XXXX年設(shè)備故障診斷技術(shù)

設(shè)備故障診斷技術(shù)安徽工業(yè)大學(xué)潘紫微教授1引言2事件1:

1485年在波斯沃斯戰(zhàn)役中，英國國王理查三世戰(zhàn)敗，莎士比亞的名句“馬，馬，一馬失社稷！”使這一戰(zhàn)役永載史冊。

國王理查三世準備拼死一戰(zhàn)了。里奇蒙德伯爵亨利帶領(lǐng)的軍隊正迎面撲來，這場戰(zhàn)斗將決定誰統(tǒng)治英國。

戰(zhàn)斗進行前的早上，理查派馬夫去備好自己喜歡的戰(zhàn)馬。

“快給它釘掌！”馬夫?qū)﹁F匠說，“國王要騎著它打頭陣呢！”

“你得等等，”鐵匠回答，“前幾天我給國王全軍的馬都釘了掌，現(xiàn)在我得準備馬蹄鐵?！?/p>

“我等不及了！”馬夫不耐煩地叫道：“國王的敵人正在推進，我們必須在戰(zhàn)場上迎擊敵兵，有什么你就用什么吧?！?/p>

鐵匠埋頭干活，制作了四個馬掌，固定在馬蹄上，然后開始釘釘子。釘了三個掌后，他發(fā)現(xiàn)沒有釘子來釘?shù)谒膫€馬掌了。

“我需要一兩個釘子。”他說，“需要點時間打出兩個。”

“告訴你等不及了，”馬夫急切地說，“我聽見軍號聲了，你能不能湊合？”

“我能把馬掌釘上，但不能象其他幾個那么牢實?！?/p>

“能不能掛住？”馬夫問。“應(yīng)該能，”鐵匠回答：“但我沒有把握?！?/p>

“好吧，就這樣！”馬夫叫道：“快點，要不國王會怪罪我們倆的。”

兩軍交上了鋒，理查國王沖鋒陷陣鞭策士兵迎戰(zhàn)敵人?！皼_啊！沖啊！”他喊著，率領(lǐng)部隊沖向敵陣。遠遠地，他看見戰(zhàn)場另一頭幾個自己的士兵退卻了。如果其他人看他們這樣，也會后退的，必須制止退卻。理查策馬揚鞭沖向那個缺口，召喚士兵掉頭戰(zhàn)斗。

還沒跑到一半，一只馬掌掉了，戰(zhàn)馬跌翻在地，理查也被掀到地上。國王來不及重新抓住韁繩，驚恐的畜生就跳起來逃走了。理查環(huán)顧四周，他的士兵紛紛撤退，敵人的軍隊包圍上來了。

他在空中揮舞寶劍，“馬！”他喊道：“一匹馬，我的國家傾覆就因為這匹馬！”

