机械设备故障诊断技术及方法

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题目：机械设备故障诊断技术研究

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2016 年 8 月 30 日 机械设备故障诊断技术研究

3 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

机械设备故障诊断技术研究

4 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。

科学技术　机械设备故障诊断　赵彬张伽　河北中烟工业公司河北石家庄０５００００　【摘要】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周而机械设备的使用寿命总是有限的。但是故障的产生又是可以提前预防，发现和排除的。本　文探讨了机械设备故障诊断。　【关键词】机械设备故障诊断　机械设备故障是机械设备应有的工作能力或特性的明显　氐甚至根　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。　一、机械设备故障分类　１、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。　２、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ｌ生事先无任何征兆—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埔　拄性故障：它是因机械设备技术特性参数的劣化包括腐蚀疲芄老　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　戒设备应有的工作能力或特ｌ生明显降低，甚至根本不能　工作。即丧失了它应有的功能。这类故障可通过操作者的直接感受或测定　其输出参数而判断。例如：精度丧失，传动效率降低，速度达不到标准值。　２）潜在故障：故障逐渐发展，但尚未在功能方面表现出来，却又接近　萌发的阶段。当这种情况能够鉴别时，即认为是一种故障现象称为潜　在故障。　（３）根据故障产生的原因分：　１］人为故障：由于在设计，制造。大修。使用，运输，管理等方面存在问　题。使机械设备过早地丧失了应有的功能。　２）自然故障：机械设备在其使用期内。因受到外部或内部各种不同　的自然因素影响而引起的故障，如磨损．老化等。　（４）按故障造成的后果分：　１）致命故障：这是指危及或导致人身伤亡，引起机械设备报废或造　成重大经济损失的故障。　２）严重故障：是指严重影响机械设备正常使用．在较短的有效时间　内无法排除的故障。　３）一般故障：明显影响机械设备正常使用，在较短时间内可以排除　的故障。　４）轻度故障：轻度影响机械设备正常使用．能在日常保养中用随机　工具排除的故障。如：零件松动等。　二、影响机械设备故障产生的因素　１、设计规划：　（１）在设计规划中。应对机械设备未来的工作条件有准确估计，对可　能出现的变异有充分考虑。　（２）设计方案不完善：设计图样和技术文件的审查不严是产生故障　的重要原因。　２、材料选择：在设计，制造和维修中。都要根据零件的性质和　特点正确选择材料。　（１）材料选用不当，或材质不符合标准规定，或选用了不适当的代用　品是产生磨损，腐蚀，过度变形，疲劳破裂，老化等现象的主要原因。　（２）此外在制造和维修过程中，很多材料耍经过铸，锻。焊和热处理等　热加工工序，在工艺过程中材料的金属显微组织，力学性质等要经常发　生变化，其中加热和冷却的影响尤为重要。　３、制造质量：在制造工艺的每道工序中都存在误差。　（１）工艺条件和材质的某些性质必然使零件在铸，锻，焊．热处理和　切削加工过程中积累了应力集中。局部和金属的显微组织缺陷，微观裂　纹等。这些缺陷往往在工序检验时容易被疏忽。　（２）零件制造质量不能满足要求是机械设备产生故障的重要原因。　４、装配质量：　（１）首先要有正确的配合要求。　（２）初始间隙过大，有效寿命期就会缩短。　（３）装配中各零部件之间的相互位置精度也很重要。若达不到要求，　会引起附加应力，偏磨等后果加速失效。　５、合理维修：　根据工艺合理。经济合算，生产可能的原则．合理进行维修．保证维　修质量。这里最重要，最关键的是合理选择和运用修复工艺，注意修复　前准备，修复过程中按规程执行操作，做好修复后的处理工作。　６、正确使用：　在正常使用条件下，机械设备有其自身的故障规律。使用条件改　变故障规律也随之变化。　（１）工作载荷：机械设备发生损耗故障的主要原因是零件的磨损和　疲劳破坏，在规定的使用条件下。零件的磨损在单位时间内是与载荷的　大小呈直线关系。零件的疲劳损坏是在一定的交变载荷下发生。并随　其增大而加剧，因此．磨损和疲劳都与载荷有关。当载荷超过设计的额　定值后，将引起剧烈的破坏，这是不允许的。　（２）工作环境：包括气候，腐蚀介质和其它有害介质影响，以及工作对　象的状况等。第一，温度升高，磨损和腐蚀加剧：第二，过高的湿度和空　气中的腐蚀介质存在，造成腐蚀和磨损：第三，空气中含尘量过多。工作　条件恶劣都会影响机械设备的损坏。　（３）保养和操作：建立合理的维护保养制度，严格执行技术保养和使　用操作规程，是保证机械设备工作的可靠和提高使用寿命的重要条件，　此外。需要对人员进行培训，提高职业素质和工作水平。　故障的分类对于预防机械设备故障的发生起到指导作用赦障的诊断　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。　（上接第５３页）　并估算所需的各种资源以及重新安排投资，对这个新的网络计划还要　不断进行优化。以保证实现所期望的工程目标与进度。　（５）加强工程监理审核监督制度　监理工程师在审核施工企业的网络进度计划时，首先必须基于施　工合同，视其是否满足合同对施工进度计划的要求：二是看施工企业提　交的网络计划是否根据其已经提交的施工组织设计（方法）编制而　成。如果没有合理施工组织方案。则很难对进度计划中各施工工序之　间的逻辑关系进行审查。　５４　参考文献　ｆ１１霍宗浩ｌ网络计划技术在建设项目进度控制中的应用．安徽广播　电视大学学报，２００８年第２期．　『２１朱平．网络计划技术在施工管理中的应用研究．现代商贸工业，　２００９年第７期．　【３］俞宗卫，屈江等＿网络计划技术在施工项目管理中应用问题的讨　论．四川建筑科学研究，２００８年第５期．　『４１张国瑞，张光碧．水电站建筑安装工程ｑ－网络计划技术的应用．四　川水力发电，２００７年第６期．　２０１　０．　１　１

机械设备故障诊断技术简介

授课老师：许金梧

机械自动化087班

于川 40840412

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关系到一个行业发展的各个层面。现代化工业生产一旦因故障停机损失将是十分巨大。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发展。

机械故障诊断是一种了解和掌握机器在运行过程的状态，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。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其主要的诊断技术方式。故障诊断的实质就是状态的识别，诊断过程主要有三个步骤：第一步是检测设备状态的特征信号，如振动、噪声、温度等；第二步就是从所检测到的特征信号中提取征兆；第三步是故障的模式识别。

机械设备故障诊断技术的发展可以分为以下几个阶段：

（1） 基于故障事件的故障诊断阶段。当出现故障后才检查故障原因和发生部位，故障诊断的手段是通过对设备的解体分析并借助以往的经验以及一些简单的仪器。

（2） 基于故障预防的故障诊断阶段。该阶段故障诊断的目的在于为合理的维修周期的制定提供依据，并在定期维修前检查突发性故障，保证在故障出现之前就能排除故障。这一阶段的诊断手段主要是一些简单的状态检测仪，多设有一定运行参数的报警值，能够对突发故障进行预测。

（3） 基于故障预测的故障诊断阶段。该阶段故障诊断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设备的状态进行评估，针对不同的设备采取不同的措施。属于正常运行状态的设备，可依据原先的检测计划进行检测；属于故障进行性发展的设备，重点检测；而个别故障较严重发展的设备，应及时停机进行故障诊断。

故障诊断的基本工艺流程它包括诊断文档建立和诊断实施两大部分。

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。