設備故障診斷與維修

1、設備故障診斷與維修學習提綱第一章 緒論掌握設備故障診斷的意義、目的、任務及其發(fā)展概況，熟悉設備故障診斷的概念、意義和目的，熟悉狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的任務，了解設備故障診斷技術的發(fā)展概況。1、 設備診斷技術、修復技術和潤滑技術已列為我國設備管理和維修工作的三項基礎技術。2、設備故障診斷是指在設備運行中或在基本不拆卸的情況下，通過各種手段，掌握設備運行狀態(tài)，判定產生故障的部位和原因，并預測、預報設備未來的狀態(tài)，從而找出對策的一門技術。3、設備故障診斷既要保證設備的安全可靠運行，又要獲取更大的經濟效益和社會效益。4、設備故障診斷的任務是監(jiān)視設備的狀態(tài)，判斷其是否正常；預測和診斷設備的故障并消除故障；指

2、導設備的管理和維修。5、設備故障診斷技術的發(fā)展歷程：感性階段量化階段診斷階段（故障診斷技術真正作為一門學科）人工智能和網絡化階段（發(fā)展方向）。第二章 設備故障診斷的基本概念了解設備故障診斷的一些基本概念和基本方法，明確設備故障診斷的重要目標狀態(tài)維修。要求掌握設備與設備故障的基本概念，全面、深入了解設備故障的概念、原因、機理、類型、模式、特性、分析及管理；了解設備故障診斷的基本方法和分類；熟知設備維修方式的發(fā)展與狀態(tài)維修，認識設備故障診斷技術與狀態(tài)維修的“因果”關系。1、從系統(tǒng)論的觀點，設備是由有限個“元素”，通過元素之間的“聯(lián)系”，按照一定的規(guī)律聚合而構成的。2、 設備的故障，是指系統(tǒng)的構造處

3、于不正常狀態(tài)，并可導致設備相應的功能失調，致使設備相應行為（輸出）超過允許范圍，這種不正常狀態(tài)稱為故障狀態(tài)。3、 理解故障原因、故障機理、故障模式、故障分析等概念。設備故障具有層次性、傳播性、放射性、相關性、延時性、不確定性等基本特性。4、 對故障進行分類的目的是為了弄清不同的故障性質，從而采取相應的診斷方法5、 設備故障診斷的基本方法包括傳統(tǒng)的故障診斷方法、故障的智能診斷方法和故障診斷的數(shù)學方法。6、 設備故障診斷的分類根據診斷對象、診斷參數(shù)、診斷的目的和要求、診斷方法的完善程度等不同可以有各種分類方法。7、 我國的維修體制也在發(fā)生著深刻而巨大的變化，已從早期的事后維修和實施多年的定期預防維

4、修開始進入現(xiàn)代的預知性的視情（狀態(tài)）維修。8、 實施設備狀態(tài)維修的指導思想。第三章 設備故障診斷的技術基礎掌握設備故障診斷特別是振動診斷的技術基礎，要求熟悉設備故障診斷技術的內容，掌握設備故障信息獲取和檢測方法的框架知識，了解設備故障常用的三種評定標準及相對判斷標準的制定方法，熟悉故障診斷中的信號處理。掌握傅里葉變換在故障診斷中的應用。 1、 設備故障診斷的內容包括狀態(tài)監(jiān)測、分析診斷和故障預測三個方面。其具體實施過程為信息采集、信號處理、狀態(tài)識別、診斷決策。2、 設備故障信息的獲取方法包括直接觀測法、參數(shù)測定法、磨損殘渣測定法及設備性能指標的測定。3、 設備故障的檢測方法包括振動和噪聲的故障檢

5、測、材料裂紋及缺陷損傷的故障檢測、設備零部件材料的磨損及腐蝕故障檢測及工藝參數(shù)變化引起的故障檢測。4、 設備故障的評定標準常用的有三種判斷標準，即絕對判斷標準、相對判斷標準以及類比判斷標準。可用平均法制定相對判斷標準。5、 從某種意義上講，設備振動診斷的過程，就是從信號中提取周期成分的過程。組成周期成分的簡諧振動可用位移、速度和加速度三個參量來表征，每個參量有三個基本要素：即頻率、振幅和初相位。6、 試驗數(shù)據處理的目的就是去偽存真、去粗取精、由表及里、由此及彼的加工過程，提高信噪比，找出客觀事物本身的內在規(guī)律和客觀事物之間的相互關系。7、 振動信號頻率分析的數(shù)學基礎是傅里葉變換；在工程實踐中，

