设备状态监测与故障诊断

设备状态监测与故障诊断综述：摘要从设备管理的角度，介绍了典型的设备状态监测与故障诊断的诊断理论、技术手段和具体方法。

首先对设备状态监测与故障诊断的意义、开展，根底理论和现状进展了介绍，阐述了设备状态监测、故障诊断与设备管理的关系。

进而对振动监测、温度检测、无损检测等根本监测手段的原理及诊断方法。

关键字：状态监测；故障诊断；振动；设备1设备状态监测和故障诊断概述1.1设备状态监测和故障诊断的意义和开展历史1.1.1设备故障及故障诊断的意义随着现代化工业的开展，设备能否平安可靠地以最正确状态运行，对于确保产品质量、提高企业生产能力、保障平安生产都具有十分重要的意义。

设备的故障就是指设备在规定时间内、规定条件下丧失规定功能的状况，通常这种故障是从*一零部件的失效引起的。

设备的故障诊断则是发现并确定故障的部位和性质。

寻找故障的起因，预报故障的趋势并提出相应的对策。

1.1.2 设备故障诊断技术开展历史设备故障诊断技术的开展是与设备的维修方式严密相连的。

可以将故障诊断技术按测试手段分为六个阶段，即感官诊断、简易诊断、综合诊断、在线监测、精细诊断和远程监测。

从时间考察，故障诊断技术大致可以分为20世纪60年代以前、60年代到80年代和80年代以后几个阶段。

1.2现代设备故障诊断技术在故障诊断学建立之前，传统的故障诊断方法主要是依靠经历的积累。

将反映设备故障的特殊信号，从信息论角度出发对其进展分析，是现代设备故障诊断技术的特点。

可以分为统计诊断、逻辑诊断、模糊诊断。

其中有几种方法做简单的介绍。

贝叶斯法,此方法是基于概率统计的推理方法，以概率密度函数为根底，综合设备的故障信息来描述设备的运行状态，进展故障分析。

此外还有最大似然法、时间序列、法灰色系统法和故障树分析法。

故障树分析法模型是一个基于被诊断对象构造、功能特性的行为模型，是一种定性的因果模型。

1.3基于知识的故障诊断方法基于知识的故障诊断方法，不需要待测对象准确的数学模型，而且具有智能特性。

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。

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。

设备状态监测和故障诊断1、齿轮啮合频率产生的机理及齿轮故障诊断方法1.1齿轮啮合频率产生的机理啮合频率是对一对相互啮合的齿轮而言的，对单个齿轮谈啮合频率是没有意义的。

另外，齿轮传动的特点是啮合过程中啮合点的位置和参与啮合的齿数都是周期性变化的，这就造成了齿轮轮齿的受力和刚度成周期性变化，由此而引起的振动必然含有周期性成分。

对于直齿圆柱齿轮，在齿轮啮合过程中，由于单、双齿啮合区的交替变换、轮齿啮合刚度的周期性变化、以及啮入啮出冲击，即使齿轮系统制造得绝对准确，也会产生振动，这种振动是以每齿啮合为基本频率进行的，该频率称为啮合频率，其计算公式如下：11226060m z n z n f == 式中， z 1、z 2 ————主、从动齿轮的齿数； n 1、n 2 ————主、从动齿轮的转速，r/min 。

