機(jī)械弊病診斷學(xué)12[精華課件

1、機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l 機(jī)械故障診斷學(xué)包括機(jī)械故障診斷的機(jī)械故障診斷學(xué)包括機(jī)械故障診斷的原理原理與與技術(shù)技術(shù)兩大部分。兩大部分。l 本章首先討論幾個(gè)與機(jī)械故障診斷有關(guān)本章首先討論幾個(gè)與機(jī)械故障診斷有關(guān)的基本問題，主要包括：的基本問題，主要包括： 機(jī)械故障診斷概述機(jī)械故障診斷概述 ; 故障特征參量故障特征參量; 故障診斷的一般思維方法。故障診斷的一般思維方法。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l一、機(jī)械故障及其分類一、機(jī)械故障及其分類l二、故障診斷及其分類二、故障診斷及其分類l三、機(jī)械故障診斷的基本環(huán)節(jié)三、機(jī)械故障診斷的基本環(huán)節(jié)機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l定義定義: 機(jī)械故障（機(jī)械故障（Fault異常異常/F

2、ailure失效），失效）， 是指機(jī)械系統(tǒng)是指機(jī)械系統(tǒng)(零件、組件、部件或整臺(tái)設(shè)備零件、組件、部件或整臺(tái)設(shè)備乃至一系列的設(shè)備組合乃至一系列的設(shè)備組合)因偏離其設(shè)計(jì)狀態(tài)而因偏離其設(shè)計(jì)狀態(tài)而喪失部分或全部功能的現(xiàn)象。喪失部分或全部功能的現(xiàn)象。l例例: 發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)不起來、汽車剎車不靈、機(jī)床發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)不起來、汽車剎車不靈、機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、機(jī)床加工精度超標(biāo)、機(jī)器運(yùn)行時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、機(jī)床加工精度超標(biāo)、機(jī)器運(yùn)行時(shí)振動(dòng)噪聲過大、齒輪輪齒折斷等等現(xiàn)象。振動(dòng)噪聲過大、齒輪輪齒折斷等等現(xiàn)象。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l分類的目的：分類的目的： (1)便于信息交流；便于信息交流； (2)便于處理故障時(shí)更有針對性。便于處理故

3、障時(shí)更有針對性。l分類方法分類方法: 機(jī)械故障可以從不同的角度來進(jìn)行分類機(jī)械故障可以從不同的角度來進(jìn)行分類 (1)按其發(fā)生的按其發(fā)生的原因原因分分 (2)按其造成的按其造成的后果后果分分 (3)按其發(fā)生的按其發(fā)生的快慢快慢分分 (4)按其發(fā)生的按其發(fā)生的范圍（程度）范圍（程度）分分 (5)按其發(fā)生的按其發(fā)生的頻次頻次分分 (6)其他角度其他角度來進(jìn)行分類（來進(jìn)行分類（所采用的技術(shù)手段所采用的技術(shù)手段）機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華1. 按其發(fā)生的按其發(fā)生的原因原因分分(1) 磨損性故障磨損性故障：是指機(jī)械系統(tǒng)因使用過程中的：是指機(jī)械系統(tǒng)因使用過程中的正常磨損而引發(fā)的一類故障，對這類故障形式，正常磨損而

4、引發(fā)的一類故障，對這類故障形式，一般只進(jìn)行壽命預(yù)測。一般只進(jìn)行壽命預(yù)測。(2) 錯(cuò)用性故障錯(cuò)用性故障：是因使用不當(dāng)而引發(fā)的故障。：是因使用不當(dāng)而引發(fā)的故障。(3) 先天性故障先天性故障：是由于設(shè)計(jì)或制造不當(dāng)而造成：是由于設(shè)計(jì)或制造不當(dāng)而造成機(jī)械系統(tǒng)中存在某些薄弱環(huán)節(jié)而引發(fā)的故障。機(jī)械系統(tǒng)中存在某些薄弱環(huán)節(jié)而引發(fā)的故障。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華2.按造成的按造成的后果后果分分(1) 危害性故障危害性故障：故障發(fā)生后會(huì)對人身、生產(chǎn)和環(huán)境：故障發(fā)生后會(huì)對人身、生產(chǎn)和環(huán)境造成危險(xiǎn)或危害的一類故障，如機(jī)床保護(hù)系統(tǒng)不造成危險(xiǎn)或危害的一類故障，如機(jī)床保護(hù)系統(tǒng)不能進(jìn)行有效地工作而造成損害工件或操作者的故能進(jìn)行有

5、效地工作而造成損害工件或操作者的故障、毒氣泄漏、高壓罐爆炸等。障、毒氣泄漏、高壓罐爆炸等。(2)安全性安全性故障故障：故障的發(fā)生不會(huì)對人身、生產(chǎn)和環(huán)：故障的發(fā)生不會(huì)對人身、生產(chǎn)和環(huán)境造成危害的一類故障，如保護(hù)系統(tǒng)在不需保護(hù)境造成危害的一類故障，如保護(hù)系統(tǒng)在不需保護(hù)時(shí)動(dòng)作的故障等。時(shí)動(dòng)作的故障等。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華3. 按其按其發(fā)生的快慢發(fā)生的快慢分分(1) 突發(fā)性故障突發(fā)性故障：不能靠早期測試探測出來的一類故：不能靠早期測試探測出來的一類故障。即此類故障是不可預(yù)測的，對這類故障只能障。即此類故障是不可預(yù)測的，對這類故障只能進(jìn)行進(jìn)行預(yù)防預(yù)防，如過載造成機(jī)件損壞。，如過載造成機(jī)件損壞。(2)

6、漸發(fā)性故障漸發(fā)性故障：故障的發(fā)展有一個(gè)過程，因而可對：故障的發(fā)展有一個(gè)過程，因而可對其進(jìn)行預(yù)測和監(jiān)視，如疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。其進(jìn)行預(yù)測和監(jiān)視，如疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華4. 按其發(fā)生的按其發(fā)生的范圍范圍分分 (1) 部分性故障部分性故障：設(shè)計(jì)功能部分喪失的一類故障。：設(shè)計(jì)功能部分喪失的一類故障。 (2) 完全性故障完全性故障：設(shè)計(jì)功能完全喪失的一類故障。：設(shè)計(jì)功能完全喪失的一類故障。5. 按其發(fā)生的按其發(fā)生的頻次頻次分分 (1) 偶發(fā)性故障偶發(fā)性故障：發(fā)生頻率很低的一類故障，即：發(fā)生頻率很低的一類故障，即“意外現(xiàn)意外現(xiàn) 象象”，如齒輪斷齒。，如齒輪斷齒。 (2) 多發(fā)性故

7、障多發(fā)性故障：經(jīng)常發(fā)生的一類故障，如齒輪磨損。：經(jīng)常發(fā)生的一類故障，如齒輪磨損。 機(jī)械故障還有機(jī)械故障還有其它其它分類方法，如單一故障分類方法，如單一故障/復(fù)雜故障等，復(fù)雜故障等， 可參考有關(guān)文獻(xiàn)。可參考有關(guān)文獻(xiàn)。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l定義定義：所謂所謂機(jī)械故障診斷機(jī)械故障診斷，就是對機(jī)械系統(tǒng)所處的狀態(tài)進(jìn)，就是對機(jī)械系統(tǒng)所處的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，判斷其行監(jiān)測，判斷其是否正常是否正常，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)分析其產(chǎn)生的，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)分析其產(chǎn)生的原因、原因、部位部位和和嚴(yán)重程度嚴(yán)重程度，并，并預(yù)報(bào)其發(fā)展趨勢預(yù)報(bào)其發(fā)展趨勢。l分類的目的分類的目的: 主要是為了便于信息分析和處理。主要是為了便于信息分析和處理。l分

