设备状态检测与故障诊断的含义和作用资料

电气设备状态监测与故障诊断1 前言1.1 状态监测与故障诊断技术的含义电气设备在运行中受到电、热、机械、环境等各种因素的作用，其性能逐渐劣化，最终导致故障。

特别是电气设备中的绝缘介质，大多为有机材料，如矿物油、绝缘纸、各种有机合成材料等，容易在外界因素作用下发生老化。

电气设备是组成电力系统的基本元件，一旦失效，必将引起局部甚至广大地区的停电，造成巨大的经济损失和社会影响。

“监测”一词的含义是为了特殊的目的而进行的注视、观察与校核。

设备的状态监测是利用各种传感器和测量手段对反映设备运行状态的物理、化学量进行检测，其目的是为了判明设备是否处于正常状态。

“诊断”一词原是一医学名词，指医生对收集到的病人症状（包括医生的感观所感觉到的、病人自身主观陈述以及各种化验检测所得到的结果）进行分析处理、寻求患者的病因、了解疾病的严重程度及制订治疗措施与方案的过程。

设备的“故障诊断”借用了上述概念，其含义是指这样的过程：专家根据状态监测所得到的各测量值及其运算处理结果所提供的信息，采用所掌握的关于设备的知识和经验，进行推理判断，找出设备故障的类型、部位及严重程度，从而提出对设备的维修处理建议。

简言之，“状态监测”是特征量的收集过程，而“故障诊断”是特征量收集后的分析判断过程。

广义而言，“诊断”的含义概括了“状态监测”和“故障诊断”：前者是“诊”；后者是“断”。

1.2 状态监测与故障诊断技术的意义电气设备特别是大型高压设备发生突发性停电事故，会造成巨大的经济损失和不良的社会影响。

提高电气设备的可靠性，一种办法是提高设备的质量，选用优质材料及先进工艺，优化设计，合理选择设计裕度，力求在工作寿命内不发生故障。

但这样会导致制造成本增加。

此外，设备在运行中，总会逐渐老化，而大型设备不可能象一次性工具那“用过即丢”。

因此，另一方面，必须对设备进行必要的检查和维修，这构成了电力运行部门的重要工作内容。

早期是对设备使用直到发生故障，然后维修，称为事故维修。

5 设备状态监测与故障诊断所谓“状态监测与故障诊断”，就是对运行中的设备实施定期或连续监测、有关参数分析、有效地对设备运行状态进行系统自动监测分析或人工分析，读取相应的自诊断状态报告，以便尽早发现潜伏性故障，提出预防性措施，避免发生严重事故，保证设备的安全、稳定和经济运行，并以此指导设备检修。

设备状态监测和故障诊断技术也称为预测维修技术，是新兴的一门包含很多新科技的多学科性综合技术。

简单地说就是通过一些技术手段，对设备的振动、噪声、电流、温度、油质等进行监测和技术分析，掌握设备的运行状态，判断设备未来的发展趋势，诊断故障发生的部位、故障的原因，进而具体指导维修工作。

传统的耳听、手摸等也可以算是其中的一种比较简单的手段。

5.1 设备故障的规律设备故障是一个非常广义的概念。

简单地说，设备故障就是设备系统或其中的元件／部件丧失了规定的功能或精度。

与故障意义相近的还有“失效”的概念，失效通常指的是不可修复的对象；故障指的是可以修复的对象。

早期故障：这种故障的产生可能是设计、加工或材料上的缺陷，在设备投入运行初期暴露出来。

或者是有些零部件如齿轮箱中的齿轮及其他摩擦副需经过一段时期“跑合” , 使工作情况逐渐改善。

这种早期故障经过暴露、处理、完善后，故障率开始下降。

使用期故障：这是产品有效寿命期内发生的故障，这种故障是由于载荷（外因，指运行条件等）和系统特性（内因，指零部件故障、结构损伤等）无法预知的偶然因素引起的。

设备大部分时间处于这种工作状态。

这时的故障率基本上是恒定的。

对这个时期的故障进行监测与诊断具有重要意义。

后期故障（耗散期故障）：它往往发生在设备的后期，由于设备长期使用，甚至超过设备的使用寿命后，设备的零部件由于逐渐磨损、疲劳、老化等原因使系统功能退化，最后可能导致系统发生突发性的、危险性的、全局性的故障。

