机械设备故障诊断技术

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1、机械设备故障诊断技术及应用第一章绪论1.1机械设备故障诊断技术的意义、、、目的和内容、目的和内容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。机械设备故障诊断技术日益获得重视与发展的原因是，随着科学技术与生产的发展，机械设备工作强度不断增大，生产效率、自动化程度越来越高，同时设备更加复杂，各部分的关联愈加密切，往往某处微小故障就爆发链锁反应，导致整个设备乃至与设备有关的环境遭受灾难性的毁坏。例如，1973年美国三

2、里岛核电站堆芯损坏事故；1985年美国航天飞机“挑战者号”的坠毁；1984年印度博帕尔市农药厂异氰酸甲酯毒气外泄事故；1986年前苏联切尔诺贝利核电站泄漏事故；1986年欧洲莱因河瑞士化学工业污染事故等。重要设备因事故停机造成的损失极为严重；一个乙烯球罐停产一天，损失产值500万元，利润200万元；一台大型化纤设备停产1小时，损失产值80万元。对大型汽轮发电机组进行振动监视，获利与投资之比为17：1。设备诊断技术日益获得重视与发展的另一个重要原因是能改革维修体制，大量节省维修费用。日本有资料指出，

3、采用诊断技术后，每年设备维修费减少20%~50%，故障停机减少75%。设备诊断技术包括以下5方面内容。1、正确选择与测取设备有关状态的特征信号2、正确地从特征信号中提取设备有关状态的有用信息3、根据征兆正确地进行设备的状态诊断4、根据征兆与状态正确地进行设备的状态分析5、根据状态分析正确地作出决策11.2设备故障的信息获取和检测方法1.2.1设备故障信息的获取方法监测对象信息测取设备干预（维修、调特征信号整、控制、诊断）信息提取征兆决策状态诊断决策状态形成故障情况状态趋势图1-1设备诊断过程框图1

4、、直接观测法2、参数测定法3、磨损残余物的测定4、设备性能指标的测定1.2.2设备故障的检测方法1、振动和噪声的故障检测（1）振动法：对机器主要部位的振动值如位移、速度、加速度、转速及相位值等进行测定，与标准值进行比较，据此可以宏观地对机器的运行状况进行评定，这是最常用的方法。（2）特征分析法：对测得的上述振动量在时域、频域、时—频域进行特征分析，用以确定机器各种故障的内容和性质。（3）模态分析与参数识别法：利用测得的振动参数对机器零部件的模态参数进行识别，以确定故障的原因和部位。2（4）冲击能量

5、与冲击脉冲测定法：利用共振解调技术以测定滚动轴承的故障。（5）声学法：对机器噪声的测量可以了解机器运行情况并寻找故障源。2、材料裂纹及缺陷损伤的故障检测（1）超声波探伤法：该方法成本低，可测厚度大，速度快，对人体无害，主要用来检测平面型缺陷。（2）射线探伤法：主要采用X射线。该方法主要用于展示体积型缺陷，适用于一切材料，测量成本较高，对人体有一定损害，使用时应注意。（3）渗透探伤法：主要有荧光渗透与着色渗透两种。该方法操作简单，成本低，应用范围广，可直观显示，但仅适用于有表面缺陷的损伤类型。（4）

6、磁粉探伤法：该法使用简便，较渗透探伤更灵敏，能探测近表面的缺陷，但仅适用于铁磁性材料。（5）涡流探伤法：这种方法对封闭在材料表面下的缺陷有较高的检测灵敏度，它属于电学测量方法，容易实现自动化和计算机处理。（6）激光全息检测法：它是20世纪60年代发展起来的一种技术，可检测各种蜂窝结构、叠层结构、高压容器等。（7）微波检测技术：它也是近几十年发展起来的一种新技术，对非金属的贯穿能力远大于超声波方法，其特点是快速、简便，是一种非接触式的无损检测。（8）声发射技术：它主要对大型构件结构的完整性进行监测和

7、评价，对缺陷的增长可实行动态、实时监测，且检测灵敏度高，目前在压力容器，核电站重点设备及放射性物质泄漏，输送管道焊接部位缺陷等方面的检测获得了广泛的应用。3、设备零部件材料的磨损及腐蚀故障检测（1）光纤内窥技术：它是利用特制的光纤内窥探测器直接观测到材料表面磨损及情况。（2）油液分析技术：油液分析技术可分为两大类：一类是油液本身的物理、化学性能分析，另一类是对油液污染程度的分析。具体的方法有光谱分析法与铁谱分析法。34、温度、压力、流量变化引起的故障检测1.3机械设备故障诊断方法的分类1.3.1按

8、诊断的目的和要求分类1、功能诊断和运行诊断2、定期诊断和连续监控3、直接诊断和间接诊断4、常规工况下诊断和特殊工况下诊断5、在线诊断与离线诊断1.3.2按诊断对象分类（1）旋转机械诊断技术：如汽轮发电机组、燃气轮机组、水轮机组、风机及离心泵等。（2）往复机械诊断技术：包括内燃机、往复式压缩机及泵等。（3）工程结构诊断技术：如海洋平台、金属结构、框架、桥梁、容器等。（4）运载器和装置诊断技术：如飞机、火箭、航天器、舰艇、火车、汽车、坦克、火炮、装甲车等。（5）通讯系统诊断技术：如雷达