機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)課件

第四小組何歡設(shè)備狀況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

設(shè)備狀況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

目錄22十二月20222起源與含義意義與優(yōu)勢監(jiān)測與診斷技術(shù)基礎(chǔ)原理監(jiān)測與診斷系統(tǒng)應(yīng)用監(jiān)測與診斷技術(shù)發(fā)展趨勢結(jié)束語目錄17十二月20222起源與含義技術(shù)概述與用途技術(shù)概述與用途起源4現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對機械設(shè)備的要求:可靠性可用性維修性經(jīng)濟性安全性進行全壽命管理，實行全面質(zhì)量保證體系制度機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)在滿足上述這些要求中，扮演著越來越重要的角色起源4現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對機械設(shè)備的要求:起源5機械設(shè)備是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，設(shè)備管理則是企業(yè)管理中的重要領(lǐng)域也就是說，企業(yè)管理的現(xiàn)代化必然要以設(shè)備管理的現(xiàn)代化作為其重要組成部分機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)在設(shè)備管理與維修現(xiàn)代化中占有重要的地位我國已將設(shè)備診斷技術(shù)、修復(fù)技術(shù)和潤滑技術(shù)列為設(shè)備管理和維修工作的三項基礎(chǔ)技術(shù)起源5機械設(shè)備是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，設(shè)備管理則是企起源22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室6維修方式歸納起來有三大類，共五種形式：事后維修(BM)改善維修(CM)預(yù)防維修(PM)－視情維修(COM)、狀態(tài)維修(CBM)和計劃(定期)維修(TBM)起源17十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家7788991010基本工作原理及優(yōu)勢基本工作原理及優(yōu)勢技術(shù)結(jié)構(gòu)關(guān)系22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室12技術(shù)結(jié)構(gòu)關(guān)系17十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、131314信號采集14信號采集15信號處理15信號處理16161717基于振動(噪聲)測量與分析22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室18在這里所提及的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷，均是指基于振動測量與分析方面的技術(shù)事實上狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是一門綜合性極強、涉及面非常廣泛、學(xué)科交叉滲透十分豐富的技術(shù)除了應(yīng)用振動分析方法之外，還可采用油液分析、紅外熱像、超聲探傷以及溫度、壓力分析等多種不同技術(shù)基于振動(噪聲)測量與分析17十二月2022上海交通大學(xué)基于振動(噪聲)測量與分析22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室19機械振動信號中包含了豐富的機器狀態(tài)信息，它是機械設(shè)備故障特征信息的良好載體利用振動信號來獲取機械設(shè)備的運行狀態(tài)并進行故障診斷具有如下優(yōu)點：方便性：利用各種振動傳感器及分析儀器，可以很方便地獲得振動信號在線性：振動監(jiān)測可在現(xiàn)場不停機的情況下進行無損性：在振動監(jiān)測過程中，不會對被測對象造成損傷除了應(yīng)用振動分析方法之外，還可采用油液分析、紅外熱像、超聲探傷以及溫度、壓力分析等多種不同技術(shù)基于振動(噪聲)測量與分析17十二月2022上海交通大學(xué)信號處理技術(shù)22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室20特征提取必不可少的工具傳統(tǒng)：以FFT為核心的信號分析技術(shù)現(xiàn)代：在故障特征提取方面信號處理技術(shù)17十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、現(xiàn)代信號處理技術(shù)22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室21現(xiàn)代信號處理的本質(zhì)可用七個“非”字來高度概括，即研究：非線性、非因果、非最小相位系統(tǒng)非高斯、非平穩(wěn)、非整數(shù)維(分形)信號非白色加性噪聲為準(zhǔn)確、有效地獲得故障特征信息，目前重點是：研究和發(fā)展基于非高斯、非平穩(wěn)及非線性故障信號的分析理論及方法時頻分布、小波分析、高階統(tǒng)計量分析、循環(huán)平穩(wěn)信號處理、非線性分析、…現(xiàn)代信號處理技術(shù)17十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖可視化聲源定位技術(shù)22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室22通過重建設(shè)備輻射的噪聲場以直觀的動態(tài)圖像來進行噪聲源的識別和定位，為噪聲控制、預(yù)測及故障診斷等提供依據(jù)可視化聲源定位技術(shù)17十二月2022上海交通大學(xué)振動、常用的聲場可視化方法22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室23近場聲全息（NAH）－傳統(tǒng)方法基于邊界元建模（BEM）的NAHHELS方法（Helmholtz方程最小平方誤差）波疊加方法（WaveSuperposition）波束形成（Beamforming）常用的聲場可視化方法17十二月2022上海交通大學(xué)振動可視化聲源定位實例22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室24汽車發(fā)動機電機可視化聲源定位實例17十二月2022上海交通大學(xué)振動、汽車發(fā)動機聲場圖