这期间设备故障率是上升趋势，通过监测、诊断，发现失效零部件应及时更换，以避免发生事故。

设备故障的规律可分为以下六种模式。

设备状态监测及故障诊断近年来，为了提高设备管理与维修的现代化水平，在省设协和油田设备处的大力支持与帮助下，我厂应用状态监测及故障诊断技术，及时发现并解决了许多设备隐患，提高了设备运行可靠度，为电厂长周期、满负荷生产奠定了良好的基础。

1 开展状态监测与故障诊断工作的缘由1.1 状态监测与故障诊断是一种新的管理理念电厂生产的特点是自动化水平高、生产连续性强，一旦某台设备发生故障，将迫使机组降低负荷，甚至停机。

多年的摔打与磨练告诉我们：单凭眼看、手摸、耳听、鼻嗅等感观经验来判断设备故障已无法适应现代化生产的需要，只有开展状态监测和故障诊断工作才能彻底摆脱这种落后的管理模式。

1.2 状态监测和故障诊断是提高设备管理水平的需要我厂已搞过8次大修，在检修项目的确立和设备系统部件的更换上，虽然针对性、方向性有了很大提高，但确切性、适宜性、经济性仍有差距。

根据“四个凡是”的贯标精神要求，设备、系统的大小修的立项应更具科学性、针对性，减少盲目性，要解决这一问题，惟有开展状态监测和故障诊断。

1.3 状态监测和故障诊断是降本增效的需要。

我厂检修费用一年比一年紧缩，降本增效压力逐年递增，如何进一步降低发电成本，是摆在全厂干部职工面前的一个现实问题。

从历年大修情况来看，部分单位存在不同程度的欠修和过剩检修。

过剩检修意味着工作量加大，费用增加，造成人、财、物的浪费，而欠修将给设备运行带来隐患。

开展状态监测和故障诊断可有效避免欠修和过剩检修，做到物尽其用，达到降本增效的目的。

1.4 状态监测和故障诊断是二期投产的需要我厂二期两台机组相继投产，如果按照过去三年一大修的计划，每年至少要安排一台机组大修，甚至一年安排两台机组的大修。

我厂经过8次机组大修，积累了丰富的检修经验，对设备、系统的性能特点有了更深的了解。

特别是1999年和2000年的机组技改性大修，使设备的可靠性有了明显提高，基本具备了把机组三年一大修改为四年一大修的条件。

设备状态监测与故障诊断随着现代生产的发展和科学技术的进步，现代设备的结构越来越复杂、自动化程度越来越高、故障类型会越来越多、处理难度越来越大。

本文就实施设备状态监测与故障诊断，保证设备安全可靠进行了详细论述。

标签：状态；监测；故障与诊断0 引言设备状态的监测就是人们应用某些专用的仪器和方法对设备的局部或整体进行监视测定，以获取设备的技术性能状态参数。

故障诊断技术是指在设备运行中或基本不拆卸的情况下，根据设备的运行技术状态来判断故障的部位和原因，并预测设备今后的技术状态变化。

设备状态监测和诊断技术是两项既有区别又密切联系的设备管理技术，是实施状态维修、预知维修的重要基础。

状态监测描述反映的是设备运行状态的好与坏，而故障诊断是状态监测后的识别和判断阶段，能够确定设备故障的部位与原因，二者相辅相成。

1 设备状态监测和故障诊断技术发展历史设备状态监测和故障诊断技术是一门新兴技术，它是多学科交叉发展的结果。

上世纪60年代前，人们往往采用事后维修和定期维修，但是所定的时间间隔难以掌握，过度维修和突发停机事故时有发生，在20世纪60年代，美国军方改定期维修为预知维修，也就是定期检查、视情维修。

20世纪60年代到80年代是状态监测与故障诊断技术迅速发展的年代，那时把诊断技术分为简易诊断和精密诊断两类，前者相当于状态监测，主要监控设备的运行状态；后者则要求定量掌握设备的状态，了解故障的部位和原因，预测故障对设备未来的影响。

20世纪80年代中期以后，人工智能理论得到迅猛发展，人工智能和网络化已成为监测和故障诊断的主要发展方向，陆续涌现出许多新型的状态监测和故障诊断方法。

出现了振动测量仪、温度检测仪、轴承检测仪等各种便携式的检测仪器和分析仪器。

2 设备状态监测与故障诊断方法设备监测与故障诊断的基本方法可按不同的观点来分类，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分为直接观察法、振动噪声测试法、无损检测法、磨损物测定法、机器性能参数测定法。

