 C．平稳随机成分D．非平稳随机成分 4、设备故障诊断未来的发展方向是（） A 感性阶段 B 量化阶段 C 诊断阶段 D 人工智能和网络化 5、设备的整体或局部没有缺陷，或虽有缺陷但其性能仍在允许的限度以内称为设备的（） A 异常状态 B 正常状态 C 紧急故障状态 D 早期故障状态 6、对于海洋平台、金属结构、容器等的诊断方法中最常选用（） A 旋转机械诊断技术 B 往复机械诊断技术 C 工程结构诊断技术 D 工艺流程诊断技术 7、用听棒倾听机器内部的声音属于（）。 A 渗透探伤法 B 直接观测法 C 设备性能指标测定法 D 特征分析法 8、监视设备的状态，判断其是否正常是（）。 A 设备故障诊断的任务 B 故障产生的原因 C 设备状态监测的任务 D 消除故障的方法 9、下列哪种故障最不容易用早期试验来预测（）。 A 渐发性故障 B 突发性故障 C 试用期故障 D 后期故障 10、调制型非平稳信号属于随机信号中的（）。 A 周期信号 B 平稳信号 C 非周期信号 D 非平稳信号 四、名词解释（每题5分，共10分）

机械故障诊断作业

机械故障诊断 绪论：机械设备状态监测与故障诊断：是识别机械设备(机器或机组)运行状态的一门综合性应用科学和技术，它主要研究机械设备运行状态的变化在诊断信息中的反映；通过测取设备状态信号，并结合其历史状况对所测信号进行处理分析，特征提取，从而定量诊断(识别)机械设备及其零部件的运行状态(正常、异常、故障)，进一步预测将来状态，最终确定需要采取的必要对策的一门技术。主要内容包括监测、诊断(识别)和预测三个方面。机械设备是现代化工业生产的物质技术基础，设备管理则是企业管理中的重要领域，也就是说，企业管理的现代化必然要以设备管理的现代化作为其重要组成部分，机械设备状态监测与故障诊断技术在设备管理与维修现代化中占有重要的地位。 机械设备状态监测与故障诊断技术在满足可靠性、可用性、维修性、经济性、安全性要求中，扮演着越来越重要的角色。机械故障的诊断的意义当然是不可忽略的。第一，有利于提高设备管理水平，“ 管好、用好、修好”设备，不仅是保证简单再生产的必要条件，而且能提高企业经济效益，推动国民经济持续、稳定、协调地发展。机械设备状态监测与故障诊断是提高设备管理水平的一个重要组成部分；第二，避免重大事故发生，减少事故危害性，现代设备的结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度越来越高。但是，当设备出现故障时所带来的影响程度也明显增大，有时不仅仅是造成巨大的经济损失，往往还会带来灾难性的事故，发展机械设备状态监测与故障诊断技术，并进行有效、合理的实施，可以掌握设备的状态变化规律及发展趋势，

防止事故于未然，将事故消灭在萌芽；第三，宏观上实施故障诊断能带来经济效益。 机械设备的发展也是从最初最原始的方法到至今的高端迈进。第一阶段：19世纪工业革命到20世纪初，低的生产力水平，事后维修方式；第二阶段：20世纪初到20世纪50年代，规模化生产方式—定期维修—设备诊断技术孕育，由听、摸、闻、看到初步的设备诊断仪器；第三阶段：20世纪60—70年代，大规模生产方式—状态维修—设备诊断技术形成；第四阶段：20世纪80—目前，柔性生产方式—风险管理—智能化设备诊断技术，设备诊断相关信息的集成化、智能化、网络化利用。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。 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、识别的新理论及新方法研究，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远程诊断系统，而机械故障诊断学的学科范畴也是将多数学科融合一起的一个综合学科。他包括了机械工程，建模技术（CAD、CAE、坐标反求、图像处理），分析技术，测量技术，结构强度，参数辨识，信号处理分析，故障诊断应用力学等等学科。