8、類方法分類方法: 機(jī)械故障診斷可以分類如下：機(jī)械故障診斷可以分類如下： (1) 按其按其目的目的分分; (2) 按其按其方式方式分分; (3) 按其按其提取信息的方式提取信息的方式分分; (4) 按按診斷時(shí)所要求的機(jī)械運(yùn)行工況條件診斷時(shí)所要求的機(jī)械運(yùn)行工況條件分分; (5) 按按功能功能分。分。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l定義定義：所謂所謂機(jī)械故障診斷機(jī)械故障診斷，就是對機(jī)械系統(tǒng)所處的狀態(tài)進(jìn)，就是對機(jī)械系統(tǒng)所處的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，判斷其行監(jiān)測，判斷其是否正常是否正常，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)分析其產(chǎn)生的，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)分析其產(chǎn)生的原因、原因、部位部位和和嚴(yán)重程度嚴(yán)重程度，并，并預(yù)報(bào)其發(fā)展趨勢預(yù)報(bào)其發(fā)展趨勢。l分類的

9、目的分類的目的: 主要是為了便于信息交流主要是為了便于信息交流l分類方法分類方法: 機(jī)械故障診斷可以分類如下：機(jī)械故障診斷可以分類如下： (1)按其按其目的目的分分; (2)按其按其方式方式分分 (3)按其按其提取信息的方式提取信息的方式分分; (4)按按診斷時(shí)所要求的機(jī)械運(yùn)行工況條件診斷時(shí)所要求的機(jī)械運(yùn)行工況條件分分; (5)按按功能功能分。分。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華1. 按目的分按目的分(1) 功能診斷功能診斷：即對新安裝或剛維修過的機(jī)械系統(tǒng)診：即對新安裝或剛維修過的機(jī)械系統(tǒng)診斷其功能是否正常，也就是投入運(yùn)行前的診斷。斷其功能是否正常，也就是投入運(yùn)行前的診斷。(2) 運(yùn)行診斷運(yùn)行診斷：即對

10、服役中的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行的診斷。：即對服役中的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行的診斷。2. 按方式分按方式分(1) 在線監(jiān)測在線監(jiān)測：就是連續(xù)地對服役中的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行：就是連續(xù)地對服役中的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，測試傳感器及二次儀表等安裝在設(shè)備現(xiàn)場，監(jiān)測，測試傳感器及二次儀表等安裝在設(shè)備現(xiàn)場，隨機(jī)械系統(tǒng)一起工作。隨機(jī)械系統(tǒng)一起工作。(2) 巡回檢測巡回檢測：就是每隔一定的時(shí)間對服役中的機(jī)械：就是每隔一定的時(shí)間對服役中的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行檢查和診斷；系統(tǒng)進(jìn)行檢查和診斷；機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華3. 按按提取信息的方式分提取信息的方式分 (1) 直接診斷直接診斷：診斷對象與診斷信息來源直接對應(yīng)的一種診斷方法，即一診斷對象與診斷信息來源

11、直接對應(yīng)的一種診斷方法，即一次信息診斷。如通過檢測齒輪的安裝偏心和運(yùn)動(dòng)偏心等參數(shù)來判斷齒輪運(yùn)次信息診斷。如通過檢測齒輪的安裝偏心和運(yùn)動(dòng)偏心等參數(shù)來判斷齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常即屬此類；轉(zhuǎn)是否正常即屬此類； (2) 間接診斷間接診斷：診斷對象與診斷信息來源不直接對應(yīng)的一種診斷方法，即診斷對象與診斷信息來源不直接對應(yīng)的一種診斷方法，即二次、三次等非一次信息的診斷。如通過測箱體的振動(dòng)來判斷齒輪箱中齒二次、三次等非一次信息的診斷。如通過測箱體的振動(dòng)來判斷齒輪箱中齒輪是否存在偏心等。輪是否存在偏心等。 通常所謂的診斷主要是指間接診斷。通常所謂的診斷主要是指間接診斷。4. 按診斷時(shí)所要求的機(jī)械運(yùn)行工況條件分按診斷

12、時(shí)所要求的機(jī)械運(yùn)行工況條件分 (1)常規(guī)工況診斷常規(guī)工況診斷：在機(jī)械的正常運(yùn)行條件下進(jìn)行的一種故障診斷方式；在機(jī)械的正常運(yùn)行條件下進(jìn)行的一種故障診斷方式； (2)特殊工況診斷特殊工況診斷：對某些機(jī)械，需為其創(chuàng)造特殊的工作條件才能對其進(jìn)對某些機(jī)械，需為其創(chuàng)造特殊的工作條件才能對其進(jìn)行診斷。如動(dòng)力機(jī)組的升降速過程診斷、提升機(jī)啟、停過程診斷。行診斷。如動(dòng)力機(jī)組的升降速過程診斷、提升機(jī)啟、停過程診斷。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華5. 按功能分按功能分 (1) 簡易診斷簡易診斷：對機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)作出相對粗略的判斷。：對機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)作出相對粗略的判斷。一般只回答一般只回答“正常與否正常與否”、“有無故障有無故

13、障”等問題，而不等問題，而不分析故障原因、故障部位及故障程度等。又稱分析故障原因、故障部位及故障程度等。又稱“狀態(tài)監(jiān)狀態(tài)監(jiān)測測”。 (2) 精密診斷精密診斷：是在簡易診斷基礎(chǔ)上更為細(xì)致的一種診斷：是在簡易診斷基礎(chǔ)上更為細(xì)致的一種診斷過程，它不僅要回答過程，它不僅要回答“正常與否正常與否”、“有無故障有無故障”的問的問題，而且還要詳細(xì)地分析出題，而且還要詳細(xì)地分析出故障原因、故障部位、故障故障原因、故障部位、故障程度程度及其發(fā)展趨勢及其發(fā)展趨勢等一系列的問題。又稱等一系列的問題。又稱“故障診斷故障診斷”。 機(jī)械故障診斷還可根據(jù)機(jī)械故障診斷還可根據(jù)所采用的技術(shù)手段所采用的技術(shù)手段不同而分為不同而分

14、為振動(dòng)診斷、油樣分析、溫度監(jiān)測、無損檢測等振動(dòng)診斷、油樣分析、溫度監(jiān)測、無損檢測等機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l 一個(gè)完整的診斷過程一般由以下一個(gè)完整的診斷過程一般由以下四個(gè)基四個(gè)基本環(huán)節(jié)本環(huán)節(jié)組成：組成：l1. 確立運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容確立運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容;l2. 建立測試系統(tǒng)建立測試系統(tǒng);l3. 測試、分析及信息提取測試、分析及信息提取;l4. 狀態(tài)監(jiān)測、判斷及預(yù)報(bào)狀態(tài)監(jiān)測、判斷及預(yù)報(bào)機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l基本環(huán)節(jié)基本環(huán)節(jié)1：確立運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容：確立運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容l 主要包括確立主要包括確立監(jiān)測參數(shù)監(jiān)測參數(shù)、監(jiān)測部位監(jiān)測部位及及監(jiān)測方式監(jiān)測方式(在線在線/巡檢巡檢)等方面的內(nèi)容，這主要

15、取決于故障形等方面的內(nèi)容，這主要取決于故障形式，同時(shí)也要考慮被監(jiān)測對象的結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境式，同時(shí)也要考慮被監(jiān)測對象的結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境等因素以及現(xiàn)有的測試設(shè)備條件，這是整個(gè)診斷等因素以及現(xiàn)有的測試設(shè)備條件，這是整個(gè)診斷工作的基礎(chǔ)。工作的基礎(chǔ)。 狀態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容確立得當(dāng)，不僅能極大地提高狀態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容確立得當(dāng)，不僅能極大地提高診斷效率，有時(shí)甚至決定著診斷工作的成敗。如診斷效率，有時(shí)甚至決定著診斷工作的成敗。如礦用風(fēng)機(jī)軸承的溫度、振動(dòng)監(jiān)測。礦用風(fēng)機(jī)軸承的溫度、振動(dòng)監(jiān)測。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l基本環(huán)節(jié)基本環(huán)節(jié)2： 建立測試系統(tǒng)建立測試系統(tǒng)l根據(jù)步驟根據(jù)步驟1的要求的要求選取傳感器選取傳感器及其及其配套儀器