6、運用快速傅里葉變換的原理制成頻譜儀，這是故障診斷的有力工具第四章 振動診斷方法振動診斷是目前所有故障診斷技術中應用最廣泛也是最成功的診斷方法，要求掌握振動診斷的時域分析方法（包括直接觀察法、概率分析法、示性指標法、時域同步平均法及相關函數(shù)診斷法）；熟知振動診斷的頻域分析方法，明確頻域分析的主要內容，熟練掌握各種頻率項的計算或查詢方法；了解振動診斷的其他方法如倒頻譜診斷法、軸心軌跡等。1、 利用振動信號對故障進行診斷，是設備故障診斷方法中最有效、最常用的方法。2、 振動診斷的時域分析方法包括直接觀察法、概率分析法、示性指標法、時域同步平均法及相關函數(shù)診斷法。3、 在旋轉機械振動監(jiān)測和故障診斷中，

7、對波形復雜的振動信號，常常采用其峰峰值；而利用均方根幅值作為故障診斷的判斷依據是最簡單、最常用的一種方法；峭度廣泛應用于滾動軸承故障診斷。4、 振動頻譜中包含機器零部件的機械狀態(tài)信息，振動診斷的任務從某種意義上講，就是讀譜圖，把頻譜上的每個頻譜分量與監(jiān)測的機器的零部件對照聯(lián)系，給每條頻譜以物理解釋。5、 一臺機器設備在其運轉過程中會產生各種頻率項，包括旋轉頻率項、常數(shù)頻率項、齒輪頻率項、滾動軸承頻率項、倍乘頻率項、電機頻率項、皮帶頻率項、鏈頻率項和諧頻頻率項等。6、 振動診斷的其他方法包括倒頻譜診斷法、軸心軌跡等。第五章 旋轉機械故障診斷技術旋轉機械是指齒輪箱、離心風機、離心泵、汽輪機、燃氣輪

8、機、發(fā)電機、電動機、離心壓縮機、水輪機、航空發(fā)動機等機械設備，它們廣泛應用于電力、石化、冶金、機械、造紙、船舶、航空以及一些軍事工業(yè)部門。隨著科學技術和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，旋轉機械正朝著大型、高速和自動化方向發(fā)展，這對提高安全性和可靠性，對發(fā)展先進的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術，提出了迫切的要求。 旋轉機械故障診斷技術是近些年來國內外開展廣泛研究，發(fā)展比較成熟的故障診斷技術，具有一定的代表性，因此本章是此書的重點部分。掌握旋轉機械典型故障如轉子不平衡、轉子不對中、共振、機械松動、轉子摩擦、滑動軸承故障、轉軸裂紋、流體動力激振、拍頻振動等的機理和特征，熟練掌握滾動軸承故障診斷技術、齒輪故障診斷技術，了解電

9、動機故障診斷技術、皮帶驅動故障診斷技術，并熟悉利用征兆的故障診斷方法。 1、 旋轉機械是指齒輪箱、離心風機、離心泵、汽輪機、燃氣輪機、發(fā)電機、電動機、離心壓縮機、水輪機、航空發(fā)動機等機械設備。2、 不平衡是旋轉機械最常見的故障。轉子不平衡故障的突出表現(xiàn)為一倍頻振動幅值大。同時會出現(xiàn)較小的高次諧波，使整個頻譜呈所謂的“縱樹形”。3、 有資料表明現(xiàn)有企業(yè)在役設備30%50%存在不同程度的不對中。轉子不對中故障的突出表現(xiàn)為以二倍頻和一倍頻分量為主，不對中越嚴重，二倍頻所占比例越大。4、 強迫振動頻率與系統(tǒng)的自然頻率一致時出現(xiàn)共振，使振動幅值急劇放大，導致過早損壞或災難性破壞。拍頻振動簡稱拍振，是兩個