电气设备状态监测与故障诊断技术1 前言1.1 状态监测与故障诊断技术的含义电气设备在运行中受到电、热、机械、环境等各种因素的作用，其性能逐渐劣化，最终导致故障。

特别是电气设备中的绝缘介质，大多为有机材料，如矿物油、绝缘纸、各种有机合成材料等，容易在外界因素作用下发生老化。

电气设备是组成电力系统的基本元件，一旦失效，必将引起局部甚至广大地区的停电，造成巨大的经济损失和社会影响。

“监测”一词的含义是为了特殊的目的而进行的注视、观察与校核。

设备的状态监测是利用各种传感器和测量手段对反映设备运行状态的物理、化学量进行检测，其目的是为了判明设备是否处于正常状态。

“诊断”一词原是一医学名词，指医生对收集到的病人症状（包括医生的感观所感觉到的、病人自身主观陈述以及各种化验检测所得到的结果）进行分析处理、寻求患者的病因、了解疾病的严重程度及制订治疗措施与方案的过程。

设备的“故障诊断”借用了上述概念，其含义是指这样的过程：专家根据状态监测所得到的各测量值及其运算处理结果所提供的信息，采用所掌握的关于设备的知识和经验，进行推理判断，找出设备故障的类型、部位及严重程度，从而提出对设备的维修处理建议。

简言之，“状态监测”是特征量的收集过程，而“故障诊断”是特征量收集后的分析判断过程。

广义而言，“诊断”的含义概括了“状态监测”和“故障诊断”：前者是“诊”；后者是“断”。

1.2 状态监测与故障诊断技术的意义电气设备特别是大型高压设备发生突发性停电事故，会造成巨大的经济损失和不良的社会影响。

提高电气设备的可靠性，一种办法是提高设备的质量，选用优质材料及先进工艺，优化设计，合理选择设计裕度，力求在工作寿命内不发生故障。

但这样会导致制造成本增加。

此外，设备在运行中，总会逐渐老化，而大型设备不可能象一次性工具那“用过即丢”。

因此，另一方面，必须对设备进行必要的检查和维修，这构成了电力运行部门的重要工作内容。

早期是对设备使用直到发生故障，然后维修，称为事故维修。

机械设备状态监测与故障诊断机械设备的状态监测与故障诊断是指利用现代科学技术和仪器，根据机械设备（系统、结构）外部信息参数的变化来判断机器内部的工作状态或机械结构的损伤状况，确定故障的性质、程度、类别和部位，预报其发展趋势，并研究故障产生的机理。

机械设备状态监测与故障诊断技术是保障设备安全运行的基本措施之一，其实质是了解和掌握设备在运行过程中的状态；预测设备的可靠性；确定其整体或局部是正常或异常。

它能对设备故障的发展作出早期预报，对出现故障的原因、部位、危险程度等进行识别和评价，预报故障的发展趋势，迅速地查寻故障源，提出对策建议，并针对具体情况迅速地排除故障，避免或减少事故的发生。

所谓机械故障，就是指机械系统（零件、组件、部件或整台设备乃至一系列的设备组合）因偏离其设计状态而丧失部分或全部功能的现象。

其内容包括●能使设备或系统立即丧失其功能的破坏性故障。

●由于设计、制造、安装或与设备性能有关的参数不当造成的设备性能降低的故障。

●设备处于规定条件下工作时，由于操作不当而引起的故障。

●设备的自然耗损，如磨损、疲劳、老化等所引起的故障。

机械故障诊断可以分类如下1．按目的分（1）功能诊断（2）运行诊断2．按方式分（1）巡回检测（2）在线监测3．按提取信息的方式分（l）直接诊断（2）间接诊断4．按诊断时所要求的机械运行工况条件分（l）常规工况诊断（2）特殊工况诊断5．按功能分（1）简易诊断（2）精密诊断设备诊断技术的三个环节（1）信息的采集（2）信息的分析处理3）状态的识别、诊断、预测和决策设备诊断技术覆盖的知识面较宽，它包括：数据采集技术，计算机数据分析处理技术，计算机诊断、预测、决策技术；设备本身的结构原理、运动学和动力学；设备的设计、制造、安装、运转、维护、修理知识；设备系统与部件的故障或失效机理及零部件可靠性方面的知识等等。