16、配套儀器，組成，組成測試系統(tǒng)，用以收集故障診斷所需的信息。測試系統(tǒng)，用以收集故障診斷所需的信息。l在建造測試系統(tǒng)時(shí)，不僅要注意有用信號的獲取在建造測試系統(tǒng)時(shí)，不僅要注意有用信號的獲?。`敏度和精度等性能），同時(shí)還要考慮測試系（靈敏度和精度等性能），同時(shí)還要考慮測試系統(tǒng)的統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性環(huán)境適應(yīng)性以及如何在測試階段進(jìn)行以及如何在測試階段進(jìn)行降噪除降噪除噪噪等，以便簡化后續(xù)的信號分析處理過程。等，以便簡化后續(xù)的信號分析處理過程。l正確、有效信號的取得是準(zhǔn)確診斷的先決條件，正確、有效信號的取得是準(zhǔn)確診斷的先決條件，偏離了這個(gè)前提，診斷工作就無從談起。偏離了這個(gè)前提，診斷工作就無從談起。機(jī)械弊病診斷學(xué)1

17、2精華 基本環(huán)節(jié)基本環(huán)節(jié)3： 測試、分析及信息提取測試、分析及信息提取 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：對測試系統(tǒng)所獲得的信號進(jìn)行加工，包括濾波、對測試系統(tǒng)所獲得的信號進(jìn)行加工，包括濾波、異常數(shù)據(jù)剔除、各種分析算法（如時(shí)域、頻域）等。異常數(shù)據(jù)剔除、各種分析算法（如時(shí)域、頻域）等。 主要目的：主要目的： 從有限的信號中獲得盡可能多的關(guān)于被診斷從有限的信號中獲得盡可能多的關(guān)于被診斷對象狀態(tài)的有用信息，這是機(jī)械故障診斷的核心。對象狀態(tài)的有用信息，這是機(jī)械故障診斷的核心。 基本環(huán)節(jié)基本環(huán)節(jié)4：狀態(tài)診斷、監(jiān)測及預(yù)報(bào)：狀態(tài)診斷、監(jiān)測及預(yù)報(bào) 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：構(gòu)造或選定判據(jù)，確定劃分設(shè)備狀態(tài)的各有關(guān)構(gòu)造或選定判據(jù)，確

18、定劃分設(shè)備狀態(tài)的各有關(guān)參量的門檻值等內(nèi)容。參量的門檻值等內(nèi)容。 主要目的：主要目的：判定被診斷對象的運(yùn)行狀態(tài)，并對其未來發(fā)展判定被診斷對象的運(yùn)行狀態(tài)，并對其未來發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測。趨勢進(jìn)行預(yù)測。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l一、故障特征參量的定義一、故障特征參量的定義l二、故障特征參量的選取原則二、故障特征參量的選取原則l三、故障特征參量的選定方法三、故障特征參量的選定方法機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華對于某一具體的故障類型，我們所關(guān)心的問題是：對于某一具體的故障類型，我們所關(guān)心的問題是：l (1)這種故障通過哪些物理參量表現(xiàn)出來這種故障通過哪些物理參量表現(xiàn)出來?l (2)這種故障與各物理參量間的關(guān)系強(qiáng)弱情況

19、如何這種故障與各物理參量間的關(guān)系強(qiáng)弱情況如何? 一般而言，對于前一個(gè)問題，只要機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生一般而言，對于前一個(gè)問題，只要機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生了變化，就必定會(huì)影響到與之相聯(lián)系的各個(gè)動(dòng)態(tài)物理參了變化，就必定會(huì)影響到與之相聯(lián)系的各個(gè)動(dòng)態(tài)物理參量，牽涉面較廣。而故障類型與物理參量的關(guān)系強(qiáng)弱是量，牽涉面較廣。而故障類型與物理參量的關(guān)系強(qiáng)弱是我們最感興趣的。我們最感興趣的。 故障特征參量的定義故障特征參量的定義：對故障敏感、穩(wěn)定可靠的物理量：對故障敏感、穩(wěn)定可靠的物理量（原始（原始/運(yùn)算后）運(yùn)算后）稱為故障特征參量。稱為故障特征參量。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l說明說明1：機(jī)械系統(tǒng)的故障類型千差萬別，與每

20、一種故障類型相機(jī)械系統(tǒng)的故障類型千差萬別，與每一種故障類型相對應(yīng)，機(jī)械系統(tǒng)必定會(huì)通過一個(gè)或多個(gè)物理參量將其表征出對應(yīng)，機(jī)械系統(tǒng)必定會(huì)通過一個(gè)或多個(gè)物理參量將其表征出來來 (一因多果一因多果)；每一種故障類型也必須由一種或多種原因所每一種故障類型也必須由一種或多種原因所引起引起 (一果多因一果多因)。如齒輪齒面點(diǎn)蝕。如齒輪齒面點(diǎn)蝕。 故障表現(xiàn)與其特征參量和故障原因之間存在的對應(yīng)關(guān)系：故障表現(xiàn)與其特征參量和故障原因之間存在的對應(yīng)關(guān)系： F = f (1 ,2 ,3 ,.） F 某種故障類型；某種故障類型； 1 ,2 ,3 各特征參量或故障原因。各特征參量或故障原因。 故障診斷就是要確定故障診斷就是

21、要確定F與與1 ,2 ,3.之間的某種對應(yīng)關(guān)系之間的某種對應(yīng)關(guān)系 f，以便通過檢測以便通過檢測1 ,2 ,3 來判斷故障類型來判斷故障類型F是否發(fā)生，或在已是否發(fā)生，或在已知知F發(fā)生的情況下去查明造成發(fā)生的情況下去查明造成 F 產(chǎn)生的原因產(chǎn)生的原因1 ,2 ,3 等。等。 機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l說明說明2: 對于同一種故障類型，當(dāng)它們發(fā)生在不同的對于同一種故障類型，當(dāng)它們發(fā)生在不同的機(jī)械系統(tǒng)上時(shí)，其故障特征參量也不同，因此，在機(jī)械系統(tǒng)上時(shí)，其故障特征參量也不同，因此，在確確定某種故障的特征參量時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體的系統(tǒng)進(jìn)行定某種故障的特征參量時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體的系統(tǒng)進(jìn)行。 例如：例如：一般機(jī)器的軸承發(fā)

22、生故障時(shí)，其溫度會(huì)升高，一般機(jī)器的軸承發(fā)生故障時(shí)，其溫度會(huì)升高，此時(shí)溫度可選為故障特征參量。然而，對于礦用通風(fēng)此時(shí)溫度可選為故障特征參量。然而，對于礦用通風(fēng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子軸承處于風(fēng)道內(nèi)，受到強(qiáng)風(fēng)冷卻，即使出機(jī)，其轉(zhuǎn)子軸承處于風(fēng)道內(nèi)，受到強(qiáng)風(fēng)冷卻，即使出現(xiàn)故障溫度也未必明顯升高，此時(shí)就不宜選用溫度作現(xiàn)故障溫度也未必明顯升高，此時(shí)就不宜選用溫度作為軸承故障的特征參量。為軸承故障的特征參量。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l1. 高度敏感性高度敏感性：機(jī)械系統(tǒng)狀態(tài)的微弱變化應(yīng)引起故障特：機(jī)械系統(tǒng)狀態(tài)的微弱變化應(yīng)引起故障特征參量較大的變化；征參量較大的變化；l2. 高度可靠性高度可靠性：故障特征參量是依賴于機(jī)械系統(tǒng)