10、頻率非常接近、振幅近似相同的簡諧波疊加時，彼此同步進入和退出的結果?？梢岳貌ㄐ畏治鲋苯幼R別共振現(xiàn)象和拍頻現(xiàn)象。5、 機械松動包括A型機械松動、B型機械松動、C型機械松動。轉子摩擦產生類似于C型機械松動產生的頻譜，轉子失穩(wěn)后時域波形嚴重畸變或削波。6、 滑動軸承油膜渦動是轉子中心繞軸承中心轉動的亞同步現(xiàn)象，其回轉頻率即振動頻率約為轉子回轉頻率的一半，所以常稱為半速渦動或半頻渦動，一般渦動頻率約為轉速的0.400.48倍。當轉子回轉頻率約為其一階臨界轉速的兩倍時，由于此時油膜渦動的渦動速度與轉子的一階臨界轉速相重合即產生共振，表現(xiàn)為強烈的振動現(xiàn)象，油膜可能不再具有支承能力，稱為油膜振蕩。7、 流

11、體動力激振包括紊流、喘振、氣穴、迷宮密封氣流激振、不均勻氣流渦動。8、 滾動軸承的振動診斷方法包括有效值和峰值判別法、峰值因數(shù)法、概率密度分析法（用峭度衡量）、低頻信號接收法、中頻帶通濾波法、諧振動信號接收法、包絡法、高通絕對值頻率分析法，目前國際流行的滾動軸承故障診斷技術是美國ENTEK公司的g/SE技術和瑞典SPM公司的沖擊脈沖法。9、 齒輪故障診斷技術主要是嚙合頻率諧頻分析和邊頻帶分析。齒輪正常，齒磨損，齒面點蝕，齒面剝落，齒輪偏心和齒隙游移，轉軸上聯(lián)軸節(jié)不平衡或不對中，齒輪不對中，齒斷或齒裂，齒輪組合狀態(tài)問題，齒擺動故障，軸承配合松動對齒輪影響等情況的特征。10、 電動機故障診斷包括機

12、械故障診斷和電氣故障診斷兩個方面。交流感應電動機故障包括定子偏心、轉子偏心、轉子故障、接頭松動等情況。11、 皮帶驅動故障診斷技術。12、 利用征兆進行故障診斷，要注意兩個問題： 選擇特征突出的、有代表性的故障征兆參數(shù)； 找出與上述征兆參數(shù)關聯(lián)的直接主導原因。第六章 設備振動故障診斷實施方法熟知實施現(xiàn)場振動診斷的6個基本步驟；緊緊圍繞三“”一“H”這幾個中心問題，深入、細致掌握振動診斷狀態(tài)識別的基本方法，掌握設備劣化趨勢分析的方法與應用；了解工廠設備振動診斷方案實踐。 1、 通觀振動診斷的全過程，診斷步驟可歸納為6個步驟：確定、了解診斷對象；確定診斷方案；進行振動測量與信號分析；實施狀態(tài)判別；

13、作出診斷決策；檢查驗證。其中，確定診斷方案包括選擇測點、預估頻率和振幅、確定測量參數(shù)、選擇診斷儀器、選擇與安裝傳感器及做好其他相關事項的準備等內容。2、 振動診斷狀態(tài)識別的中心問題是三“”（這里指“Where”故障部位；“What”什么故障；“When”什么時候發(fā)生、發(fā)展）一“H”（即“How”故障程度）。3、 設備有無異常的識別有標準識別法、圖像識別法；故障類型識別（“What”）有振動形態(tài)識別法、振動方向特征識別法、振動參數(shù)動態(tài)特征識別法、幅值比較識別法、相位比較識別法、主頻率識別法、共變法、時域波形識別法；故障部位識別（“Where”）有特征頻率識別法、分區(qū)搜索法、變速法和空檔法、類比法

