机械设备故障诊断技术专项培训.ppt

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1、机械设备故障诊断技术北京科技大学机械工程学院阳建宏2010.10复习2What?1Why?3How?什么是设备故障诊断为什么要进行设备故障诊断如何进行设备故障诊断保障设备安全给机器看病监测、诊断、决策故障诊断的基本概念：复习多样性层次性相关性延时性不确定性故障诊断的特点：背景介绍例：电机驱动压缩机运转电机轴旋转频率电机冷却风扇叶片通过频率压缩机风扇叶片通过频率该如何分析？背景介绍基于振动分析的故障诊断应该具备的知识：信号采集（传感器、A/D、采样定理）信号分析基础（FFT、卷积）信号处理方法（幅域、时域、频域）振动温度鉄谱设备的磨损曲线时间幅值随设备劣化，不同技术对设备诊断的有效性工程信号

2、分析与处理信号的分类与描述周期信号与傅里叶级数非周期信号与傅里叶变换离散傅里叶变换与数字信号处理信号的分类模拟信号和数字信号模拟信号——时间和幅值均连续抽样信号——时间离散，幅值连续数字信号——时间和幅值均离散工程信号分析与处理信号的分类与描述抽样量化信号的分类根据信号和时间变量是否连续分：连续时间信号、离散时间信号从信号的变化规律分：确定性信号、随机性信号按信号幅值随时间的变化规律分：静态信号(直流信号)、动态信号工程信号分析与处理信号的分类与描述信号的分类工程信号分析与处理信号的分类与描述周期信号周期信号的定义最小重复时间，称为周期简单的周期信号，如正弦信号、其有单一的频率，又称为简谐

3、周期信号。工程信号分析与处理信号的分类与描述幅值：振动能量大小频率：故障定位相位简单的周期信号工程信号分析与处理信号的分类与描述简单弹性质量系统在旋转机械中，因转子质量不平衡产生的振动例1：例2：F（t）tec多故障耦合及噪声的存在，使得实际信号不会是标准的正弦波信号的分类工程信号分析与处理信号的分类与描述复杂的周期信号复杂的周期信号是由频率比为有理数的不同频率的正弦信号迭加而成周期的确定根据各频率值的最大公约数的倒数来确定工程信号分析与处理信号的分类与描述复杂的周期信号减速箱轴承座的振动信号工程信号分析与处理信号的分类与描述信号的分类工程信号分析与处理信号的分类与描述非周期信号准周期

4、信号：由一系列频率比为无理数的正弦波组成工程信号分析与处理信号的分类与描述信号的分类工程信号分析与处理信号的分类与描述非周期信号瞬变信号：例如，锤子的敲击力；承载缆绳断裂时应力变化；热电偶插入加热炉中温度的变化过程等，这些信号都属于瞬变非周期信号，并且可用数学关系式描述。单自由度振动模型在脉冲力作用下的响应工程信号分析与处理信号的分类与描述实测信号1=有用信号+噪声+冲击例如：旋转机械不平衡故障实际监测信号的成分实测信号2=低频信号调制高频信号例如：轴承内圈故障信号实际监测信号的成分工程信号分析与处理信号的分类与描述周期信号与傅里叶级数非周期信号与傅里叶变换离散傅里叶变换与数字信号处理傅里

5、叶“Anarbitraryfunction,coutinousorwithdiscontinuities,definedinafiniteintervalbyanarbitrarilycapriciousgraphcanalwaysbeexpressedasasumofsinusoids”J.B.J.FourierFourier,JeanBaptisteJosephFrenchbaron,physicist,mathematician1768-1830Cooley,Tukey:FFTin1965傅里叶级数与傅里叶变换傅里叶最主要的两个贡献：“周期函数都可以表示成为谐波关系的正弦函数的加权和

6、”——傅里叶的第一个主要论点，即傅里叶级数“非周期函数都可以用正弦函数的加权积分表示”——傅里叶的第二个主要论点，即傅里叶变换工程信号分析与处理周期信号与傅里叶级数周期信号的傅里叶级数工程信号分析与处理周期信号与傅里叶级数根据傅里叶级数的性质，它可展开为各参数分别为：上式可进一步表示为周期信号的傅里叶级数并非任意的周期信号都能进行傅里叶级数展开充分条件：狄利克雷（Dirichlet）条件在一周期内，只存在有限个间断点在一周期内，只存在有限个极大值和极小值在一周期内，信号是绝对可积的工程信号分析与处理周期信号与傅里叶级数工程中的信号都满足上述条件周期信号的频谱特性离散性：每条谱线代表一个频率

7、分量谐波性：谱线出现在基波的整数倍频率上收敛性：总体上，谐波次数越高，谐波分量越小工程信号分析与处理周期信号与傅里叶级数20Hz80Hz120Hz叠加后得到20Hz80Hz120Hz离散性：每条谱线代表一个频率分量谐波性：谱线出现在基波的整数倍频率上收敛性：总体上，谐波次数越高，谐波分量越小工程信号分析与处理周期信号与傅里叶级数周期信号的频谱特性对于复杂周期信号：周期的确定根据各频率值的最大公约数的倒数来确定周期信号的频