23、的狀態(tài)：故障特征參量是依賴于機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)變化而變化的，如果把系統(tǒng)狀態(tài)取作自變量，故障特征參變化而變化的，如果把系統(tǒng)狀態(tài)取作自變量，故障特征參量取作因變量，則故障特征參量應(yīng)是系統(tǒng)狀態(tài)這個(gè)自變量量取作因變量，則故障特征參量應(yīng)是系統(tǒng)狀態(tài)這個(gè)自變量的的單值函數(shù)單值函數(shù)；l3. 實(shí)用性實(shí)用性(或或可實(shí)現(xiàn)性可實(shí)現(xiàn)性)：故障特征參量應(yīng)便于檢測，如：故障特征參量應(yīng)便于檢測，如果某個(gè)物理參量雖對某種故障足夠靈敏，但這個(gè)參量不易果某個(gè)物理參量雖對某種故障足夠靈敏，但這個(gè)參量不易獲得獲得(經(jīng)濟(jì)、技術(shù)方面的考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)方面的考慮)，那么這個(gè)物理參量也不便，那么這個(gè)物理參量也不便用作故障特征參量。如齒面溫度。用作故

24、障特征參量。如齒面溫度。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l 理論分析理論分析 + 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)l原因：原因： （1）故障的復(fù)雜性及多因多果性）故障的復(fù)雜性及多因多果性; （2）故障類型不同，其故障特征不同，其故障特征）故障類型不同，其故障特征不同，其故障特征參量也不同；參量也不同； （3）即使是同一種故障類型，當(dāng)其）即使是同一種故障類型，當(dāng)其環(huán)境條件環(huán)境條件(包括包括故障主體故障主體)發(fā)生變化時(shí)，其故障特征參量也不同。發(fā)生變化時(shí)，其故障特征參量也不同。 機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l 故障識別理論與思維科學(xué)以及故障診斷技術(shù)的發(fā)展故障識別理論與思維科學(xué)以及故障診斷技術(shù)的發(fā)展密不可分。從傳統(tǒng)診斷技術(shù)向現(xiàn)代診斷技術(shù)發(fā)展

25、。密不可分。從傳統(tǒng)診斷技術(shù)向現(xiàn)代診斷技術(shù)發(fā)展。l傳統(tǒng)診斷技術(shù)：傳統(tǒng)診斷技術(shù)：識別理論主要借助形式邏輯進(jìn)行一識別理論主要借助形式邏輯進(jìn)行一些簡單的推理。些簡單的推理。l現(xiàn)代診斷技術(shù)：現(xiàn)代診斷技術(shù)：有故障樹分析、模式識別、模糊診有故障樹分析、模式識別、模糊診斷等多種識別理論。斷等多種識別理論。l本節(jié)討論本節(jié)討論形式邏輯推理形式邏輯推理與與故障樹分析故障樹分析的基本原理。的基本原理。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l故障診斷過程是一個(gè)觀察、假設(shè)、驗(yàn)證、修正假設(shè)、再驗(yàn)故障診斷過程是一個(gè)觀察、假設(shè)、驗(yàn)證、修正假設(shè)、再驗(yàn)證證，直至找到故障的真正原因的過程。，直至找到故障的真正原因的過程。l故障診斷過程可分為故障診斷

26、過程可分為五個(gè)步驟五個(gè)步驟： (1) 調(diào)研考察，得出故障調(diào)研考察，得出故障現(xiàn)象現(xiàn)象； (2) 假設(shè)假設(shè)原因原因； (3) 由假設(shè)原因推斷出應(yīng)有的由假設(shè)原因推斷出應(yīng)有的結(jié)果結(jié)果； (4) 將推斷將推斷結(jié)果結(jié)果與考察所得的與考察所得的現(xiàn)象現(xiàn)象進(jìn)行比較；進(jìn)行比較； (5) 得出假設(shè)成立與否的結(jié)論，如果原假設(shè)不成立，則需得出假設(shè)成立與否的結(jié)論，如果原假設(shè)不成立，則需另立假設(shè)。另立假設(shè)。以上第以上第 3)、4)、5) 是屬于證實(shí)或推翻假設(shè)。是屬于證實(shí)或推翻假設(shè)。在分析故障時(shí)，往往進(jìn)行某些試探性的調(diào)整、拆卸，觀察在分析故障時(shí)，往往進(jìn)行某些試探性的調(diào)整、拆卸，觀察故障癥狀的變化，以查尋或反證故障發(fā)生的部位。

27、故障癥狀的變化，以查尋或反證故障發(fā)生的部位。 機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華 下面具體討論下面具體討論探求因果關(guān)系的邏輯方法。探求因果關(guān)系的邏輯方法。 幾個(gè)邏輯概念幾個(gè)邏輯概念 1. 原因與結(jié)果的定義原因與結(jié)果的定義:原因：原因：引起某現(xiàn)象產(chǎn)生的現(xiàn)象引起某現(xiàn)象產(chǎn)生的現(xiàn)象結(jié)果：結(jié)果：由另一現(xiàn)象引起的現(xiàn)象由另一現(xiàn)象引起的現(xiàn)象2. 因果關(guān)系的特性因果關(guān)系的特性(1) 因果關(guān)系的相對性因果關(guān)系的相對性：也就是說因果關(guān)系不是固定不變：也就是說因果關(guān)系不是固定不變的，一個(gè)現(xiàn)象對于其原因來說是結(jié)果，而對于該現(xiàn)象的后的，一個(gè)現(xiàn)象對于其原因來說是結(jié)果，而對于該現(xiàn)象的后果來說又是原因。果來說又是原因。(2) 因果因果關(guān)系

28、的確定性關(guān)系的確定性：即同質(zhì)的原因必然會(huì)引起同質(zhì)的結(jié)：即同質(zhì)的原因必然會(huì)引起同質(zhì)的結(jié)果，而且原因的易變必然會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的易變。果，而且原因的易變必然會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的易變。(3) 因果關(guān)系的普遍性因果關(guān)系的普遍性：沒有一個(gè)現(xiàn)象不是由一定的原因引：沒有一個(gè)現(xiàn)象不是由一定的原因引起的，也沒有一個(gè)現(xiàn)象不產(chǎn)生一定的結(jié)果。起的，也沒有一個(gè)現(xiàn)象不產(chǎn)生一定的結(jié)果。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l3邏輯推理方法邏輯推理方法l探求現(xiàn)象間的因果關(guān)系，首先要確定探求現(xiàn)象間的因果關(guān)系，首先要確定可能的可能的原因或結(jié)果，然原因或結(jié)果，然后從可能的原因或結(jié)果中進(jìn)行比較，刪除虛假成分，后從可能的原因或結(jié)果中進(jìn)行比較，刪除虛假成分，找出真找

29、出真正的原因或結(jié)果。正的原因或結(jié)果。l傳統(tǒng)的求因果關(guān)系的傳統(tǒng)的求因果關(guān)系的五種邏輯推理方法（穆勒五法）五種邏輯推理方法（穆勒五法）,都是都是根據(jù)某個(gè)現(xiàn)象與另一個(gè)現(xiàn)象在某些場合下所顯示的根據(jù)某個(gè)現(xiàn)象與另一個(gè)現(xiàn)象在某些場合下所顯示的對應(yīng)關(guān)系對應(yīng)關(guān)系，從而概括出一般性的結(jié)論，以斷定它們之間是否存在必然的從而概括出一般性的結(jié)論，以斷定它們之間是否存在必然的因果關(guān)系。因果關(guān)系。l五種邏輯方法（穆勒五法）五種邏輯方法（穆勒五法） 1. 契合法契合法(求同法求同法); 2. 差異法差異法(求異法求異法); 3. 契合差異并用法契合差異并用法(求同求異法求同求異法); 4. 共變法；共變法； 5. 剩余法。剩

30、余法。 機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華3. 邏輯推理方法：邏輯推理方法：（1）契合法）契合法(求同法求同法) 在被研究現(xiàn)象出現(xiàn)的若干場合中，如果僅有唯一的一個(gè)在被研究現(xiàn)象出現(xiàn)的若干場合中，如果僅有唯一的一個(gè)情況在這些場合中是共同具有的。那么這個(gè)唯一的共同情況情況在這些場合中是共同具有的。那么這個(gè)唯一的共同情況就是被研究現(xiàn)象的原因就是被研究現(xiàn)象的原因(或結(jié)果或結(jié)果)，即，即:- 場合場合 先行先行(或后行或后行)情況情況 被研究現(xiàn)象被研究現(xiàn)象- 1 A、B、C a 2 A、D、E a 3 A、F、G a - 結(jié)論結(jié)論：情況：情況 A 是現(xiàn)象是現(xiàn)象 a 的的原因原因(結(jié)果結(jié)果) 機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華3.

