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机械动力系统的失效分析与故障诊断导言：机械动力系统的失效是指在工作过程中，该系统无法正常运行，无法完成其预定的功能。
机械动力系统广泛应用于各个行业，如制造业、交通运输业等，因此，对机械动力系统的失效进行分析与故障诊断具有重要意义。
一、机械动力系统的失效分析1. 失效模式分析：失效模式分析是对机械动力系统失效的各种可能情况进行梳理和分类。
通过对失效模式的分析，可以更好地预测系统失效的可能性，从而采取相应的措施进行预防和修复。
2. 失效原因分析：失效原因分析是对机械动力系统失效的根本原因进行深入研究和分析。
失效原因通常包括设计缺陷、制造工艺问题、材料损耗、环境因素等。
通过深入分析失效原因，可以找出造成系统失效的主要因素，从而提出相应的解决方案。
3. 失效路径分析：失效路径分析是对机械动力系统失效的扩散路径进行分析和追踪。
通过失效路径的研究，可以找出失效传播的主要路径和影响因素，从而及时采取相应的措施阻止失效的进一步扩大和影响。
二、故障诊断技术及应用1. 传统故障诊断技术：传统的故障诊断技术包括人工诊断和基于经验的故障诊断。
人工诊断主要依靠经验和专家判断来对机械动力系统的故障进行分析和诊断，但这种方法受限于专家的经验和知识水平，并且耗时耗力。
基于经验的故障诊断则是通过对历史故障数据进行分析和总结，以便找出故障的规律和原因。
然而，这种方法对于新型故障的诊断能力较弱。
2. 智能故障诊断技术：智能故障诊断技术是近年来发展起来的一种新兴技术。
该技术利用人工智能和数据分析的方法，通过对机械动力系统的运行数据进行监测和分析，以实现对故障的自动诊断和预测。
智能故障诊断技术的优势在于能够实时监测和分析大量的数据，并根据预定的算法和模型进行故障的识别和定位，从而提高故障诊断的效率和准确性。
3. 故障诊断应用案例：智能故障诊断技术已经在许多领域得到应用。
例如，在制造业中，通过对设备的运行数据进行监测和分析，可以及时发现并解决设备故障，提高生产效率。
第5章旋转机械常见故障诊断分析案例积累典型设备诊断案例在设备监测诊断工作中具有重要作用。
首先它为设备诊断理论提供支撑。
常见的设备故障有成熟的理论基础，一个成功的案例通常是诊断理论在现场正确应用和诊断人员长期实践的结果。
典型诊断案例具有强大的说服力，一次成功而关键的诊断足可以改变某些人根深蒂固的传统观念，对现场推广设备诊断技术具有重要意义。
其次它为理论研究提供素材。
在医学上，由典型的特例研究发现病理或重大理论的案例很多。
设备故障的情形多种多样，现场疑难杂症还比较多，有许多故障很难用现有理论解释，只能作为诊断经验看待，这种经验有没有通用参考价值，需要在理论上进行说明。
另外，有许多案例无法在试验室模拟，而它们在不同的现场又常常出现，因此典型案例为同行提供了宝贵经验和经过证实的分析方法。
诊断人员可以参考相似案例的解决方案解决新的问题，提供快速的决策维护支持，并为基于案例的推理方法提供数据基础。
典型案例分析的重要性还表现在它是监测诊断人员快速成长的捷径。
目前实用的振动诊断方法、技术和诊断仪器已经相当完善，而许多企业在诊断技术推广应用方面存在困难除了思想观念方面的原因外，更主要的原因是缺乏专业人才。
研究案例的一般做法是，从新安装设备或刚检修好的设备开始，可以选择重点或典型设备进行监测，根据不同设备制定不同的监测方案和监控参数，定期测试设备的振动，包括各种幅值、振动波形和频谱等。
如果设备出现劣化迹象或异常，要缩短监测周期，倍加留心振动波形和频谱的变化，注意新出现的谱线及其幅值的变化，在检修之前做出故障原因的判断。