他沒有馬騎了，他的軍隊分崩離析，士兵們自顧不暇。不一會兒，敵軍俘獲了理查，戰(zhàn)斗結(jié)束了。3從那時起，人們就說：

少了一個鐵釘，丟了一個馬掌，

少了一個馬掌，丟了一匹戰(zhàn)馬。

少了一匹戰(zhàn)馬，敗了一場戰(zhàn)役，

敗了一場戰(zhàn)役，失了一個國家。

所有的損失都是因為少了一個馬掌釘。4事件2：5事件3：6事件4：切爾諾貝利核電站核泄漏切爾諾貝利核電站是前蘇聯(lián)時期在烏克蘭境內(nèi)修建的第一座核電站。曾被認為是世界上最安全、最可靠的核電站。但1986年4月26日，核電站的第4號核反應(yīng)堆在進行半烘烤實驗中突然發(fā)生失火，引起爆炸，據(jù)估算，核泄漏事故后產(chǎn)生的放射污染相當于日本廣島原子彈爆炸產(chǎn)生的放射污染的100倍。爆炸使機組被完全損壞，8噸多強輻射物質(zhì)泄露，塵埃隨風飄散，致使俄羅斯、白俄羅斯和烏克蘭許多地區(qū)遭到核輻射的污染。2011年4月26日，切爾諾貝利事故迎來25周年紀念。7事件5：8事件6：馬鋼三鋼軋傾動機構(gòu)案例直接損失全套設(shè)備制造安裝大約600萬元間接損失15天煉鋼產(chǎn)值1億零80萬元，10%利潤：1008萬。9設(shè)備故障診斷技術(shù)是一種在設(shè)備運行中或在基本不拆卸的情況下，了解和掌握設(shè)備工作狀態(tài)，確定設(shè)備的整體或局部是否正常,發(fā)現(xiàn)早期故障及其原因，并能預(yù)報故障發(fā)展趨勢的技術(shù)。定義包括三個層次的任務(wù)：一是設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測；二是設(shè)備狀態(tài)異常時的故障診斷，三是設(shè)備故障的早期診斷與早期預(yù)報。1、什么是設(shè)備故障診斷技術(shù)1011122、為什么要要進行設(shè)備故故障診斷133、如何進行行設(shè)備故障診診斷（三個階段））144、設(shè)備故障障診斷技術(shù)為為什么獲得重重視與發(fā)展機械設(shè)備工作作強度不斷增增大，生產(chǎn)效效率、自動化化程度越來越越高；（高速、重重載、連續(xù)、、自動化）設(shè)備更加復(fù)雜雜，各部分的的關(guān)聯(lián)愈加密密切，從而往往往某處微小小故障就爆發(fā)發(fā)鏈鎖反應(yīng)，，導(dǎo)致整個設(shè)設(shè)備乃至與設(shè)設(shè)備有關(guān)的環(huán)環(huán)境遭受災(zāi)難難性的毀壞。。這不僅會造造成巨大的經(jīng)經(jīng)濟損失，而而且會危及人人身安全，后后果極為嚴重重。機電液光一體體化程度越來來越高，機電電液（多參數(shù)、非非線性）耦合程度越來來越強，分析析難度加大。。155、設(shè)備故障障診斷的支撐撐技術(shù)①在設(shè)備故障障機理方面，，需要設(shè)備動動力學(xué)及相關(guān)關(guān)數(shù)學(xué)、力學(xué)學(xué)、物理、化化學(xué)等理論基基礎(chǔ)的支持；；②在信號感知知方面，需要要新型傳感器器與信號拾取取技術(shù)的支持持；在信號轉(zhuǎn)換分分析方面，需需要經(jīng)典信號號處理與現(xiàn)代代信號處理技技術(shù)的支持；；16④在狀態(tài)的判判別方面，需需要辨識與決決策技術(shù)的支支持；⑤在信息的傳傳遞方面，需需要通訊網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)的支持持；⑥在信息存貯貯、查詢與管管理方面，需需要數(shù)據(jù)庫管管理與人機交交互技術(shù)的支支持；⑦在監(jiān)測與診診斷的實時性性方面，需要要硬件實現(xiàn)技技術(shù)、快速診診斷與決策策策略的支持。。176、設(shè)備故障障診斷技術(shù)的的現(xiàn)狀及發(fā)展展設(shè)備故障診斷斷作為一門新新興的綜合性性邊緣學(xué)科，，經(jīng)過30多多年的發(fā)展，，已初步形成成了比較完整整的學(xué)科體系系。就其技術(shù)術(shù)手段而言，，已逐步形成成以振動診斷斷、油液分析析、紅外檢測測和無損檢測測探傷為主，，其他技術(shù)或或方法為輔的的局面。這其其中又以振動動診斷涉及的的領(lǐng)域最廣、、理論基礎(chǔ)最最為雄厚、研研究得最為充充分而最具生生機與活力。。181999、2000年，，ISO公公布的兩份關(guān)關(guān)于“機器狀狀態(tài)監(jiān)測和診診斷”的文件件中把油液分析、性性能分析、紅紅外熱分析、、振動分析、、電機電流分析列為機器器狀態(tài)描述的的五大技術(shù)手手段，適用于于大多數(shù)工業(yè)業(yè)的預(yù)知檢修修。19上篇診斷技術(shù)手段段20振動診斷法：：平穩(wěn)振動、、瞬態(tài)振動、、機械導(dǎo)納及及模態(tài)參數(shù)為為檢測目標，，進行特征分分析、譜分析析和時頻域分分析，也包括括含有相位信信息的全息譜譜診斷法和其其他方法。第一章振動動診斷211.1振動動診斷的基本本知識振動是物體運運動的一種形形式，通常是是指物體經(jīng)過過其平衡位置置而往復(fù)變化化的過程。振動有時對人人類是有害的的，但有時人人們可以利用用振動來為我我們服務(wù)。只要是運轉(zhuǎn)的的機器，都或或多或少地發(fā)發(fā)生振動，因因此，振動診診斷在各種診診斷方法中所所占的比例最最大，一般可可達60%-70%。221.1.1按按振動頻率率分類機械振動低頻振動：f<10Hz中頻振動：f=10-1000Hz高頻振動：f>1000Hz231.1.2振動的一般分分類241.1.3振振動三要素及及其在振動診診斷中的應(yīng)用用構(gòu)成一個確定定性振動有3個基本要素素，即振幅d、頻率f和相位φ。當然，振幅不不僅用位移，，還可以用速速度和加速度度。要特別說說明一個與振振動有關(guān)的量量就是速度有效值，也常被稱為為速度均方根根值。