31、 邏輯推理方法：邏輯推理方法：（1）契合法）契合法(求同法求同法) 說明說明:l應(yīng)用契合法要注意發(fā)掘各種場合中所隱蔽的共同情應(yīng)用契合法要注意發(fā)掘各種場合中所隱蔽的共同情況，它很可能是被研究現(xiàn)象的真正原因況，它很可能是被研究現(xiàn)象的真正原因(或結(jié)果或結(jié)果)。l比較的場合越多，結(jié)論的可靠程度就越高。比較的場合越多，結(jié)論的可靠程度就越高。例：例： 將某一部件分別安裝在不同的機(jī)器中，若都產(chǎn)生將某一部件分別安裝在不同的機(jī)器中，若都產(chǎn)生同一結(jié)果，則可認(rèn)為某部件為事故原因同一結(jié)果，則可認(rèn)為某部件為事故原因 機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l3. 邏輯推理方法：邏輯推理方法：（2）差異法）差異法(求異法求異法) 如果被研

32、究現(xiàn)象出現(xiàn)的場合與不出現(xiàn)的場合只有一個(gè)情況如果被研究現(xiàn)象出現(xiàn)的場合與不出現(xiàn)的場合只有一個(gè)情況是不同的，其它情況完全相同，而且這個(gè)情況在被研究現(xiàn)象是不同的，其它情況完全相同，而且這個(gè)情況在被研究現(xiàn)象出現(xiàn)的場合中是存在的，在被研究現(xiàn)象不出現(xiàn)的場合是不存出現(xiàn)的場合中是存在的，在被研究現(xiàn)象不出現(xiàn)的場合是不存在的，那么這個(gè)唯一不同的情況就是被研究現(xiàn)象的原因在的，那么這個(gè)唯一不同的情況就是被研究現(xiàn)象的原因(或結(jié)或結(jié)果果)。 -場合場合 先行先行(或后行或后行)情況情況 被研究現(xiàn)象被研究現(xiàn)象- 1 A、 B、C a 2 、B、C - 結(jié)論：情況結(jié)論：情況 A 是現(xiàn)象是現(xiàn)象 a 的原因的原因(結(jié)果結(jié)果) 機(jī)械

33、弊病診斷學(xué)12精華l3. 邏輯推理方法邏輯推理方法: （2）差異法）差異法(求異法求異法) 形成差異場合的方法有形成差異場合的方法有輪流切換法輪流切換法和和換件比較法。換件比較法。 輪流切換法：輪流切換法：當(dāng)故障原因不明時(shí)可采用輪流切換法，其公式如下：當(dāng)故障原因不明時(shí)可采用輪流切換法，其公式如下： - 場合場合 先行先行(或后行或后行)情況情況 被研究現(xiàn)象被研究現(xiàn)象- 1 A 、B 、C a 2 A 、C a 3 A 、B 、 a 4 、 B 、C - 結(jié)論：情況結(jié)論：情況 A 是現(xiàn)象是現(xiàn)象 a 的原因的原因(結(jié)果結(jié)果) 換件比較法換件比較法：分析故障時(shí)，如果懷疑某一零件或部件是機(jī)器故障的分析

34、故障時(shí)，如果懷疑某一零件或部件是機(jī)器故障的起因，則使用完好件替換，并觀察換件前后機(jī)器狀態(tài)的變化，以此斷起因，則使用完好件替換，并觀察換件前后機(jī)器狀態(tài)的變化，以此斷定原零件是否是故障原因之所在。定原零件是否是故障原因之所在。 機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l 3. 邏輯推理方法邏輯推理方法: 3.契合差異并用法契合差異并用法(求同求異法求同求異法) 有兩組事例，一組是由被研究現(xiàn)象出現(xiàn)的若干有兩組事例，一組是由被研究現(xiàn)象出現(xiàn)的若干場合組成的場合組成的正事例組正事例組，另一組是由研究現(xiàn)象不出現(xiàn)，另一組是由研究現(xiàn)象不出現(xiàn)的若干場合組成的的若干場合組成的負(fù)事例組負(fù)事例組。如果在正事例組各場。如果在正事例組各場合

35、中只有一個(gè)唯一的共同情況，而且這個(gè)情況在負(fù)合中只有一個(gè)唯一的共同情況，而且這個(gè)情況在負(fù)事例組中的各個(gè)場合都不存在，那么這個(gè)情況就是事例組中的各個(gè)場合都不存在，那么這個(gè)情況就是被研究現(xiàn)象的原因被研究現(xiàn)象的原因(或結(jié)果或結(jié)果)，即有如下的公式：，即有如下的公式：機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華- 場合場合 先行先行(或后行或后行)情況情況 被研究現(xiàn)象被研究現(xiàn)象- 1 A、B、C、D a 正正 2 A、E、F 、G a 事事 3 A、C、D、 F a 例例 組組- 場合場合 先行先行(或后行或后行)情況情況 被研究現(xiàn)象被研究現(xiàn)象- 1 、 B、C、D 負(fù)負(fù) 2 、 E 、F、G 事事 3 、 C、 D、F 例

36、例 組組- 結(jié)論：情況結(jié)論：情況 A 是現(xiàn)象是現(xiàn)象 a 的原因的原因(結(jié)果結(jié)果) 機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l正負(fù)兩組事例的組成場合越多，結(jié)論越可靠；正負(fù)兩組事例的組成場合越多，結(jié)論越可靠；l對于負(fù)事例組的各個(gè)場合，應(yīng)選擇與正事例組場對于負(fù)事例組的各個(gè)場合，應(yīng)選擇與正事例組場合較好相似（合較好相似（其它條件盡量不變其它條件盡量不變）的來比較，因）的來比較，因?yàn)樨?fù)事例組的場合是無限多的。為負(fù)事例組的場合是無限多的。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l 3. 邏輯推理方法邏輯推理方法: (4)共變法共變法 在被研究現(xiàn)象發(fā)生變化的各個(gè)場合，如果其中只有一個(gè)情況在被研究現(xiàn)象發(fā)生變化的各個(gè)場合，如果其中只有一個(gè)情況是變

37、化著的，而其他情況都保持不變，那么這個(gè)唯一變化著是變化著的，而其他情況都保持不變，那么這個(gè)唯一變化著的情況便是被研究現(xiàn)象的原因的情況便是被研究現(xiàn)象的原因(或結(jié)果或結(jié)果)。而有如下的公式：。而有如下的公式： - 場合場合 先行先行(或后行或后行)情況情況 被研究現(xiàn)象被研究現(xiàn)象 - 1 A1、B、C 、D a1 2 A2、B、C、 D a2 3 A3、B、C、 D a3 -l 結(jié)論：情況結(jié)論：情況A是現(xiàn)象是現(xiàn)象a的原因的原因(結(jié)果結(jié)果) 注意注意: 原因和結(jié)果的共變可能是同向的，也可能是異向的；原因和結(jié)果的共變可能是同向的，也可能是異向的；還可能在一定范圍內(nèi)是同向的，另一范圍內(nèi)是異向的。還可能在一