设备检修时要到现场，了解第一手资料，全程跟踪设备拆检情况，掌握设备参数（如轴承型号，必要时测量有关尺寸、齿轮齿数、叶片数、密封结构、联轴器和滑动轴承形式等），做好检修记录（有时需要拍照记录），比较自己的判断对在哪里，错在哪里，进行完善的技术总结。
几个过程下来，水平自然有很大提高。
总之，添置几件诊断仪器是很容易的事，诊断成果和效益的产生不是一朝一夕的事，需要柞大量艰苦、细致的工作，长期积累设备的状态数据，对此应有应清醒地认识。
机械故障诊断及典型案例解析一、导言机械故障是指机械设备在使用过程中出现的各种异常情况，影响设备正常运转。
机械故障诊断是通过观察、检测和分析机械设备的工作状态，找出故障原因并采取相应的修复措施。
本文将介绍机械故障诊断的一些基本方法和典型案例。
二、机械故障诊断方法1. 观察法：通过对机械设备的外部观察，发现异常现象，如磨损、变形、脱落等，从而判断故障原因。
2. 检测法：使用各种检测工具和设备，如红外测温仪、振动测试仪等，对机械设备进行各项参数检测，以发现故障。
3. 分析法：通过对机械设备故障的历史数据进行分析，找出故障的规律和原因。
4. 经验法：基于经验和专业知识，通过对机械设备的工作过程进行观察和分析，判断故障原因。
三、典型案例解析1. 轴承故障：机械设备在运行过程中出现明显的噪音和振动，经过观察和检测发现，轴承出现了磨损和松动，需要更换轴承。
2. 电机故障：电机无法启动或启动后运转不正常，经过检测发现电机绕组出现了短路，需要进行绕组修复或更换电机。
3. 传动故障：机械设备传动带断裂或松动，导致传动不稳定或失效，通过观察和分析发现传动带磨损严重，需要更换传动带。
4. 润滑故障：机械设备在运行过程中出现摩擦增大、温升过高等异常现象，经过检测发现润滑系统故障，需要清洗或更换润滑油。
5. 冷却故障：机械设备在运行过程中温度过高，经过检测发现冷却系统故障，需要清洗或更换冷却器。
6. 阀门故障：机械设备在运行过程中无法控制流量或压力，经过观察和分析发现阀门密封不良，需要进行密封件更换或维修。
7. 传感器故障：机械设备无法正常感知工作状态，经过检测发现传感器损坏，需要更换传感器。
8. 压力故障：机械设备在运行过程中出现压力异常，经过检测发现压力表故障，需要更换压力表或进行校准。
9. 过载故障：机械设备在运行过程中出现过载现象，经过观察和分析发现负荷过大，需要优化工艺或增加设备容量。
10. 控制系统故障：机械设备无法正常控制，经过检测发现控制器故障，需要更换控制器或进行维修。
设备故障案例在工业生产中，设备故障是一个常见的问题，它不仅会导致生产线停滞，还会给企业带来严重的经济损失。
因此，及时解决设备故障是非常重要的。
下面，我将以一起设备故障案例为例，详细介绍故障原因和解决方法。
这起案例发生在某家汽车零部件制造厂。
他们的冲压设备在生产过程中突然出现了故障，导致生产线停止运转。
经过排查，发现故障原因是设备的液压系统出现了异常。
首先，我们来分析一下故障原因。
经过维修人员的检查发现，液压系统中的油温异常升高，导致液压泵工作不正常。
经过进一步检查，发现是液压系统中的冷却器故障导致的油温升高。
冷却器长时间工作导致散热不良，最终导致液压系统故障。
为了解决这一问题，维修人员首先对冷却器进行了彻底清洗，并更换了冷却水。
同时，他们还对液压系统进行了全面检查，确保没有其他故障隐患。
经过这些措施，设备最终恢复正常运转，生产线也得以重新启动。
通过这起案例，我们可以得出以下几点启示：首先，设备故障往往并非突如其来，而是有一定的前兆。
因此，企业在日常生产中应该加强设备的监测和维护工作，及时发现潜在故障隐患，并进行预防性维护。
其次，对于设备故障，需要进行系统性的分析和排查，不能只看到表面现象，而忽视了潜在的根本问题。