对于斜齿圆柱齿轮，产生啮合振动的原因与直齿圆柱齿轮基本相同，但由于同时啮合的齿数较多，传动较平稳，所产生的啮合振动的幅值相对较低。

对于没有缺陷的正常齿轮，齿轮啮合频率产生的原因主要有啮合刚度的变化、啮合冲击和节线冲击。

1.2引起齿轮震动的部分原因1.2.1啮合刚度的变化齿轮的啮合刚度是指整个啮合接触区中参与啮合的各对轮齿的综合刚度。

单对轮齿的等效刚度为：1212K K K K K =+式中，K1、K2——主、从动齿轮的单齿刚度。

刚度的变化主要有两个方面：一是在齿高方向随着啮合位置的变化，参与啮合的单一轮齿的刚度发生了变化；二是参加啮合的齿数随时间作周期性变化。

例如对于重合度在1到2之间的渐开线直齿轮，在节点附近是单齿啮合，在节线两侧单部位开始至齿顶、齿根区段为双齿啮合。

显然，在双齿啮合时，整个齿轮的载荷由两个齿分担，故此时齿轮的啮合刚度就较大；同理，单齿啮合时啮合刚度较小。

从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。

啮合刚度的变化频率与齿轮的啮合频率相等，说明啮合刚度的变化是啮合频率产生机理之一。

机械设备故障诊断与监测的常用方法机械设备在工业生产中起着非常重要的作用，而设备故障的发生往往会导致生产中断和损失。

为了提高设备的可靠性和稳定性，以及减少故障对生产的影响，机械设备的故障诊断与监测变得尤为重要。

下面我们将介绍一些机械设备故障诊断与监测的常用方法。

一、故障诊断方法1. 经验法经验法是指根据维修人员的经验和对设备的了解，通过观察和检查设备的运行状态，来判断设备可能出现的故障。

这种方法需要维修人员对设备有较深的了解和丰富的实践经验，对于一些常见的故障问题，经验法是一种简便有效的诊断方法。

2. 振动分析法振动分析法是一种通过检测设备的振动信号，来判断设备是否存在故障的方法。

通过振动分析仪器采集到的振动数据，可以分析设备的振动频率、幅值、相位等参数，从而判断设备的运行状态和可能存在的故障。

这种方法对于轴承、齿轮、传动系统等部件的故障具有很好的诊断效果。

3. 热像法热像法是一种通过红外热像仪器，对设备表面温度进行检测和分析，来判断设备是否存在故障的方法。

由于设备在运行过程中存在摩擦、磨损、电气故障等问题，会导致设备局部温度升高，通过热像仪器可以清晰地观察到设备表面的温度分布情况，从而判断设备是否存在故障。

二、故障监测方法1. 油液分析法油液分析法是一种通过对设备润滑油或液压油进行采样和化学分析，来监测设备是否存在故障的方法。

设备在运行过程中，润滑油或液压油中会存在金属颗粒、水分、氧化物等问题，通过对这些物质的分析可以判断设备是否存在磨损、腐蚀、水分混入等问题，从而实现对设备运行状态的监测。