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Beamforming(66)22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室256300HzR

5cm3150HzR

10cm4000HzR

8cm5000HzR

6cm近場聲全息需要約3300個測點，才能識別這樣的高頻汽車發(fā)動機聲場圖–Beamforming(66)17十目的和意義目的和意義目的22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室27目標(biāo)：保證設(shè)備的安全、可靠和高效、經(jīng)濟運行主要目的：及時、正確、有效地對設(shè)備的各種異常或故障狀態(tài)作出診斷，預(yù)防或消除故障；同時對設(shè)備的運行維護進行必要的指導(dǎo)。確?？煽啃浴踩院陀行灾贫ê侠淼谋O(jiān)測維修制度，保證設(shè)備發(fā)揮最大設(shè)計能力,同時在允許的條件下充分挖掘設(shè)備潛力，延長其服役期及使用壽命，降低設(shè)備全壽命周期費用通過檢測、分析、性能評估等，為設(shè)備修改結(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計、合理制造及生產(chǎn)過程提供數(shù)據(jù)和信息目的17十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家任務(wù)28狀態(tài)監(jiān)測：了解和掌握設(shè)備的運行狀態(tài)。故障診斷：根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測所得信息，結(jié)合已知的結(jié)構(gòu)特性和參數(shù)、環(huán)境條件及運行歷史，對故障進行預(yù)報和分析、判斷，確定故障的性質(zhì)、類別、程度、原因、部位，指出故障發(fā)生和發(fā)展的趨勢及其后果指導(dǎo)設(shè)備管理和維修任務(wù)28狀態(tài)監(jiān)測：用途29設(shè)備維修管理保障設(shè)備運行安全，防止突發(fā)事故保證設(shè)備工作精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量實施狀態(tài)維修(或預(yù)防維修)，節(jié)約維修費用避免設(shè)備事故帶來的環(huán)境污染及其它危害給企業(yè)部門帶來較大的間接經(jīng)濟效益用途29設(shè)備維修管理B/S模式在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)-總體功能22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室30B/S模式在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)-總體功能17十二月2022上B/S模式在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)-監(jiān)測界面22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室31波形監(jiān)測頻譜監(jiān)測波形頻譜監(jiān)測B/S模式在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)-監(jiān)測界面17十二月2022上B/S模式在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)-分析界面22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室32B/S模式在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)-分析界面17十二月2022上應(yīng)用和適用性應(yīng)用和適用性34適用性34適用性3535發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室37離線系統(tǒng)與在線系統(tǒng)相互交融，最終形成基于Internet/Intranet的一體化遠(yuǎn)程監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，其中：分析方法和算法等共享數(shù)據(jù)庫、知識庫共享設(shè)備管理機制共享在線系統(tǒng)負(fù)責(zé)關(guān)鍵機組設(shè)備巡檢系統(tǒng)面向尚無固定測點的中小設(shè)備發(fā)展趨勢17十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲發(fā)展趨勢38監(jiān)測與分析新技術(shù)的不斷引入硬件方面功能強化–便攜式數(shù)采增加整周期采樣、雙通道可靠性提高–在線系統(tǒng)采用VXI或PXI總線性能提高–高速多通道并行，DSP器件軟件方面功能更加豐富完善、準(zhǔn)確有效現(xiàn)代信號處理技術(shù)成果實用化分布式計算技術(shù)運用發(fā)展趨勢38監(jiān)測與分析新技術(shù)的不斷引入發(fā)展趨勢39系統(tǒng)中故障診斷功能完善故障分析指導(dǎo)系統(tǒng)：針對有關(guān)的機械設(shè)備及參數(shù)，給出若干可能故障的說明和分析依據(jù)，最后由操作者或分析人員來確定結(jié)論故障診斷輔助系統(tǒng)：在給出分析處理結(jié)果和故障特征提示的情況下，利用人機結(jié)合的方式進行故障分析與判斷故障診斷專家系統(tǒng)：利用知識庫和推理機由計算機自主（配合一定的人機交互）完成故障分析與診斷，并提出相應(yīng)的處理措施發(fā)展趨勢39系統(tǒng)中故障診斷功能完善發(fā)展趨勢40設(shè)備管理功能占重要地位開發(fā)智能維護系統(tǒng)(IMS,IntelligentMaintenanceSystem)