只有找到问题的根源，才能采取有效的措施进行修复。
最后，设备故障的解决需要维修人员具备丰富的经验和专业知识。
因此，企业需要加强对维修人员的培训和技能提升，确保他们能够及时、准确地解决设备故障。
总之，设备故障是生产中不可避免的问题，但只要企业能够加强设备维护和管理，加强人员培训，及时发现并解决设备故障，就能够最大限度地减少故障对生产带来的影响，保证生产线的稳定运行。
希望这个案例能够对大家有所启发，谢谢！。
基于 matlab 的机械故障诊断技术案例教程机械故障诊断技术是通过分析机械设备的运行状态、振动、声波等数据，以识别和定位故障的技术手段。
在此案例教程中，我们将详细介绍基于MATLAB的机械故障诊断技术。
一、故障诊断技术的基本原理故障诊断技术是通过对机械设备的振动、声音等信号进行分析来判断设备运行是否正常。
在机械故障诊断过程中，需要收集设备的振动和声音数据，并进行合理的处理和分析。
二、使用 MATLAB 进行机械故障诊断的案例在此案例中，我们将以离心泵为例，介绍基于 MATLAB 的机械故障诊断技术的应用。
1. 数据采集：从离心泵中采集振动和声音数据，并将其存储为数值形式的文件。
2. 数据预处理：使用MATLAB 对采集到的数据进行预处理，包括去噪、滤波、降采样等操作，以便后续的信号分析和故障诊断。
3. 特征提取：使用 MATLAB 对预处理后的数据提取特征。
常用的特征包括频域特征、时域特征、小波包特征等。
4. 特征选择：根据实际情况，使用 MATLAB 对提取到的特征进行选择，筛选出与故障相关的特征。
5. 故障诊断模型建立：使用 MATLAB 构建故障诊断模型，可以采用机器学习算法、人工智能技术等。
6. 故障诊断与预测：使用构建好的故障诊断模型，对新的数据进行诊断和预测。
通过与已知故障样本进行比对，可以准确判断设备是否出现故障，并预测故障类型。
三、案例教程中的注意事项在进行机械故障诊断时，需要注意以下几点：1. 数据采集要准确可靠，确保采集到的数据具有代表性。
2. 数据预处理要注意去除噪声、滤除干扰，并保留有用的信号。
3. 特征提取要选择合适的特征，能够准确反映机械设备的运行状态。
4. 模型建立要根据实际情况选择合适的算法和技术，同时需要考虑模型的准确性和计算效率。
5. 故障诊断与预测要结合实际情况进行判断，并及时修复设备故障，避免进一步损坏。
综上所述，通过基于 MATLAB 的机械故障诊断技术案例教程，我们可以学习到使用 MATLAB 进行机械故障诊断的基本原理和方法，帮助我们有效提高设备故障的诊断准确性和效率。
蓝擎国Ⅲ高压共轨柴油机故障诊断与案例分析潍柴动力客户服务中心2009年4月目录第一章概述 (4)1.1高压共轨系统概述 (4)第二章故障诊断与案例分析 (10)2.1故障分类 (10)第一类故障：发动机无法启动 (12)第二类故障：发动机启动困难（能起动，但较困难） (15)第三类故障：发动机启动后自动熄火 (17)第四类故障：发动机冒黑烟 (19)第五类故障：发动机动力不足 (21)第六类故障：发动机跛行回家 (23)第七类故障：发动机怠速不稳 (25)第八类故障：发动机始终在高于怠速的某一低转速运行 (26)第九类故障：其他故障 (27)2.2部件故障分析 (29)（一）喷油器：易造成动力不足、冒黑烟、启动困难、跛行回家故障 (29)（二）高压油泵：易造成不能启动、启动困难、跛行回家故障 (29)（三）共轨管：易造成启动困难、跛行回家故障 (30)（四）ECU：易造成发动机不能启动、熄火故障 (30)（五）传感器（参见传感器检查）、线束 (30)（六）油门踏板：易造成发动机1000转、怠速高 (30)附：传感器检查 (32)第三章潍柴动力蓝擎国Ⅲ柴油机闪码表 (40)3.1故障码的读取 (41)3.2手动清除故障码的方法 (42)3.3潍柴动力蓝擎国Ⅲ故障码列表（通用于WP高压共轨系列柴油机） (43)第四章ECU针脚定义图及常规测量 (52)第一章概述1.1高压共轨系统概述发动机满足国Ⅲ排放有多种技术手段，潍柴动力率先采用了更先进的德国BOSCH（博世）电控高压共轨系统。