2. 温度监测法温度监测法是一种通过对设备各部件温度进行实时监测，来判断设备是否存在故障的方法。

不同的故障问题会导致设备各部件温度升高或降低，通过实时监测设备的温度变化可以及时发现设备的异常情况，从而减少故障对设备的损坏。

3. 运行参数监测法运行参数监测法是一种通过对设备运行参数进行实时监测，来判断设备是否存在故障的方法。

自动化设备的状态监测与故障分析在现代工业生产中，自动化设备扮演着至关重要的角色。

它们的高效运行直接关系到生产效率、产品质量和企业的经济效益。

然而，如同任何复杂的系统一样，自动化设备在运行过程中难免会出现各种故障。

为了确保设备的稳定运行，降低停机时间和维修成本，对自动化设备进行状态监测与故障分析显得尤为重要。

一、自动化设备状态监测的重要性自动化设备的状态监测就像是给设备做“体检”，通过实时或定期的检测和评估，我们能够及时了解设备的健康状况。

这不仅有助于预防潜在的故障，还能优化设备的维护计划，延长设备的使用寿命。

首先，状态监测可以提高生产效率。

当设备处于良好的运行状态时，能够以最佳的性能工作，减少因设备故障导致的生产中断和延误。

其次，它有助于保障产品质量。

稳定运行的设备能够保证生产过程的一致性和准确性，从而生产出符合质量标准的产品。

此外，有效的状态监测还能降低维修成本。

通过提前发现问题并进行针对性的维修，可以避免故障的进一步恶化，减少维修的复杂性和费用。

二、自动化设备状态监测的方法1、传感器监测传感器是获取设备状态信息的重要工具。

例如，温度传感器可以监测设备的发热情况，振动传感器能够感知设备的振动幅度和频率，压力传感器则用于测量设备内部的压力变化。

这些传感器将收集到的数据传输给控制系统，以便进行分析和处理。

2、数据分析收集到的设备运行数据需要进行深入的分析。

通过运用统计学方法、数据挖掘技术等，可以从大量的数据中提取出有价值的信息，发现潜在的趋势和异常。

例如，通过对比设备在不同时间段的运行数据，可以判断设备的性能是否有所下降。

3、视觉检测利用摄像头等视觉设备对设备进行监测也是一种常见的方法。

通过图像识别技术，可以检测设备表面的磨损、变形、裂纹等情况，以及设备的运行动作是否正常。

4、声音监测设备在运行过程中会产生特定的声音。

通过对声音的监测和分析，可以判断设备是否存在异常噪声，从而发现潜在的故障。

例如，轴承磨损可能会导致异常的摩擦声。

设备异常的检测与诊断流程设备异常的检测与诊断是关键的运维任务之一，通过及时准确地识别设备异常状况，可以防止设备故障对业务的影响，并实施有效的维修措施，保障设备的稳定运行。