38、定范圍內(nèi)是同向的，另一范圍內(nèi)是異向的。 機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l3. 邏輯推理方法邏輯推理方法: (5) 剩余法剩余法 有一個(gè)復(fù)合的被研究現(xiàn)象，如果已知這個(gè)復(fù)合現(xiàn)象的一部有一個(gè)復(fù)合的被研究現(xiàn)象，如果已知這個(gè)復(fù)合現(xiàn)象的一部分是某些情況的結(jié)果，那么這個(gè)復(fù)合現(xiàn)象的剩余部分就是別分是某些情況的結(jié)果，那么這個(gè)復(fù)合現(xiàn)象的剩余部分就是別的情況的結(jié)果。即有如下的公式：的情況的結(jié)果。即有如下的公式： 由由a、b、c、d 構(gòu)成的復(fù)合的被研究現(xiàn)象是復(fù)合的情況構(gòu)成的復(fù)合的被研究現(xiàn)象是復(fù)合的情況A、B、C、D作用的結(jié)果。作用的結(jié)果。 已知已知： 現(xiàn)象現(xiàn)象 a 是情況是情況A作用的結(jié)果作用的結(jié)果 現(xiàn)象現(xiàn)象 b 是情況是情

39、況B作用的結(jié)果作用的結(jié)果 現(xiàn)象現(xiàn)象 c 是情況是情況C作用的結(jié)果作用的結(jié)果 結(jié)論：結(jié)論： 現(xiàn)象現(xiàn)象d是情況是情況D作用的結(jié)果作用的結(jié)果機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l(1) 復(fù)雜現(xiàn)象的剩余部分復(fù)雜現(xiàn)象的剩余部分d的原因的原因D，可能是個(gè)已發(fā)現(xiàn)過的情，可能是個(gè)已發(fā)現(xiàn)過的情況，也可能是個(gè)尚未發(fā)現(xiàn)過的情況，即關(guān)于未知情況的推測，況，也可能是個(gè)尚未發(fā)現(xiàn)過的情況，即關(guān)于未知情況的推測，而這種推測的證實(shí)和認(rèn)識還需要有個(gè)過程。而這種推測的證實(shí)和認(rèn)識還需要有個(gè)過程。l(2) 在應(yīng)用剩余法進(jìn)行推斷時(shí)，在應(yīng)用剩余法進(jìn)行推斷時(shí)，請注意：請注意：必須確認(rèn)復(fù)雜現(xiàn)象的一部分必須確認(rèn)復(fù)雜現(xiàn)象的一部分(a、b、c)是某些情況是某些情

40、況(A、B、C)引起的，而剩余部分引起的，而剩余部分(d)不可能是這些情況不可能是這些情況(A、B、C)引起的引起的;復(fù)雜現(xiàn)象剩余部分的原因復(fù)雜現(xiàn)象剩余部分的原因(D)，不一定是個(gè)單一的情況，不一定是個(gè)單一的情況，還可能是個(gè)復(fù)雜的情況。實(shí)際上多層次、多原因的復(fù)雜還可能是個(gè)復(fù)雜的情況。實(shí)際上多層次、多原因的復(fù)雜故障樹正是用于描述這種邏輯關(guān)系。故障樹正是用于描述這種邏輯關(guān)系。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 1. 故障樹分析法概述故障樹分析法概述; 2. 故障樹的建立故障樹的建立; 3. 故障樹的簡化故障樹的簡化; 4. 故障樹的定性分析故障樹的定性分析; 5. 故障樹的定量計(jì)算故障樹的定

41、量計(jì)算.機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華 故障樹分析法故障樹分析法(Fault Tree Analysis)是由美國貝爾是由美國貝爾電話研究所電話研究所沃森（沃森（Watson）和和默恩斯（默恩斯（Mearns）于于1961年年首次提出并應(yīng)用于分析民兵式導(dǎo)彈發(fā)射首次提出并應(yīng)用于分析民兵式導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)的故障診斷?？刂葡到y(tǒng)的故障診斷。其后，其后，波音公司波音公司的的哈斯?fàn)枺ü範(fàn)枺℉asse）等人研制出故等人研制出故障樹分析法計(jì)算程序，標(biāo)志著故障樹分析法進(jìn)入障樹分析法計(jì)算程序，標(biāo)志著故障樹分析法進(jìn)入了以波音公司為中心的宇航領(lǐng)域。了以波音公司為中心的宇航領(lǐng)域。1974年年后故障樹分析

42、法從宇航、核能進(jìn)入電子、后故障樹分析法從宇航、核能進(jìn)入電子、化工和機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域?；ず蜋C(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l 故障樹分析，就是首先選定某一影響最大的系統(tǒng)故障作為故障樹分析，就是首先選定某一影響最大的系統(tǒng)故障作為頂頂事件事件，然后將造成系統(tǒng)故障的原因逐級分解為，然后將造成系統(tǒng)故障的原因逐級分解為中間事件中間事件，直，直至把不能或不需要分解的基本事件作為至把不能或不需要分解的基本事件作為底事件底事件為止，各事件為止，各事件用用邏輯門相邏輯門相聯(lián)系，這樣就得到了一張樹狀邏輯圖，稱為聯(lián)系，這樣就得到了一張樹狀邏輯圖，稱為故障故障樹樹。如圖。如圖1-1所示。所示。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精

43、華 如圖如圖1-1所示就是一簡單的故障樹。這一簡單的故障樹表所示就是一簡單的故障樹。這一簡單的故障樹表明：作為頂事件的系統(tǒng)故障是由部件明：作為頂事件的系統(tǒng)故障是由部件A的故障或部件的故障或部件B的故的故障引起的，而部件障引起的，而部件A的故障可能由元件的故障可能由元件1引起，也可能由元引起，也可能由元件件2引起，部件引起，部件B的故障則由元件的故障則由元件3和元件和元件4同時(shí)發(fā)生故障時(shí)同時(shí)發(fā)生故障時(shí)引起，這樣，就將引起系統(tǒng)故障的基本原因及其引起，這樣，就將引起系統(tǒng)故障的基本原因及其 影響途徑影響途徑表達(dá)得一清二楚。表達(dá)得一清二楚。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l故障樹分析故障樹分析就是以故障樹為基礎(chǔ)，

44、分析就是以故障樹為基礎(chǔ)，分析影響頂事件發(fā)生的底事件影響頂事件發(fā)生的底事件種類種類及其相對及其相對影響程度影響程度。l故障樹分析的故障樹分析的主要步驟主要步驟： (1)建立故障樹建立故障樹; (2)故障樹的定性分析故障樹的定性分析; (3)故障樹的定量分析。故障樹的定量分析。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l建樹方法：建樹方法：人工建樹、計(jì)算機(jī)輔助建樹。人工建樹、計(jì)算機(jī)輔助建樹。l建樹思路：建樹思路：(1) 確定頂事件確定頂事件; (2) 建立邊界條件建立邊界條件; (3) 建立原始故障樹建立原始故障樹; (4) 故障樹的簡化故障樹的簡化; (5) 定性分析定性分析; (6) 定量計(jì)算定量計(jì)算機(jī)械弊病診斷

45、學(xué)12精華 頂事件頂事件是指診斷對象的是指診斷對象的系統(tǒng)級系統(tǒng)級的的(總體的總體的)故障事件。故障事件。 說說 明明:所選的頂事件應(yīng)該滿足所選的頂事件應(yīng)該滿足 首先要有明確的正常和故障狀態(tài)的定義；首先要有明確的正常和故障狀態(tài)的定義； 要能進(jìn)行分解，即找出組成系統(tǒng)的各個(gè)部分要能進(jìn)行分解，即找出組成系統(tǒng)的各個(gè)部分(元件、組件、元件、組件、部件部件)可能存在的缺陷，組成中間事件和底事件，以便于對頂可能存在的缺陷，組成中間事件和底事件，以便于對頂事件進(jìn)行分析。事件進(jìn)行分析。 在各種可能的系統(tǒng)故障中應(yīng)選出最不希望發(fā)生的事件作在各種可能的系統(tǒng)故障中應(yīng)選出最不希望發(fā)生的事件作為頂事件。為頂事件。 要能度量以