這是一一個經(jīng)常用到到的振動測量量參數(shù)。目前前許多振動標標準都是采用用速度有效值作為判別參數(shù)數(shù)，因為它最最能夠反映振振動的烈度。。2526振動三要素及及其在振動診診斷中的應(yīng)用用幅值反映振動動的強度，振振幅的平方常常與物質(zhì)振動動的能量成正正比，振動診診斷標準都是是用振幅來表表示的。同樣的振幅幅其頻率越越高，對機機組損壞程程度越大，，因此不同同轉(zhuǎn)速的機機組定義的的振動標準準值不同。。當頻率和頻頻率一定時時，相位的的大幅偏移移就是故障障（異常））的征兆。。271.2振振動信號處處理所謂振動信信號處理，，就是對振振動波形進進行加工處處理，抽取取與設(shè)備運運行狀態(tài)有有關(guān)的特征征，以便對對設(shè)備狀態(tài)態(tài)實施有效效的判別。。28目前，在振振動信號的的處理方面面，除了經(jīng)經(jīng)典的統(tǒng)計計分析、時域、頻域分析、參數(shù)辨識識、頻率細化技技術(shù)、倒頻譜分析析、共振解調(diào)調(diào)分析、三三維全息譜譜分析、軸心軌跡分分析、基于非平平穩(wěn)信號假假設(shè)的短時時付里葉變變換、以及及現(xiàn)代發(fā)展展的Wigner分分布、現(xiàn)代譜分析析、小波分析、經(jīng)驗?zāi)B(tài)分分解（EMD)和形態(tài)學(xué)分析析等-----。峭度指標：：用于診斷滾滾動軸承和和齒輪故障障非常有有效，且與與轉(zhuǎn)速、負負荷無關(guān)；；波峰因數(shù)：：峰值與有效效值的比值值，可以輔輔助確定局局部故障或或磨損型故故障。291.2.1時域分析析—最基本本的分析工工具時間-位移移、時間-速度、時時間-加速速度30常見時間波波形特征取自不同測測試部位的的不平衡故故障信號軸振殼振31不對對中中故故障障波波形形具具有有明明顯顯的的M型和和W型特特征征不對對中中故故障障表表現(xiàn)現(xiàn)出出的的時時間間波波形形32沖擊擊信信號號，，當當滾滾動動軸軸承承或或齒齒輪輪存存在在局局部部故故障障時時這這種種信信號號就就會會出出現(xiàn)現(xiàn)33調(diào)制制波波形形，，在在齒齒輪輪故故障障時時可可能能出出現(xiàn)現(xiàn)341.2.2頻域域分分析析——換換個個角角度度看看問問題題頻率率-幅幅值值,頻頻率率-相相位位,頻頻率率-功功率率35頻譜譜分分析析原原理理36頻譜譜特特征征（（1））37頻譜譜特特征征（（2））38頻譜譜特特征征（（3））39頻譜譜分分析析的的必必要要性性401.3時時域域和和頻頻域域的的理理論論基基礎(chǔ)礎(chǔ)見2012版版故故障障診診斷斷信信號號分分析析-1419、靜夜四無無鄰，荒居居舊業(yè)貧。。。1月-231月-23Thursday,January5,202310、雨中黃葉樹樹，燈下白頭頭人。。00:42:3600:42:3600:421/5/202312:42:36AM11、以我獨獨沈久，，愧君相相見頻。。。1月-2300:42:3600:42Jan-2305-Jan-2312、故人人江海海別，，幾度度隔山山川。。。00:42:3600:42:3600:42Thursday,January5,202313、乍見翻疑夢夢，相悲各問問年。。1月-231月-2300:42:3600:42:36January5,202314、他鄉(xiāng)生白白發(fā)，舊國國見青山。。。05一月月202312:42:36上上午00:42:361月-2315、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。一月2312:42上上午1月-2300:42January5,202316、行動出成成果，工作作出財富。。。2023/1/50:42:3600:42:3605January202317、做做前前，，能能夠夠環(huán)環(huán)視視四四周周；；做做時時，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿著著以以腳腳為為起起點點的的射射線線向向前前。。。。12:42:36上上午午12:42上上午午00:42:361月月-239、沒有有失敗敗，只只有暫暫時停停止成成功??！。1月-231月-23Thursday,January5,202310、很多事情努努力了未必有有結(jié)果，但是是不努力卻什什么改變也沒沒有。。00:42:3600:42:3600:421/5/202312:42:36AM11、成成功功就就是是日日復(fù)復(fù)一一日日那那一一點點點點小小小小努努力力的的積積累累。。。。1月月-2300:42:3600:42Jan-2305-Jan-2312、世間成事事，不求其其絕對圓滿滿，留一份份不足，可可得無限完完美。。00:42:3600:42:3600:42Thursday,January5,202313、不知香香積寺，，數(shù)里入入云峰。。。1月-231月-2300:42:3600:42:36January5,202314、意志堅強的的人能把世界界放在手中像像泥塊一樣任任意揉捏。05一月202312:42:36上午午00:42:361月-2315、楚塞塞三湘湘接，，荊門門九派派通。。。。。一月2312:42上上午1月-2300:42January5,202316、少少年年十十五五二二十十時時，，步步行行奪奪得得胡胡馬馬騎騎。。。。2023/1/50:42:3600:42:3605January202317、空山新新雨后，，天氣晚晚來秋。。。12:42:36上上午12:42上上午00:42:361月-239、楊柳散和和風，青山山澹吾慮。。。1月-231月-23Thursday,January5,202310、閱閱讀讀一一切切好好書書如如同同和和過過去去最最杰杰出出的的人人談?wù)勗捲挕！?0:42:3600:42:3600:421/5/202312:42:36AM11、越是沒沒有本領(lǐng)領(lǐng)的就越越加自命命不凡。。1月-2300:42:3600:42Jan-2305-Jan-2312、越是無無能的人人，越喜喜歡挑剔剔別人的的錯