关于机械故障诊断技术的现状与发展趋势的研究

关于机械故障诊断技术的现状与发展趋势的研究 摘要：随着生产的发展，机械故障诊断技术的重要性越来越明显。传统的诊断技术和理论方法对于具有多故障、多过程、突发性故障的现代化机械设备，往往显示出较大的局限性，从而使机械故障诊断陷入了某些困境。机械故障诊断技术作为一门新兴的科学，自从二十世纪六七十年代以来已经取得了突飞猛进的发展，尤其是计算机技术的应用，使其达到了智能化的阶段。现在，机械故障诊断技术的应用在工业生产中越来越重要的作用，生产实践已经证明开展故障诊断与状态预测技术研究具有重要的现实意义。本文将介绍了故障诊断理论的提出过程和内容;简要地阐述了基于解析模型的故障诊断方法、基于知识的故障诊断方法和基于数据驱动的故障诊断方法，介绍故障诊断的发展现状及其发展前景。 关键词：故障诊断；发展历程；发展趋势 1.故障诊断概述 1.1 故障诊断的含义及其现状 故障诊断技术是一门了解和掌握设备运行过程中的状态，进而确定其整体或局部是否正常，以便早期发现故障，查明原因，并掌握故障发展趋势的技术。其目的是避免故障的发生，最大限度的提高机械的使用效率。 1.2设备故障诊断技术的研究内容 故障诊断技术主要包括一下三个基本环节： （1）特征信号的采集：这一过程属于准备阶段，主要用一些仪器测取被测仪器的有关特征值，如速度、温度、噪音、压力流量等。 现在信号采集主要用传感器，在这一阶段主要研究基于各种原理的传感技术，目标是能在各种环境中得到高可靠、高稳定的传感测试信号。国内传感类型：电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和温度传感器等：最近开发的传感技术有光导纤维、激光、声发射等。 （2）信号的提取与处理：从采集到信号中提取与设备故障有关的特征信息。与正常信息进行对比，这一步就可称之为状态监测。目前，小波分析在这方面得到了广泛的的应用，尤其是在旋转机械的轴承故障诊断中。基于基于向空间重构的GMDH数据处理方法也刚刚研究，此方法处理一些复杂机械的线性振动，从而进一步预测故障的发展趋势非常有效。 （3）判断故障种类：从上一步的结果中运用各种经验和知识，对设备的状态进行识别，进而做出维修决策。这一步关键是研究系统参数识别和诊断中相关的使用技术，讨论多传感器优化配置问题，发展信息融合技术、模糊诊断、神经网路、小波变换、专家系统等在设备故障诊断中的应用。 1.3故障诊断的诊断技术方式 当前，油液监测、振动监测、噪声监测、性能趋势分析和无损探伤等为故障诊断主要的诊断技术方式。

机械设备故障诊断技术应用案例

机械设备故障诊断技术应用案例 【案例8-1】图8.4（引自参考文献33）为某厂轧机一轴轴承测振的时域波形图，表1为常用时域波形指标值。图中时域波形中有明显脉冲出现，由于峭度指标对冲击的变化十分明显，设备正常运行时峭度值一般为3.0，由表1可看出该轧机轴承峭度值为154.6，但并不能据此判断该设备一定有异常，又经过对数据进行频谱分析后发现，该设备轴承存在故障。因此，采用时域分析法往往可以进行简易诊断，若要精密诊断还需要和其它方法相结合判断。 2/s m ms 0-100-5050100 1500 20406080100120140 图8.4 轧机振动检测时域波形 表1 时域指标 【案例8-2】图8.6（引自参考文献34）所示为带有外圈剥落故障的滚动轴承振动信号，从图中可看到明显的周期性冲击振动，说明外圈剥落严重。用滤波器对该数据进行滤波，然后取包络并进行细化Fourier 分析，即使用共振解调法进行故障诊断，得到的诊断结果如图8.7所示。理论上外圈的故障特征频率0f =46.9Hz ，从频谱图中可明显看到外圈故障频率为46.7Hz 。因此，共振解调法准确的反映了故障特性。 图8.6 外圈剥落故障轴承的振动信号

图8.7 共振解调法诊断外圈剥落故障结果 【案例8-3】图8.10、8.11、8.12所示分别为正常轴承、滚子损伤轴承、外圈损伤轴承声发射信号的时域图和频域图，图中“R1”或“1”所指的波形表示声发射信号的时域波形，“M”所指的波形表示相应的频谱图。各图中右上角的“@”表示实线光标处波形所对应的频率及相应的幅值，“△”表示实线与虚线光标之间的差值。 图8.10 正常轴承声发射信号的时域图和频域图（示波器截图） 图8.11 滚子损伤轴承声发射信号时域图和频域图（示波器截图）

设备的机械故障诊断及排除(1)

机械设备故障诊断及排除 机械设备故障是机械设备应有的工作能力或特性的明显降低,甚至根本不能工作的现象.机械设备的技术状况是随着使用时间的延长而逐渐恶化的,因而机械设备的使用寿命总是有限的,由此可知,机械设备发生故障的可能性总是随着使用时间的延长而增大.虽然机械设备故障的发生具有随机性,即无论哪一类故障,人们都难以预料它的确切地发生时间,但是故障的产生是可以预防,发现和排除的.故障的分类对于预防机械设备故障的发生起到指导作用;故障的诊断方法可以及时准确地确定故障的种类和具体位置,并初步判定故障的严重程度,为排除故障提供有价值的参考信息.确保机械设备的正常工作. 一、机械设备故障分类: (一)临时性故障 临时性故障又称间断故障,多半是由机械设备的外部原因引起的.如操作失误等造成,当这些外部干扰消除后机械设备即可正常运转. (二)永久性故障 1.按故障发生的时间分类: 1)早发性故障:这是由于机械设备在设计,制造,装配,调试等方面存在问题引起的.如新购入 机床液压系统严重漏油或噪声很大. 2)突发性故障:这是由于各种不利因素和偶然的外界因素共同作用的结果.故障发生的特点是 具有偶然性和突发性,事先无任何征兆,一般与使用情况有关,难以预测,但它容易排除,通常对机械设备寿命影响不大. 3)渐进性故障:它是因机械设备技术特性参数的劣化包括腐蚀,疲劳,老化等,逐渐发展而成 的.其特点是故障发生的概率与使用时间有关,只是在机械设备有效寿命的后期才明显的表现出来.故障一经发生,就标志着寿命的终结.通常它可以进行预测,大部分机械设备的故障属于这一类. 4)复合型故障:这类故障包括上述故障的特征,其故障发生的时间不定.机械设备工作能力耗 损过程的速度与其耗损的性能有关.如摩擦副的磨损过程引起的渐进性故障,而外界的磨粒会引起突发性故障. 2.按故障表面形式分类: 1)功能故障:机械设备应有的工作能力或特性明显降低,甚至根本不能工作,即丧失了它应有