与其他技术相比，BOSCH高压共轨系统可靠性高、经济性好，安全、舒适，而且具有智能化的特点，同时可以达到未来国Ⅳ、国Ⅴ排放标准的要求。
蓝擎国Ⅲ系列柴油机按照欧洲研发流程开发，采用国际先进的铸造、加工、装配设备和工艺，配套零部件采取全球供应链采购模式，经过了充分的产品验证才推向市场，保证了产品的优秀品质。
到目前为止，已有10万台潍柴动力蓝擎国Ⅲ柴油机在国内外运行，深得用户好评，实践证明蓝擎国Ⅲ：故障率低更可靠——比机械泵发动机的故障率低63%油耗进一步降低——同等情况下比国Ⅱ机械泵车辆低5-10%维护保养成本低——与机械泵发动机相比，按每年行驶18万公里计算，10L机低1650元/年、12L机低828元/年油品适应性更好——与机械泵发动机相比，对杂质、水的过滤能力更强，油品无特殊要求，且燃油系统三包期更长第一：振动小、噪声低，可靠性更高机型噪声（分贝）振动对比WD615提速性能驾驶400公里疲劳程度WD615 115 100%WP10 97 提高10% 63%WP12 96 提高15% 50%第二：油耗低潍柴动力充分利用电控高压共轨系统的控制功能，开发了一系列节油新技术，推出了省油专属技术产品和个性化动力。
前言S8000系统为阿尔斯通创为实技术发展（深圳）有限公司开发的新一代大型旋转机械状态监测系统，该系统现已被越来越多的石化、电力、冶金企业所使用，并成为设备管理人员对大机组管理、诊断的得力助手。
本案例集收集了近三年内，使用S8000系统进行的部分诊断案例，并按案例类别进行了大概的整理，供各企业设备管理人员参考；由于原诊断报告篇幅过长，在本案例集中对原报告进行了一些删剪，以方便阅读，如需对某案例进行更详细了解，请与创为实公司联系；由于我们的水平有限，可能的失误难免存在，欢迎批评指正。
阿尔斯通创为实技术发展（深圳）有限公司2007年9月目 录1 叶片断裂类案例 (1)2 油膜涡动类故障 (35)3 磨擦类故障 (56)4 垢层脱落故障 (64)5 电气干扰类故障 (74)6 动平衡不良类 (88)7 通过相关性分析发现工艺量设置类问题 (95)8 转子热弯曲 (102)1叶片断裂类案例1.1某厂04年09月27日空压机断叶片故障诊断分析故障状态描述：此厂空气压缩机组K1202/KT1202于2004年9月27日发生空压机驱动透平振动突然增大事故，以下把故障发生过程中各图谱的变化情况列举如下：通频值振动趋势图（2004-09-27 12:01:5至2004-09-27 15:36:5的历史数据和灵敏监测数据）从上面的趋势图上可以很清楚的看出，该机组在9月27日的12：18：09时振动瞬间突发性升高，同时，振动的相位也发生了明显的变化，其振动能量主要是集中表现在工作频率上。
这些都意味着透平转子出现了故障，产生了极大的不平衡。
126V035A波形频谱图（事故发生瞬间的整个过程）上图为某一测点事故发生瞬间整个过程的波形频谱图，从图中可以看到转子物质脱落前的4个周期的振动波形、脱落开始的瞬间波形变化以及脱落后的振动慢慢趋于稳定的系列过程，这一瞬间不仅其振动的幅值有大幅度的增大，而且其相位的变化也较明显。
透平入口事故发生瞬间的轴心轨迹图诊断分析结果：通过对S8000系统所捕捉到的数据的分析，我们认为这次故障是因为透平转子上有部件掉落，如叶片突然断裂或围带、拉筋、铆钉脱落，因而瞬间造成了一个很大的不平衡，引起振动在短时间内突然上升。