机械设备状态监测及诊断技术的主要工作内容如下（1）保证机器运行状态在设计的范围内 监测机器振动位移可以对旋转零件和静止零件之间临近接触状态发出报警。

1.设备监测目的意义保障设备安全，防止突发故障。

保障设备精度，提高产品质量和经济效益。

推进设计理念和维修制度的革新。

避免设备事故、人员伤亡、环境污染。

维护社会稳定。

2.故障分类按故障对机械工作能力的影响分类：完全性故障局部性故障按故障发生速度及演变过程分类：突发性故障渐进性故障按其发生的原因分类：磨损性故障错用性故障先天性故障按造成的后果分类：危害性故障安全性故障3.故障规律浴盆曲线：磨合期，正常使用期，耗损期4.故障发生的原因宏观上分析1.设计错误2 原材料缺陷3 制造过程的缺陷4 运转缺陷微观上分析：疲劳，磨损，断裂，腐蚀5.零件磨损的一般规律磨合阶段，正常磨损阶段，急剧磨损阶段6.零件变形失效塑性变形失效，弹性变形失效，蠕变变形失效，翘曲变形失效7.断裂失效塑性断裂，脆性断裂8.状态监测与故障诊断的技术方法1.振动、噪声诊断技术2. 油液分析技术3. 温度检测技术4. 无损检测技术9.振动的危害降低机器及仪表的精度,引起机械设备及土木结构的破坏10.机械振动的分类按振动系统本身的特点分类: 离散系统连续系统按振动系统所受的激励类型分类: 自由振动强迫振动自激振动参数振动按系统的响应（振动规律）分类: 确定性振动随机振动按描述系统运动的微分方程分类:线性振动非线性振动11.机械振动要研究的内容和步骤1. 建立物理力学模型2.建立数学模型3.方程的求解4.结果的阐述12. 随机振动非确定而又具有统计规律，它们的规律不能用时间的确定性函数来描述，但又具有一定的统计规律性。

平稳随机过程与各态历经过程13. 自相关函数∑=∞→+=+nk k k Tx t x t x n t t R 11111)()(1),(lim ττ同一点不同的两个时间函数乘积称为随机过程 X(t)于时刻 t 1与 t 1+ τ的自相关函数。

它是时差 的函数，在一般情况下，它也依赖于采样时刻 t 1，反映这两个时刻的随机变量的X k （t 1）与X （t1+τ）统计联系。

设备状态监测和设备故障诊断技术（交流版设备状态监测与设备故障诊断技术第一章：绪论第一节：什么是设备诊断技术机械设备状态监测与故障诊断是同一学科的两个不同层次，它们既有联系又有区别，为了方便起见统称为机械设备故障诊断。

机械设备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。

具体来说，就是通过测取设备运行的状态信号，并结合其历史状况对所测取的信号进行处理、分析、提取特征，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），再进一步预测设备未来的运行状态，最终确定需要采取何种必要的措施来保证机械设备取得最优的运行效果。

主要内容包括对机械设备运行状态的监测、诊断（识别）和预测三个方面。

其中，状态监测也被称为简易诊断，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）来检查设备运行状态，再根据特征参数值与门限值之间的关系来确定设备当前是处于正常、异常还是故障状态。

如果对设备进行定期或连续的状态监测，就可以获得设备运行状态变化的趋势和规律，据此就可以预报设备的未来运行发展趋势，也就是人们常说的趋势分析。

诊断（识别）则不仅要掌握设备的运行状态和发展趋势，更重要的是查找产生故障的原因，识别、判断故障的严重程度，为科学检修指明方向，这就是人们常说的精密诊断，设备状态监测与设备故障诊断可以从以下两个方面来理解。

1.设备状态监测以监测设备振动发展趋势为手段的设备运行状态预报技术。

2.设备故障诊断以分析设备振动主要特征为手段的设备运行故障诊断技术。

设备故障诊断技术是以设备为对象，采用多种现代化科学成果而形成的一门综合性学科。

它涉及了传感器技术、信息采集技术、信息处理技术、识别理论、预报决策、计算机诊断技术及有关机械设备的专业技术与理论。

第二节：故障诊断的目的机械设备故障诊断的根本目的就是要保证设备的安全、可靠和高效、经济地运行，具体来说就是：1．及时、正确、有效地对设备的各种异常状态和故障状态作出诊断，预防或消除故障；同时对设备的运行维护进行必要的指导。