46、便于定量分析。要能度量以便于定量分析。 機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l目的目的：簡化建樹工作。：簡化建樹工作。l邊界條件邊界條件：要明確以下問題：要明確以下問題 不允許出現(xiàn)的事件（主觀要求）；不允許出現(xiàn)的事件（主觀要求）； 不可能發(fā)生的事件（客觀存在）不可能發(fā)生的事件（客觀存在）, 實(shí)際中常把小概率事實(shí)際中常把小概率事 件當(dāng)作不件當(dāng)作不 可能事件；可能事件； 必然事件；必然事件； 某些事件發(fā)生的概率；某些事件發(fā)生的概率； 初始狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)中的部件有數(shù)種工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)初始狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)中的部件有數(shù)種工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng) 指明與頂事件發(fā)生有關(guān)的部件工作狀態(tài)。指明與頂事件發(fā)生有關(guān)的部件工作狀態(tài)。 機(jī)械弊病診斷學(xué)1

47、2精華l注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 建立邊界條件和建樹時(shí)應(yīng)該注意的問題是：建立邊界條件和建樹時(shí)應(yīng)該注意的問題是： 小概率事件不等同于小部件的故障和小故障事件；小概率事件不等同于小部件的故障和小故障事件； 有的故障發(fā)生概率雖小，但一旦發(fā)生則后果嚴(yán)重，為有的故障發(fā)生概率雖小，但一旦發(fā)生則后果嚴(yán)重，為 安全起見，這種小概率故障就不能忽略；安全起見，這種小概率故障就不能忽略； 故障定義必須明確，避免多義性，以免使故障樹邏輯故障定義必須明確，避免多義性，以免使故障樹邏輯 混亂；混亂； 先抓主要矛盾，開始建樹時(shí)應(yīng)先考慮主要的、出現(xiàn)可先抓主要矛盾，開始建樹時(shí)應(yīng)先考慮主要的、出現(xiàn)可 能性很大的以及關(guān)鍵性的故障事件，然后

48、在能性很大的以及關(guān)鍵性的故障事件，然后在 逐步細(xì)化逐步細(xì)化 分解過程中再考慮次要的、不經(jīng)常發(fā)生的以及后果不嚴(yán)分解過程中再考慮次要的、不經(jīng)常發(fā)生的以及后果不嚴(yán) 重的次要故障事件；重的次要故障事件； 注意嚴(yán)密的邏輯性和系統(tǒng)中事件的邏輯關(guān)系，條件必注意嚴(yán)密的邏輯性和系統(tǒng)中事件的邏輯關(guān)系，條件必 須清楚，不可紊亂和自相矛盾。須清楚，不可紊亂和自相矛盾。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華 在本例中，減速器的故障就是頂事件。假定減速器在本例中，減速器的故障就是頂事件。假定減速器故障僅包括漏油、振動(dòng)噪聲超標(biāo)和減速器不能工作三故障僅包

49、括漏油、振動(dòng)噪聲超標(biāo)和減速器不能工作三種形式，它們可作為故障樹的第二級。而減速器的振種形式，它們可作為故障樹的第二級。而減速器的振動(dòng)噪聲可能來自齒輪箱，也可能來自基座、電機(jī)或工動(dòng)噪聲可能來自齒輪箱，也可能來自基座、電機(jī)或工作中的不平穩(wěn)外載荷，它們可作為故障樹的第三級。作中的不平穩(wěn)外載荷，它們可作為故障樹的第三級。齒輪箱由轉(zhuǎn)軸組件和軸承系統(tǒng)組成，它們構(gòu)成故障樹齒輪箱由轉(zhuǎn)軸組件和軸承系統(tǒng)組成，它們構(gòu)成故障樹的第四級。而轉(zhuǎn)軸組件又包括齒輪和轉(zhuǎn)軸，成為故障的第四級。而轉(zhuǎn)軸組件又包括齒輪和轉(zhuǎn)軸，成為故障樹的第五級，這樣層層分解，最后可以建立如樹的第五級，這樣層層分解，最后可以建立如圖圖1-2（P13）所

50、示的故障樹。所示的故障樹。 一張實(shí)際的故障樹可能非常復(fù)雜，這取決于考慮問一張實(shí)際的故障樹可能非常復(fù)雜，這取決于考慮問題的角度和出發(fā)點(diǎn)。題的角度和出發(fā)點(diǎn)。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華必要性：必要性：在分析系統(tǒng)故障時(shí)，最初建立的故障樹在分析系統(tǒng)故障時(shí)，最初建立的故障樹往往并不是最簡的，可以對它進(jìn)行簡化。往往并不是最簡的，可以對它進(jìn)行簡化。簡化方法：簡化方法：最經(jīng)常采用的最經(jīng)常采用的簡化方法簡化方法是借助是借助邏輯代邏輯代數(shù)數(shù)的邏輯法則進(jìn)行簡化，的邏輯法則進(jìn)行簡化， 下面先介紹幾個(gè)下面先介紹幾個(gè)基本的邏輯關(guān)系基本的邏輯關(guān)系和和邏輯運(yùn)算法邏輯運(yùn)算法則則、故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)，最后以一個(gè)實(shí)例來說明

51、，最后以一個(gè)實(shí)例來說明簡化方法。簡化方法。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l 兩個(gè)變量的兩個(gè)變量的基本邏輯關(guān)系：邏輯非、與、或、基本邏輯關(guān)系：邏輯非、與、或、蘊(yùn)涵、同一，蘊(yùn)涵、同一，如表如表(1-2)（P14）所示；）所示；機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l邏輯運(yùn)算的真值表邏輯運(yùn)算的真值表如表如表(1-3) （P14）所示。）所示。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l邏輯運(yùn)算的基本法則如表邏輯運(yùn)算的基本法則如表1-4所示（所示（P14）機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華 由圖由圖1-1所示的簡單故障樹可以看出，由于故障樹是由所示的簡單故障樹可以看出，由于故障樹是由構(gòu)成它的全部底事件的構(gòu)成它的全部底事件的“或或”和和

52、“與與”的邏輯關(guān)系聯(lián)結(jié)而成，的邏輯關(guān)系聯(lián)結(jié)而成，因此可用結(jié)構(gòu)函數(shù)這一數(shù)學(xué)工具給出故障樹的數(shù)學(xué)表達(dá)式，因此可用結(jié)構(gòu)函數(shù)這一數(shù)學(xué)工具給出故障樹的數(shù)學(xué)表達(dá)式，以便于對故障樹作定性分析和定量計(jì)算。以便于對故障樹作定性分析和定量計(jì)算。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華 系統(tǒng)故障為故障樹的頂事件，以符號系統(tǒng)故障為故障樹的頂事件，以符號T表示，系統(tǒng)各部件表示，系統(tǒng)各部件的故障稱為底事件，以符號的故障稱為底事件，以符號x表示。如對系統(tǒng)和部件均只考慮表示。如對系統(tǒng)和部件均只考慮故障故障和和正常正常兩種狀態(tài)，則兩種狀態(tài)，則底事件狀態(tài)底事件狀態(tài)可定義為：可定義為：(教材教材P15) 設(shè)系統(tǒng)設(shè)系統(tǒng)頂事件頂事件的狀態(tài)用的狀態(tài)用表示

