《机械设备状态监测及故障诊断》

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。

矿山机械设备的状态监测与故障诊断方法摘要：近年来，随着我国社会经济的高速发展，对能源的需求不断增长，同时对自然资源的开采量也与日俱增，我国采矿业得到快速发展，并且依托现代科学技术的应用，逐渐实现了机械化现代化。

在矿山开采过程中所应用的机械设备运行状态以及运行稳定性直接决定了矿山开采的效率和质量，为及时进行多项故障的排除和有效解决，就需要重视对矿山机械设备的状态监测和故障的诊断。

为此，本篇文章主要针对矿山机械设备状态监测与故障诊断相关技术做出简要讨论，以期能够为矿山机械设备维护与维修以及提高机械设备运行稳定提供一点理论指导。

关键词：矿山机械设备；状态监测；故障诊断工业化、现代化建设离不开对自然资源的利用，我国土辽阔，且蕴含着丰富的自然资源，各种煤炭、金属矿脉不断被发现和开采，随着矿山生产规模的扩大，对机械设备的应用范围日益广泛，对机械设备的标准与要求也持续提升。

为了能够满足矿山实际开采生产的需求，需要加强对机械设备状态的监测和故障的准确判断，以及时排除且设备的故障。

目前，矿山机械设备状态监测方法较为多样，主要是依据机械设备日常运行过程中所表现出的异常情况进行故障诊断，例如噪音、振动、磨损、温度等等，进而根据所做出的设备故障定位与判断分析寻找出有效解决的方法，以实现设备的维护，保证矿山机械设备的使用寿命和矿山生产安全。

一、矿山机械设备所具有的特点首先，高技术性特点。

当前在市场当中所流通的矿山机械设备在技术水平方面较为成熟，且各种作业面应用的设备种类也较为丰富，而且在现代先进信息化技术自动化技术的应用下，矿山机械设备逐渐实现了智能化和自动化，相比传统设备作业模式有效提高了工作的质量和效率，同时也能够实现矿山作业中变量的控制[1]。

其次，复杂性特点。

矿山所应用的机械设备涉及的专业领域相对较为繁杂，其主要涵盖了机械自动化电气工程数控技术集成电路等多个专业内容，而且在实际操作过程当中，对技术人员专业要求较高，需要其能够全面掌握相应的专业知识和技术操作规范。

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。

一、单项选择题见教材。

二、填空题1、通常设备的状态可分为正常状态，异常状态和故障状态几种情况。

2、“状态监测与故障诊断”的概念来源于仿生学，一台机器设备像人一样，有其生老病死的过程。

3、故障按与时间的关系和有无发展过程分为突发性故障和渐发性故障。

4、故障按发生的时期分为早期故障、使用期故障、后期故障，其故障率变化关系可以用“浴盆”曲线来表示。

5、故障模式是故障现象的一种表征，相当于医学上的疾病症状。

6、设备故障诊断按诊断的目的和要求可分为在线诊断和离线诊断。

7、设备故障诊断按诊断方法的完善程度可分为简易诊断和精密诊断。

8、设备状态维修的最主要作用是既防止失修，又防止过修。

9、状态监测与故障诊断应紧紧围绕中心问题四个“Ｗ”，即“Where”──故障部位；“What”──什么故障；“Why”──故障原因；“When”──什么时候发生。

10、设备故障诊断的具体实施过程可以归纳为以下四个方面：信息采集、信号处理、状态识别、诊断决策。

11、设备故障信息的获取方法中量化管理包括参数测定法、磨损残渣测定法和设备性能指标的测定。

12、判断标准包括绝对判断标准、相对判断标准和类比判断标准。

13、评定机器振动状态的物理量可以是振动加速度、振动速度及振动位移。

在航空工业上习惯用振动加速度来评定。

14、周期信号包括简谐信号和复杂周期信号。

从某种意义上讲，设备振动诊断的过程，就是从信号中提取周期成分的过程。

15、同一简谐振动的位移、速度、加速度三者之间的相位关系：加速度领先速度90º，速度领先位移90º。

16、傅里叶变换是由时域变换成频域。

17、按照傅里叶变换的原理，任何一个平稳信号，都可以分解成若干个谐波分量之和。

18、振动诊断的时域分析方法包括直接观察法、概率分析法、示性指标法、时域同步平均法及相关函数诊断法。

19、相关函数诊断法可用于诊断管道的泄漏故障。

20、每当一个轮齿开始进入啮合到下一个轮齿进入啮合，齿轮的啮合刚度就变化一次。

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。

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。