六、诊断实例
例1：圆筒瓦油膜振荡故障的诊断
某气体压缩机运行期间，状态一直不稳定，大部分时间振值较小，但蒸汽透平时常有短时强振发生，有时透平前后两端测点在一周内发生了20余次振动报警现象，时间长者达半小时，短者仅1min左右。
图1-7是透平1＃轴承的频谱趋势，图1-8、图1-9分别是该测点振值较小时和强振时的时域波形和频谱图。
经现场测试、数据分析，发现透平振动具有如下特点。
图1-7 1*轴承的测点频谱变化趋势
图1-8 测点振值较小时的波形与频谱
图1-9 测点强振时的波形和频谱
(1)正常时，机组各测点振动均以工频成分(143.3Hz）幅值最大，同时存在着丰富的低次谐波成分，并有幅值较小但不稳定的69.8Hz（相当于0.49×）成分存在，时域波形存在单边削顶现象，呈现动静件碰磨的特征。
(2)振动异常时，工频及其他低次谐波的幅值基本保持不变，但透平前后两端测点出现很大的0.49×成分，其幅度大大超过了工频幅值，其能量占到通频能量的75%左右。
(3)分频成分随转速的改变而改变，与转速频率保持0.49×左右的比例关系。
(4)将同一轴承两个方向的振动进行合成，得到提纯轴心轨迹。
正常时，轴心轨迹稳定，强振时，轴心轨迹的重复性明显变差，说明机组在某些随机干扰因素的激励下，运行开始失稳。
(5)随着强振的发生，机组声响明显异常，有时油温也明显升高。
诊断意见：根据现场了解到，压缩机第一临界转速为3362r/min，透平的第一临界转速为8243r/min，根据上述振动特点，判断故障原因为油膜涡动。
根据机组运行情况，建议降低负荷和转速，在加强监测的情况下，维持运行等待检修机会处理。
生产验证：机组一直平稳运行至当年大检修。
检修中将轴瓦形式由原先的圆筒瓦更改为椭圆瓦后，以后运行一直正常。
例2：催化气压机油膜振荡
某压缩机组配置为汽轮机十齿轮箱＋压缩机，压缩机技术参数如下：
工作转速：7500r/min出口压力：1.OMPa轴功率：1700kW进口流量：220m3 /min 进口压力：0.115MPa转子第一临界转速：2960r/min
1986年7月，气压机在运行过程中轴振动突然报警，Bently 7200系列指示仪表打满量程，轴振动值和轴承座振动值明显增大，为确保安全，决定停机检查。
揭盖检查，零部件无明显损坏，测量转子对中数据、前后轴承的间隙、瓦背紧力和转子弯曲度，各项数据均符合要求。
对转子进行低速动平衡后重新安装投用，振动状况不但没有得到改善，反而比停机前更差。
气压机前端轴振动值达到185μm，其中47Hz幅值
为181μm, 125Hz幅值为42μm，如图1-10（a）所示。
气压机后端轴振动值为115μm，
其中47Hz幅值为84μm，125Hz幅值为18μm，如图1-10（b）所示。
轴心轨迹为畸形椭圆。
气压机前后轴承座水平方向振动剧烈，分别达到39μm、29μm。
图1-10 气压机轴承振动频谱
为进行故障识别，又一次进行升速试验，记录振动与转速变化的关系，气压机升速过程三维谱图，如图1-11所示。
前后轴承振动频谱图均发现有47Hz低频峰值存在，观察三维谱图可发现，当升速
至4260r/min时出现半速涡动，随着转速的上升，涡动频率和振幅不断增加，当涡动频率
达到47Hz时不再随转速而上升，转速提高到7500r/min工作转速时，振动频率仍为47Hz，但振幅非常大，低频分量为179μm，而工频分量只有40μm。
诊断意见：对转子一支承系统进行核算，发现转子第一临界转速为：2820r/min
（47Hz）。
据此进一步分析发现，其振动特征及变化规律与典型的高速轻载转子的油膜振荡故障现象完全吻合。
因此可以判定其故障原因为油膜振动。