53、，則表示，則必然是底事件狀態(tài)必然是底事件狀態(tài)xi (i=1,2,n)的函數(shù)。的函數(shù)。 = ( x1，x2，xn ) (1-3)(x)定義為故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)。定義為故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l與門、或門故障樹及其結(jié)構(gòu)函數(shù)與門、或門故障樹及其結(jié)構(gòu)函數(shù)機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l主要目的主要目的：弄清系統(tǒng)：弄清系統(tǒng)(或設(shè)備或設(shè)備)出現(xiàn)某出現(xiàn)某種故障種故障(頂事件頂事件)可能的組合有多少，可能的組合有多少，亦即分析有哪些因素會(huì)引發(fā)系統(tǒng)的亦即分析有哪些因素會(huì)引發(fā)系統(tǒng)的某種故障。定性分析首先必須確定某種故障。定性分析首先必須確定系統(tǒng)的系統(tǒng)的最小割集最小割集。 機(jī)械弊病診斷學(xué)

54、12精華l割集割集: 是引起系統(tǒng)故障發(fā)生的幾個(gè)故障底事件的集合，是引起系統(tǒng)故障發(fā)生的幾個(gè)故障底事件的集合，即一個(gè)割集代表了系統(tǒng)發(fā)生故障的一種可能性或一即一個(gè)割集代表了系統(tǒng)發(fā)生故障的一種可能性或一種故障模式。種故障模式。l 如一故障樹的底事件集合為如一故障樹的底事件集合為x1 , x2 ,xn，當(dāng)有，當(dāng)有一個(gè)子集一個(gè)子集xi1 , xi2xil，i=1, 2, , k 當(dāng)滿足條件當(dāng)滿足條件xi1 = xi2 = = xil =1時(shí)，使時(shí)，使(x) =1，亦，亦即該子集所含之全部底事件均發(fā)生時(shí)，頂事件必然即該子集所含之全部底事件均發(fā)生時(shí)，頂事件必然發(fā)生，則該子集就是割集，其割集數(shù)為發(fā)生，則該子集就

55、是割集，其割集數(shù)為k。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l路集：路集：割集的對偶是割集的對偶是路集。路集。 路集是系統(tǒng)不發(fā)生故障的底事件的集合，一個(gè)路集路集是系統(tǒng)不發(fā)生故障的底事件的集合，一個(gè)路集代表了一個(gè)系統(tǒng)正常的可能性或模式。代表了一個(gè)系統(tǒng)正常的可能性或模式。l最小割集：最小割集：是指包含有是指包含有最少數(shù)量最少數(shù)量而又最必須的底事而又最必須的底事件的割集，全部最小割集的完整集合代表了給定的全件的割集，全部最小割集的完整集合代表了給定的全部故障。部故障。 最小割集的最小割集的意義：意義：它給出了處于故障狀態(tài)的系統(tǒng)中它給出了處于故障狀態(tài)的系統(tǒng)中所必須要修理的故障模式。所必須要修理的故障模式。機(jī)械弊病診斷

56、學(xué)12精華l介紹較常用的兩種方法介紹較常用的兩種方法 塞邁特里斯算法（塞邁特里斯算法（Semanderes） 富塞爾算法（富塞爾算法（Fussell）l塞邁特里斯算法（上行法）塞邁特里斯算法（上行法） 1972年由塞邁特里斯年由塞邁特里斯(Semanderes)研制。研制。 基本原理基本原理：對給定的故障樹從最下一級中間事件開始，如中：對給定的故障樹從最下一級中間事件開始，如中間事件是以邏輯與門與底事件相聯(lián)，可用與門結(jié)構(gòu)函數(shù)式間事件是以邏輯與門與底事件相聯(lián)，可用與門結(jié)構(gòu)函數(shù)式(式式1-5)；如中間事件是邏輯或門與底事件相聯(lián)，則用或門結(jié)構(gòu)函數(shù)；如中間事件是邏輯或門與底事件相聯(lián)，則用或門結(jié)構(gòu)函數(shù)式

57、式(1-6)；依次往上，直至頂事件，運(yùn)算終結(jié)。在所得計(jì)算結(jié)果；依次往上，直至頂事件，運(yùn)算終結(jié)。在所得計(jì)算結(jié)果中，再應(yīng)用布爾代數(shù)加以簡化。中，再應(yīng)用布爾代數(shù)加以簡化。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華 割集數(shù)為割集數(shù)為8 最小割集數(shù)為最小割集數(shù)為4 （用（用A+AB=A 簡化）簡化） A+A=A AA=A 機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l富塞爾富塞爾(Fussell)根據(jù)范斯萊根據(jù)范斯萊(Vesely)編制的計(jì)算機(jī)程編制的計(jì)算機(jī)程序序MOCUS(獲得割集的方法獲得割集的方法)于于1972年提出的一種年提出的一種手手工算法工算法。l它根據(jù)故障樹中的邏輯它根據(jù)故障樹中的邏輯或門會(huì)增加割集的數(shù)目或門

58、會(huì)增加割集的數(shù)目，邏，邏輯輯與門會(huì)增大割集容量與門會(huì)增大割集容量的性質(zhì)。從故障樹的頂事件的性質(zhì)。從故障樹的頂事件開始，由上到下，順次把上一級事件置換為下一級開始，由上到下，順次把上一級事件置換為下一級事件，遇到事件，遇到與門與門將輸入事件將輸入事件橫向并列橫向并列寫出，遇到寫出，遇到或或門門則將輸入事件則將輸入事件豎向串列豎向串列寫出，直至把全部邏輯門寫出，直至把全部邏輯門都置換為底事件為止，由此可得該故障樹的全部割都置換為底事件為止，由此可得該故障樹的全部割集。集。機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華 以以圖圖1-7所示的故障樹為例，所示的故障樹為例，F(xiàn)ussell推算的過程如圖推算的過程如圖1-8所示。

59、顯然，所示。顯然，F(xiàn)ussell算法與算法與Semanderes算法所得結(jié)果相同。算法所得結(jié)果相同。 遇到遇到與門與門將輸入事件將輸入事件橫向并列橫向并列寫出；遇到寫出；遇到或門或門將輸入事件將輸入事件豎向串列豎向串列寫出。寫出。 說明：說明：由于圖由于圖1-7 所示的故障樹已經(jīng)過最小割集處理，故富塞爾推算得到的結(jié)果均為最小割集，所示的故障樹已經(jīng)過最小割集處理，故富塞爾推算得到的結(jié)果均為最小割集， 而對于一般的故障樹，則仍須進(jìn)行簡化，才能求得最小割集。而對于一般的故障樹，則仍須進(jìn)行簡化，才能求得最小割集。 機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華 故障樹的定量分析包括： 系統(tǒng)故障的發(fā)生概率; 各底事件的重要程度

60、: 結(jié)構(gòu)重要度 概率重要度 關(guān)鍵性重要度機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華機(jī)械弊病診斷學(xué)12精華l說明說明（1）在實(shí)際計(jì)算中，）在實(shí)際計(jì)算中， 當(dāng)當(dāng)Pi 0.1 , i =1, 2, n 時(shí)，時(shí)，相容事件相容事件近似為近似為獨(dú)立事件獨(dú)立事件； 當(dāng)當(dāng)Pi 0.01, i =1, 2, n 時(shí)，時(shí)，相容事件相容事件近似為近似為相斥事件相斥事件 。（2）注意注意：在應(yīng)用上述公式計(jì)算系統(tǒng)故障的概率時(shí)，當(dāng)故：在應(yīng)用上述公式計(jì)算系統(tǒng)故障的概率時(shí)，當(dāng)故障樹中包含兩個(gè)以上同一底事件時(shí)，則必須應(yīng)用邏輯代數(shù)障樹中包含兩個(gè)以上同一底事件時(shí)，則必須應(yīng)用邏輯代數(shù)整理簡化后，才能使用以上概率計(jì)算公式，否則會(huì)得出錯(cuò)整理簡化后，才能使用