14、、排除法；故障程度識別（“How”）有標準識別法、頻率識別法、沖擊脈沖法、峰值因數(shù)C法；設備狀態(tài)發(fā)展趨勢識別（“When”）有趨勢管理圖法。4、 趨勢分析屬于預測技術，其目標是從過去和現(xiàn)在已知情況出發(fā)，利用一定技術方法，去分析設備的正常、異常和故障三種狀態(tài)，推測故障的發(fā)展過程，有利維修決策和過程控制。趨勢管理一般分為量值趨勢管理和數(shù)次趨勢管理兩種。預測設備狀態(tài)到達危險極值時間的方法有兩點法和最小二乘法。5、 工廠設備振動診斷標準的制訂過程和“主要轉動設備運行晴雨表”。第八章 其它物理診斷方法聲學監(jiān)測方法、溫度監(jiān)測方法和其它一些無損檢測技術在設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術中也占有重要的地位。掌握超聲

15、和聲發(fā)射診斷技術、紅外測溫技術、無損探傷法等內容，要求了解聲學監(jiān)測方法，掌握溫度監(jiān)測方法，了解無損檢測技術。 1、 利用聲響判斷物品的質量是人們常用的簡易方法?，F(xiàn)代的聲學監(jiān)測技術已有了很大的發(fā)展，目前主要有聲學和噪聲監(jiān)測技術，超聲波檢測技術和聲發(fā)射技術。2、 溫度是工業(yè)生產中重要的熱工參數(shù)之一。簡易溫度監(jiān)測常用接觸式測溫儀表；目前，非接觸測溫法紅外測溫監(jiān)測技術越來越受到人們的重視。3、 無損檢測是指對材料和零、部件進行的非破壞檢測，以期發(fā)現(xiàn)表面和內部缺陷的一項專門技術。第九章 液壓設備狀態(tài)監(jiān)測與診斷液壓設備是一種流體驅動的裝置，是機械設備中的重要組成部分。據有關資料統(tǒng)計，液壓設備故障約占整個設

16、備總故障的30%左右。除了一般機械設備的共同點外，液壓設備還有其自身的特點，例如油液分析就是液壓設備中一個重要而特殊的診斷參數(shù)。要求了解液壓設備的失效分析，掌握液壓設備故障診斷方法，熟悉油液污染分析方法，其中要重點掌握鐵譜分析法。1、 液壓設備是一種流體驅動的裝置，是機械設備中的重要組成部分。據有關資料統(tǒng)計，液壓設備故障約占整個設備總故障的30%左右。2、 液壓元件最主要的失效機理是磨損和疲勞。3、 目前，確定液壓設備狀態(tài)的常用方法有功能診斷法、振動診斷法、聲學診斷法和參量診斷法等。4、 油液分析包括兩大內容：一是油液本身的物理化學性能分析；二是油液的污染分析。5、 油液診斷方法的基本步驟為采

17、樣、檢測、診斷、預測和處理。目前已經使用或正在研究的油樣分析監(jiān)測方法包括油液光譜分析法、油液鐵譜分析法和磁塞檢查法等，近幾年又出現(xiàn)了油液能譜分析法。6、 鐵譜分析技術就是根據油液中的顆粒的濃度、形態(tài)、成分、類型、大小、分布和材料等數(shù)據信息，分析判斷設備的磨損狀態(tài)、磨損部位、磨損機理，進行故障診斷。附：復習題1、簡述設備故障診斷的目的、任務和要解決的問題。2、簡述狀態(tài)維修的概念和意義。試述東風汽車公司在狀態(tài)監(jiān)測工作中推行的“三”、“五”、“七”管理體制的具體內容。3、如何判斷設備是否存在故障及故障的程度？簡述相對判斷標準的制定方法。4、何謂簡諧振動的三要素？同一簡諧振動的位移、速度、加速度三者之間的關系如何？5、對振動信號在頻率域中進行描述，其數(shù)學基礎是什么？請描述之。6、試述時域分析的示性指標和頻域分析的主要內容。7、引起轉子不平衡的原因有哪些？轉子不對中有哪三種基本形式？并簡述它們各自的故障特征。8、簡述滾動軸承異常的基本形式和其故障發(fā)展的四個階段的頻譜特征。9、說明實施現(xiàn)場振動診斷的