由于油膜振荡故障危害极大，可能在短时间内造成机组损坏，所以必须立即停机检修处理。
生产验证：停机后解体检查发现，轴瓦巴氏合金表面发黑，上瓦有磨损并伴有大量小气孔，前轴承巴氏合金有部分脱落。
更换新的可倾瓦轴承后，再次启动机组，47Hz的低
频分量不再出现，油膜振荡故障消失。
图1-11 前轴承升速过程振动瀑布图
某化肥厂的二氧化碳压缩机组，在检修后，运行了140多天，高压缸振动突然升到报警值而被迫停车。
在机组运行过程中及故障发生前后，在线监测系统均作了数据记录。
高压缸转子的径向振动频谱图见图6-21，a图是故障前的振动频谱，振动信号只有转频的幅值。
b 图是故障发生时的振动频谱，振动信号除转频外，还有约为1/2转频的振幅，这是典型的油膜涡动特征。
据此判定高压缸转子轴承发生油膜涡动。
例3
某公司国产30万吨合成氨装置，其中一台ALS—16000离心式氨压缩机组，在试车中曾遇到轴承油膜振荡。
图6—22(a)表示高压缸轴振动刚出现油膜振荡时的频谱。
从图中可见，140.5Hz(8430/min)是轴的转速频率ω，由轴的不平衡振动引起。
55Hz为油膜振荡频率Ω。
当转速升至8760r／min(146Hz)时，油膜振荡频率Ω的幅值巳超过转速频率幅值，见图6—22(b)，这是一幅典型的油膜振荡频谱图，从图(b)中可见，频率成分除了ω(146Hz)和Ω(56.5Hz)之外，还存在其他频率成分；这些成分是；主轴振动频率ω和油膜振荡频率Ω的一系列和差组合频率。
例4
某公司一台空气压缩机，由高压缸和低压缸组成。
低压缸在一次大修后，转子两端轴振动持续上升，振幅达50~55μm，大大超过允许值33μm，但低压缸前端的增速箱和后端的高压缸振动较小。
低压缸前、后轴承上的振动测点信号频谱图如图6—23(a)、(b)所示，图中主要振动频率为91.2Hz，其幅值为工频（190Hz）振幅的3倍多，另外还有2倍频和4倍频成份，值得注意的是，图中除了非常突出的低频91.2Hz之外，4倍频成分也非常明显。
对该机组振动信号的分析认为：
①低频成分突出，它与工频成分的比值为0.48，可认为是轴承油膜不稳定的半速涡动；
②油膜不稳定的起因可能是低压缸两端联轴节的对中不良，改变了轴承上的负荷大小和方向。
停机检查，发现如下问题：
①轴承间隙超过允许值(设计最大允许间隙为0.18mm，实测为0.21mm)；
②5块可倾瓦厚度不均匀，同一瓦块最薄与最厚处相差0.03mm，超过设计允许值。
瓦块内表面的预负荷处于负值状态[PR值(单位面积上的预加载荷力值）原设计为0.027，现降为－0.135]，降低了轴承工作稳定性。
③两端联轴节对中不符合要求，平行对中量超差，角度对中的张口方向相反，使机器在运
转时产生附加的不对中力。
对上述发现的问题分别作了修正，机器投运后恢复正常，低压缸两端轴承的总振值下降到20μm，检修前原频谱图上反映轴承油膜不稳定的91.2Hz低频成分和反映对中不良的4倍频成分均已消失[图6—23(c)、(d)]。
例5
油膜涡动及振荡实例
1997年11月，某钢铁公司空压站的一台高速空压机开机不久，发生阵发性强烈吼叫声，最大振值达17mm/s（正常运行时不大于2 mm/s），严重威胁机组的正常运行。
对振动的信号作频谱分析。
正常时，机组振动以转频为主。
阵发性强烈吼叫时，振动频谱图中出现很大振幅的0.5×转频成分，转频振幅增加不大。
基于这个分析，判定机组的振动超标是轴承油膜涡动所引起，并导致了动静件的摩擦触碰。
现场工程技术人员根据这个结论，调整润滑油的油温，使供油油温从30℃提到38℃后，机组的强烈振动消失，恢复正常运行。
事后，为进一步验证这个措施的有效性。
还多次调整油温，考察机组的振动变化，证实油温在30℃～38℃左右时，可显著降低机组的振动。