以下是设备异常的检测与诊断流程，旨在帮助您准确识别并解决设备异常问题。

1. 监测设备运行状态：首先，通过设备监控系统或其他相关工具，对设备进行实时监测。

监测主要包括设备的温度、电压、电流、网络流量等参数的检测。

该步骤旨在获得设备的基本运行状态，并及时发现异常。

2. 梳理异常事件信息：一旦监测到设备异常，及时收集相关的事件信息，包括异常发生时间、异常现象的描述、异常所在的设备位置等。

这些信息对后续的诊断工作至关重要。

3. 分析异常原因：在收集了足够的异常事件信息后，需要进行进一步的分析以确定异常的原因。

这个过程可能需要借助专业的设备诊断工具，例如故障诊断仪器等。

可以通过逐步排除法或比对设备的正常参数值，找到与正常状态不一致的指标，从而确定异常原因。

4. 制定解决方案：确定了异常原因后，制定相应的解决方案。

根据实际情况，可以选择修复、更换设备组件，或者进行其他相应的操作来解决问题。

在制定解决方案时，应考虑到设备的重要性、影响范围和可行性等因素。

5. 执行解决方案：在确定了解决方案后，按照计划执行。

注意在执行过程中保持对设备的监控，及时检查解决方案的实施效果。

如果发现解决方案不起作用或不符合预期，则需要及时进行调整或重新制定解决方案。

6. 跟踪与记录：在解决设备异常的过程中，及时跟踪问题的解决进展，对解决方案进行记录和总结。

这些记录和总结对今后类似问题的解决具有重要的参考价值，有助于快速响应和解决类似的设备异常事件。

7. 预防再次发生：设备异常的出现可能是由于多种因素导致的，为了防止类似问题再次发生，应做好预防工作。

例如，定期维护设备、设立巡检机制、定期检查设备运行状况等。

此外，还可以优化设备布局、引入备用设备、加强培训等方式，提升设备的稳定性和可靠性。

机械设备故障诊断与监测的常用方法1. 故障现象分析法故障现象分析法是通过收集和分析设备故障时产生的现象和信息来确定故障原因的方法。

这种方法对于一些常见的故障，比如设备噪音、振动、温度升高等，可以通过仔细观察和分析现象来推断可能的故障原因。

2. 维修记录分析法维修记录分析法是通过分析设备的维修记录来确定设备故障的原因。

通过分析维修记录中频繁出现的故障部件和故障模式，可以发现一些潜在的故障原因，并且可以根据这些信息加强对这些部件的监测和维护。

3. 故障模式效应分析法故障模式效应分析法是一种系统性的故障分析方法，其主要目的是通过对设备可能的故障模式和其可能的影响进行分析，来确定故障的原因。

这种方法需要运用专业的故障分析工具和技术，比如故障模式和影响分析（FMEA）等。

4. 现场检查法现场检查法是指通过对设备进行现场检查，包括外观、结构、连接、管道、电气设备等方面的检查，来确定故障原因。

这种方法需要结合对设备的操作和使用情况进行分析，有时也需要利用一些测量和检测设备来获取更准确的信息。

5. 故障诊断设备和工具故障诊断设备和工具是用来检测和分析设备故障的专用器材，包括振动检测仪、红外热像仪、油品分析仪、声波分析仪、电气检测仪等。

这些设备可以帮助工程师和维修人员快速准确地确定故障原因，并采取相应的维修措施。

二、监测方法的常用方法1. 振动监测振动是设备运行过程中常见的现象，对于机械设备而言，振动的大小、频率以及振动模式都可以反映设备的运行状态。

通过振动监测设备可以实时监测设备的振动情况，并根据振动的变化来判断设备是否存在故障。

2. 温度监测温度监测是通过安装温度传感器在设备关键部位，来实时监测设备的工作温度。

对于一些需要保持稳定工作温度的设备，比如变压器、电机、轴承等，温度监测是非常重要的。

通过温度监测可以及时发现设备过热的情况，并采取相应的措施。

3. 油液监测油液监测是通过对设备的润滑油进行采样和分析，来监测设备运行过程中的润滑状态和设备的磨损情况。

机械设备故障诊断与监测的常用方法6篇第1篇示例：机械设备在使用过程中经常会出现各种故障，及时准确地进行故障诊断和监测对于设备的正常运行和维护是至关重要的。

下面将介绍一些机械设备故障诊断与监测的常用方法。

一、视觉检查法视觉检查法是最简单、最直观的故障诊断方法之一。

通过观察设备的外观、运转状况、连接部位是否松动、是否有明显的磨损痕迹等，初步判断设备是否存在问题。

这种方法适用于一些外在明显的故障，比如松动的螺丝、漏油现象等。

二、听觉检查法听觉检查法是通过听设备运行时的声音来判断设备是否存在故障。

比如机械设备在运行时出现异常的响声，可能是由于轴承损坏、齿轮啮合不良等原因引起的。

通过仔细倾听设备运行时的声音，可以初步判断设备存在的故障类型。

三、振动检测法振动检测法是一种通过监测设备在运行时的振动状况来判断设备是否存在故障的方法。

通常情况下，机械设备在正常运行时会有一定的振动，但如果振动异常明显，可能是设备出现了问题。

通过振动检测仪器对设备进行监测和分析，可以准确判断设备的故障类型和严重程度。

四、温度检测法温度检测法是通过监测设备运行时的温度变化来判断设备是否存在故障的方法。

比如设备某个部位温度异常升高，可能是由于摩擦引起的，也可能是由于电气元件故障引起的。

通过红外测温仪等工具对设备表面温度进行监测和分析，可以帮助工程师快速定位故障部位。

五、性能测试法性能测试法是一种通过对设备的各项性能指标进行测试和比较，来判断设备是否存在故障的方法。

比如通过功率测试仪器对设备的电流、电压等参数进行监测，比较实测数值与标准数值是否一致，可以准确判断设备是否存在故障。

六、故障诊断仪器法现代科技的发展，各种先进的故障诊断仪器也被广泛应用于机械设备的故障诊断和监测中。

比如红外热像仪可以通过红外辐射检测设备的热量分布，帮助工程师找出设备故障的根源；声发射仪器可以对设备在运行时的声音进行捕捉和分析；电动机绝缘测试仪器可以对设备的绝缘状态进行监测等。