IMS是指采用性能衰退分析和預(yù)測分析方法，結(jié)合信息電子技術(shù)(包括：互聯(lián)網(wǎng)、非接觸式通訊技術(shù)、嵌入式智能電子技術(shù))，使設(shè)備達到近乎零故障的性能的一種新型維護系統(tǒng)該系統(tǒng)將企業(yè)的設(shè)備管理、備品備件管理、以及設(shè)備信息化管理等融為一體發(fā)展趨勢40設(shè)備管理功能占重要地位TheEnd41謝謝!請批評指正TheEnd41謝謝!請批評指正第四小組何歡設(shè)備狀況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

設(shè)備狀況監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

目錄22十二月202243起源與含義意義與優(yōu)勢監(jiān)測與診斷技術(shù)基礎(chǔ)原理監(jiān)測與診斷系統(tǒng)應(yīng)用監(jiān)測與診斷技術(shù)發(fā)展趨勢結(jié)束語目錄17十二月20222起源與含義技術(shù)概述與用途技術(shù)概述與用途起源45現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對機械設(shè)備的要求:可靠性可用性維修性經(jīng)濟性安全性進行全壽命管理，實行全面質(zhì)量保證體系制度機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)在滿足上述這些要求中，扮演著越來越重要的角色起源4現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對機械設(shè)備的要求:起源46機械設(shè)備是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，設(shè)備管理則是企業(yè)管理中的重要領(lǐng)域也就是說，企業(yè)管理的現(xiàn)代化必然要以設(shè)備管理的現(xiàn)代化作為其重要組成部分機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)在設(shè)備管理與維修現(xiàn)代化中占有重要的地位我國已將設(shè)備診斷技術(shù)、修復(fù)技術(shù)和潤滑技術(shù)列為設(shè)備管理和維修工作的三項基礎(chǔ)技術(shù)起源5機械設(shè)備是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，設(shè)備管理則是企起源22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室47維修方式歸納起來有三大類，共五種形式：事后維修(BM)改善維修(CM)預(yù)防維修(PM)－視情維修(COM)、狀態(tài)維修(CBM)和計劃(定期)維修(TBM)起源17十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家4874985095110基本工作原理及優(yōu)勢基本工作原理及優(yōu)勢技術(shù)結(jié)構(gòu)關(guān)系22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室53技術(shù)結(jié)構(gòu)關(guān)系17十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、541355信號采集14信號采集56信號處理15信號處理57165817基于振動(噪聲)測量與分析22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室59在這里所提及的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷，均是指基于振動測量與分析方面的技術(shù)事實上狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是一門綜合性極強、涉及面非常廣泛、學(xué)科交叉滲透十分豐富的技術(shù)除了應(yīng)用振動分析方法之外，還可采用油液分析、紅外熱像、超聲探傷以及溫度、壓力分析等多種不同技術(shù)基于振動(噪聲)測量與分析17十二月2022上海交通大學(xué)基于振動(噪聲)測量與分析22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室60機械振動信號中包含了豐富的機器狀態(tài)信息，它是機械設(shè)備故障特征信息的良好載體利用振動信號來獲取機械設(shè)備的運行狀態(tài)并進行故障診斷具有如下優(yōu)點：方便性：利用各種振動傳感器及分析儀器，可以很方便地獲得振動信號在線性：振動監(jiān)測可在現(xiàn)場不停機的情況下進行無損性：在振動監(jiān)測過程中，不會對被測對象造成損傷除了應(yīng)用振動分析方法之外，還可采用油液分析、紅外熱像、超聲探傷以及溫度、壓力分析等多種不同技術(shù)基于振動(噪聲)測量與分析17十二月2022上海交通大學(xué)信號處理技術(shù)22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室61特征提取必不可少的工具傳統(tǒng)：以FFT為核心的信號分析技術(shù)現(xiàn)代：在故障特征提取方面信號處理技術(shù)17十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、現(xiàn)代信號處理技術(shù)22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室62現(xiàn)代信號處理的本質(zhì)可用七個“非”字來高度概括，即研究：非線性、非因果、非最小相位系統(tǒng)非高斯、非平穩(wěn)、非整數(shù)維(分形)信號非白色加性噪聲為準(zhǔn)確、有效地獲得故障特征信息，目前重點是：研究和發(fā)展基于非高斯、非平穩(wěn)及非線性故障信號的分析理論及方法時頻分布、小波分析、高階統(tǒng)計量分析、循環(huán)平穩(wěn)信號處理、非線性分析、…現(xiàn)代信號處理技術(shù)17十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖可視化聲源定位技術(shù)22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室63通過重建設(shè)備輻射的噪聲場以直觀的動態(tài)圖像來進行噪聲源的識別和定位，為噪聲控制、預(yù)測及故障診斷等提供依據(jù)可視化聲源定位技術(shù)17十二月2022上海交通大學(xué)振動、常用的聲場可視化方法22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室64近場聲全息（NAH）－傳統(tǒng)方法基于邊界元建模（BEM）的NAHHELS方法（Helmholtz方程最小平方誤差）波疊加方法（WaveSuperposition）波束形成（Beamforming）常用的聲場可視化方法17十二月2022上海交通大學(xué)振動可視化聲源定位實例22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室65汽車發(fā)動機電機可視化聲源定位實例17十二月2022上海交通大學(xué)振動、汽車發(fā)動機聲場圖