机械设备状态检测与故障诊断1.简述设备故障诊断的目的和任务答：目的：①能及时的、正确的对各种异常状态或故障状态作出诊断，预防或消除故障，对设备的运行进行必要的指导，提高设备的可靠性、安全性和有效性，把故障降低到最低水平②保证设备发挥最大的设计压力③通过检测监视、故障分析、性能评估等，为设备结构改造、优化设计、合理制造及生产过程提供数据和信息任务：①状态监测②故障诊断③指导设备的管理维修2.简述设备故障诊断技术的定义、内容、类型和方法答：定义：在设备运行中或基本不拆卸设备的情况下，掌握设备的运行状况，判定产生故障的部位和原因，以及预测预报设备状态的技术内容：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方面，实施过程为信号采集、信号处理、状态识别、诊断决策四方面类型：①按诊断对象分类：旋转机械诊断技术、往复机械诊断技术、工程结构诊断技术、运载器和装置诊断技术、通信系统诊断技术、工艺流程诊断技术②按诊断目的分类：功能诊断与运行诊断、定期诊断与连续诊断、直接诊断与间接诊断、常规工况与特殊工况诊断、在线诊断和离线诊断③按诊断方法完善程度分类：简易诊断、精密诊断技术方法：①传统方法：利用各种物理和化学的原理和手段，通过伴随故障出现的各种物理和化学现象直接检测故障；利用故障所对应的征兆来诊断②智能诊断：在传统诊断方法的基础上，将人工智能的理论的方法用于故障诊断③模式识别、概率统计、模糊数学、可靠性分析和故障树分析、神经网络、小波变换、分析几何等数学分支在故障诊断中应用3.机械设备故障的信息获取和检测方法有哪些？答：获取方法：直接观测法、参数测定法、磨损残渣测定法、设备性能指标的测定检测方法：①振动和噪声的故障检测：振动法、特征分析法、模态识别与参数识别法、冲击能量与冲击脉冲测定法、声学法②材料裂纹及缺陷损伤的故障检测：超声波探伤法、射线探伤法、渗透探伤法、磁粉探伤法、涡流探伤法、激光全息检测法、微波检测技术、声发射技术③设备零部件材料的磨损及腐蚀故障检测：光纤内窥技术、油液分析技术④温度、压力、流量变化引起的故障检测4.简述振动检测和诊断系统的组成和原理，说明其区别答：振动检测系统：信息输入-数据预处理-数据变换和压缩-特征提取-状态分类-{①显示、打印、绘图、储存②判断与决策-报警、审核、维修}诊断系统：激振器-被诊断对象-传感器-二次仪表-{①磁带记录仪②分析仪③数据采集、记录和存储器}-故障诊断系统5.测振传感器有哪些类型？简述其工作原理。

状态监测是故障诊断的基础和前提
故障诊断是对监测结果的进⼀步分析和处理，诊断是⽬的。

状态监测通常是指通过监测⼿段监视和测量设备或零部件的运⾏信息和特征参数（如振动、声响、温度等等）。

当监测结果不需要作更进⼀步的分析和处理，⽽是以有限的⼏个指标就能确定设备的状态（例如当特征参数⼩于允许值时便认为是正常，否则为异常;以超过允许值多少表⽰故障严重程度;当达到某⼀设定值或极限值时就要停机检修等），这就是简易诊断。

所采⽤的系统常称为监测系统或简易诊断系统。

由此可见，状态监测与故障诊断是相互关联的。

故障诊断不仅要检查出设备是否发⽣了故障，还要对设备发⽣故障的部位，产⽣故障的原因、性质和程度等做出正确的判断，即要做出精密诊断。

故障诊断⼈员不仅要了解监测、诊断系统，⽽且对设备的结构、特性、动态过程、故障机理及发⽣故障后的维修、管理⼯作等更要有⽐较深⼊的了解。

从这⼀⾓度来看，故障诊断和状态监测是有区别的。

⼀个⾼性能的监测、诊断系统必须是集现代监测技术与现代分析诊断技术于⼀体的，达到良好确诊率的系统。