设备故障诊断技术介绍

设备故障诊断技术简介 上海华阳检测仪器有限公司 Shanghai Huayang MeasuringInstruments Co., Ltd

目录 设备故障诊断技术定义 -----------------------------------------------（ 3） 一．设备维修制度的发展 -----------------------------------------------（ 4） 二．检测参数类型 -------------------------------------------------------（ 5） 三．振动检测中位移、速度和加速度参数的选择 -----------------------------（ 5） 四．测点选择原则 ------------------------------------------------------（ 6） 五．测点编号原则 ------------------------------------------------------（ 7） 六．评判标准 ----------------------------------------------------------（ 7） 七．测量方向及代号 ----------------------------------------------------（10） 八．搜集和掌握有关的知识和资料 ----------------------------------------（10） 九．故障分析与诊断 ----------------------------------------------------（11） 十．常见故障的识别 ----------------------------------------------------（14） 1．不平衡 ------------------------------------------------------------（14） 2．不对中 ------------------------------------------------------------（14） 3．机械松动 ----------------------------------------------------------（15） 4. 转子或轴裂纹 ------------------------------------------------------（15） 5．滚动轴承 ----------------------------------------------------------（15） 6．滑动轴承 ----------------------------------------------------------（16） 7．齿轮箱 ------------------------------------------------------------（19） 8．传动皮带 ----------------------------------------------------------（20） 9．叶轮、叶片和旋翼 --------------------------------------------------（21） 10．电机 -------------------------------------------------------------（22） 11．共振 -------------------------------------------------------------（23） 十一.故障分析方法 -----------------------------------------------------（25） 1．简易分析方法 ------------------------------------------------------（25） 2．频谱分析方法 ------------------------------------------------------（26） 设备故障诊断技术简介 设备故障诊断技术定义：是一种为了了解和掌握设备在使用过程中的状态（在设备基本不拆卸、不解体的情况下）而采用一定的检测手段，根据检测的数据和经验的积累，来确定设备整体或局部是正常或异常、早期发现设备故障及其原因、并能早期预报设备故障发展趋势的一门技术。 通俗地说，它是一种给设备“看病”的技术。这里所说的设备指的是机械设备。它包括各类机械，例如：风机、压缩机等的动设备和容器、

《机械设备故障诊断与维修》教学大纲

《机械设备故障诊断与维修》教学大纲 一、课程性质与任务 本课程是机械电子工程专业（本科）的任选修的专业课。它研究机械设备故障诊断技术包括机械设备故障诊断技术的基本概念、机械物理信号分析基础、机械状态识别方法、机械零件的失效形式等设备诊断原理和常用技术，典型设备和主要传动部件等的故障诊断技术。通过本课程的学习，获得机械设备故障诊断技术必要的基本理论、专业知识和基本技能，了解和掌握常用诊断仪器系统的使用方法，具有对机械设备进行故障诊断的技术能力，从事相关的工程技术工作打好基础。 二、课程基本要求 （一）了解本课程的作用、地位和学习目的，系统地了解本课程的学习内容和和各章的基本要求。 （二）了解机械设备故障诊断技术的基本概念、机械物理信号分析基础、机械状态识别方法、了解测试、诊断仪器的基本特性。 （三）掌握工程信号的类别及其基本特点、掌握频谱分析与数字信号分析的基本方法。掌握机械零件的失效形式等设备诊断原理和常用技术，掌握常用诊断仪器系统的使用方法，能对典型设备和主要传动部件开展故障诊断工作。 三、课程内容 （一）绪论 1．机械设备故障诊断技术的意义； 2．机械故障诊断的基本内容 3．机械设备的信息获取和检测方法； 4．机械设备故障诊断方法的分类； 5．机械设备故障诊断技术的发展。 重点：机械设备的信息获取和检测方法、机械设备故障诊断方法的分类。 难点：机械设备的信息获取和检测方法。 教学建议：以企业设备诊断实例来说明机械设备故障诊断技术的意义，结合实例和 测试技术的基础来讲解机械设备的信息获取和检测方法。 （二）机械设备故障诊断中的信号分析与处理 1.机械物理信号分析的基础知识； 2.检测信号的时域分析方法 3.检测信号的频域分析方法； 4.检测信号的其它分析方法；