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Beamforming(66)22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室666300HzR

5cm3150HzR

10cm4000HzR

8cm5000HzR

6cm近場聲全息需要約3300個測點，才能識別這樣的高頻汽車發(fā)動機聲場圖–Beamforming(66)17十目的和意義目的和意義目的22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室68目標(biāo)：保證設(shè)備的安全、可靠和高效、經(jīng)濟運行主要目的：及時、正確、有效地對設(shè)備的各種異?；蚬收蠣顟B(tài)作出診斷，預(yù)防或消除故障；同時對設(shè)備的運行維護進行必要的指導(dǎo)。確?？煽啃浴踩院陀行灾贫ê侠淼谋O(jiān)測維修制度，保證設(shè)備發(fā)揮最大設(shè)計能力,同時在允許的條件下充分挖掘設(shè)備潛力，延長其服役期及使用壽命，降低設(shè)備全壽命周期費用通過檢測、分析、性能評估等，為設(shè)備修改結(jié)構(gòu)、優(yōu)化設(shè)計、合理制造及生產(chǎn)過程提供數(shù)據(jù)和信息目的17十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家任務(wù)69狀態(tài)監(jiān)測：了解和掌握設(shè)備的運行狀態(tài)。故障診斷：根據(jù)狀態(tài)監(jiān)測所得信息，結(jié)合已知的結(jié)構(gòu)特性和參數(shù)、環(huán)境條件及運行歷史，對故障進行預(yù)報和分析、判斷，確定故障的性質(zhì)、類別、程度、原因、部位，指出故障發(fā)生和發(fā)展的趨勢及其后果指導(dǎo)設(shè)備管理和維修任務(wù)28狀態(tài)監(jiān)測：用途70設(shè)備維修管理保障設(shè)備運行安全，防止突發(fā)事故保證設(shè)備工作精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量實施狀態(tài)維修(或預(yù)防維修)，節(jié)約維修費用避免設(shè)備事故帶來的環(huán)境污染及其它危害給企業(yè)部門帶來較大的間接經(jīng)濟效益用途29設(shè)備維修管理B/S模式在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)-總體功能22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室71B/S模式在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)-總體功能17十二月2022上B/S模式在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)-監(jiān)測界面22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室72波形監(jiān)測頻譜監(jiān)測波形頻譜監(jiān)測B/S模式在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)-監(jiān)測界面17十二月2022上B/S模式在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)-分析界面22十二月2022上海交通大學(xué)振動、沖擊、噪聲國家重點實驗室73B/S模式在線監(jiān)測診斷系統(tǒng)-分析界面17十二月2022上應(yīng)用和適用性應(yīng)用和適用性75適用性34適用性7635發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢22十二月2022上海交通大學(xué)