设备故障诊断技术介绍

漫谈设备故障检测

在役设备故障诊断技术在设备运行中或基本不拆卸全部设备的情况下，掌握设备的运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测预报未来状态的技术。是防止事故的有效措施，也是设备维修的重要依据。

连续生产过程，如石油炼制、化工、电力、钢铁、冶金等行业，它们的生产环境通常处于高温高压或低温真空等极端条件，如操作不当，疏于检测或因不可抗拒的自然界因素，时有生产中断、爆炸、泄漏毒气的危险。多年来，汽轮机转子断裂、锅炉断裂、反应器升压爆炸、有毒气体泄漏等事故常有发生，不仅给生产带来巨大损失，而且严重威胁着人身安全。因此故障检测和诊断问题引起了越来越多的关注。

从机械设备诊断技术的起源与发展来看，机械设备诊断技术的目的就是保证可靠的高效的发挥设备应有的功能【1】。也就是：役是保证设备无故障，工作可靠：二是保证物尽其用，设备要发挥其最大的效益；三是保证设备在江油故障或已有故障时，能及时诊断出来，正确的加以维修，以减少维修时间、提高维修质量、节约维修费用，使重要的设备能按设备状态进行维修（即视情况维修或预知维修），改革目前按时维修的体制【2】。应指出，故障不能与失效，更不等于损坏，失效与损坏是严重的故障。

设备正常工作是指它具备应有的功能、没有任何缺陷；设备出现异常是缺陷有了进一步发展、使设备状态发生变化，性能恶化，但仍能维持工作。故障则是缺陷发展到使设备性能和功能都有所丧失的程度。【3】

故障诊断（FD）始于机械设备故障诊断，其全名是状态检测与故障诊断（CMFD）。它的基本过程包含两方面：一是对设备运行状态进行检测；二是发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。其发展过程经历了从简易诊断到精密诊断，从一般诊断到智能诊断，从单机诊断到网络诊断的过程。【4】

由于目前人们对故障诊断的理解不同，各工程领域都有各自的方法。根据系统采用的特征描述和决策方法的差异，我们将故障诊断的方法概括为：基于系统数学模型的故障诊断方法和基于非模型的故障诊断方法两大类【5】。

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题目：机械设备故障诊断技术研究

学 号：

姓 名：

专 业：

指导教师：

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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。

建筑设备故障诊断与预测技术　郑洁周玉礼　重庆大学　技术纵横　

【摘要】本文阐述了建筑设备故障诊断技术及故障预测方法，分析了建筑设备故障的特点，对现有诊断技术　和方法进行了分类及归纳总结，介绍了人工神经网络模型在故障检测中的原理，提出了建筑设备故障预测专家系　统的构架。　【关键词】建筑设备故障诊断故障预测人工神经网络专家系统　随着综合性、多功能智能建筑的兴起，建筑内　的各种设备数量正在不断增加，控制系统也日趋复　杂，对系统的可靠性提出了新的要求。在一个好的　系统中，当设备发生故障时，应用故障诊断技术，　通过状态监测等方法，可以缩短故障平均修复时　间，提高系统可用度。设备故障诊断的研究和应用，　对控制修复、故障排除和对故障预防都有十分重要　的意义。特别是故障的预测更为重要，它可以根据　设备当前和未来的状态及发展趋势，采取有效的维　修措施，避免造成重大设备事故。国外对此已非常　重视，早在６０年代就已开始研究，对设备维修方式　也从目前的定时维修及故障后维修方式转到事先预　报及主动维修的方式，以使设备避免出现重大故　障。某些技术已应用于实际工程，而我国建筑设备　故障诊断的研究才刚刚开始。因此，积极开展建筑　设备故障诊断理论和方法的研究，并开发用于工程　的故障诊断专家系统非常必要。　１建筑设备故障特征及分类　１．１建筑设备故障分类　建筑设备投入运行后，随着使用年限的增加，　可能出现各种类型的故障。故障涉及的设备包括建　筑机电设备，能源设备，火灾报警、消防联动、应　急响应系统设备，安全防范系统设备，通信网络系　统设备，办公自动化系统设备，综合布线系统设备　等。除硬故障外，可能还会出现软故障。造成故障　的原因很多，例如，用户使用不当、未严格按标准　设计、设备选择不正确、安装不正确、控制失调、　Ｉ程设计ＧＡＤ与蟹能建筑２ＱＱ２Ｃ７）　更换设备不完全匹配及设备本身老化磨损等。故障　的性质及其对整个建筑设备运行的影响各不相同，　故障既有全局性故障，也有仅造成局部影响的故　障。从故障发生的时间来看，可分为突发性故障和　渐进性故障。突发性故障在发生之前所表现的征兆　不明显，难以通过对其征兆进行监测。渐进性故障　是由于系统参数的逐步恶化产生的，这种故障能够　通过状态监测进行早期诊断。　１．２建筑设备故障特征　建筑设备在使用一段时间后，系统发生的故障　为偶然故障，因此故障特征具有随机性，且故障的　发生是与时间紧密相关的非平稳的随机过程。从系　统的观点来看，楼宇是由各子系统、元部件按一定　的规律组装而成的，所以故障的发生具有层次性。　因此，故障产生会在不同的层次表现出其层次性。　另外，考虑到楼宇系统是由若干相互关联的子系统　构成，某些子系统的故障可能是由与之相关的子系　统或环节的故障所引起，这叫做系统故障的传播　性。　２建筑设备故障诊断技术　建筑设备故障诊断技术包括两个层次：故障检　测与故障诊断，通常合在一起统称为故障检测和诊　断。设备故障诊断常采用两种途径：从上至下或从　下至上。从上至下就是对整个建筑从大系统到子系　统（空调系统、冷却水系统、照明系统等）按层次　进行诊断。从下至上就是针对现场的局部设备和个　别元部件进行诊断，具体检测元件的温升、回路设　

设备故障诊断

设备故障诊断是一种给设备“看病”的技术，是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。随着科学技术与生产的发展，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、各部分的关联愈中密切，从而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，这不仅会造成巨大的经济损失，而且会危及人身安全，后果极为严重。因此，设备诊断技术日益发挥重要作用，它可使设备无故障、工作可靠，发挥最大效益；保证设备在将有故障或已有故障时，能及时诊断出来，正确地加以维修，以减少维修时间，提高维修质量，节约维修费用。

1.设备故障诊断内容

设备故障诊断一般监、测监控系统的区别主要在于系统的软件方面，它不仅能监测设备运行的参数而且能根据监测进行评价，分析设备的故障类型与原因。它是将监测、控制、评价融为一体的系统。安的软件主要功能是：1信号采集和处理软件，采集合适的信号样本，对其进行各种分析处理，提取和凝聚故障特征信息，提高诊断的灵敏度和可靠度。2故障诊断和状态评价软件，对信号分析处理结果进行比较、判断，依据一定的判别规则得出诊断结论。或是由系统自动地诊断出状态的水平和各种故障存在的倾向性及严重性；或是帮助工程技术人员结合其他条件全面作出判断决策。

对于设备的诊断，一是防患于未然，早期诊断；二是诊断故障，采取措施。其主要内容包括：

（1）正确选择与测取设备有关状态的特征信号

所测取的信号应该包含设备有关状态的信息，例如，诊断起桁架有无裂纹不能靠测取桁架各点温度信号中不包含裂纹有无的信息。而测取桁架的振动信号则可达到目的，因为振动信号中包含了结构有无裂纹的信息，这种信号即称为特征信号。

（2）正确地从特征信号中提取设备有关状态的有用信息（征兆）从特征信号直接判明故障的有无，一般是比较难的。例如，从结构 的振动信号一般以直接判明结构有无裂纹，还需根据振动理论、信号分析理论、控制理论等提供的理论与方法，加上试验，对特征信号加以处理，持取有用的信息（称为征兆），才有可能判明设备的有关状态。征兆信息包括结构的物理参数（如质量、刚度等）、结构的模态参数（如固有频率、模态阻尼等），设备的工作特性（如耗油率、工作转速、工率等），信号统计特性及其他特征量。