工程机械故障诊断第一章概述ppt

LOGO工程机械状态检测与故障诊断课程类型：考试课。成绩分布：1.平时成绩60%：①作业35%，书写于作业本，字迹工整，完成良好。由老师根据完成次数，正确度，工整度三个方面评分。②书本笔记10%，PPT上的重点类容转抄到书上。由同学们根据次数、工整度互相打分。③课堂纪律15%，不迟到，旷课。2.考查成绩40%：期末考试。第一章概述机械设备故障诊断的意义、目的和任务1设备故障诊断技术的定义、内容和类型2机械设备故障诊断的基本方法3机械设备故障的信息获取和检测方法4第一部分机械设备故障诊断的意义、目的和任务一工程机械故障诊断的意义随着现代科学技术在设备上的应用，设备的故障日趋频繁，日趋复杂，带来极大的经济损失和人员伤亡。故障诊断带来重大的经济效益31对生产单位，配置故障诊断系统能减少事故停机率，具有很高的收益/投资比。2对生产单位，配置故障诊断系统能延长设备检修周期，缩短维修时间,为制定合理的检测维修制度提供基础，可极大地提高经济效益。宏观上从全社会生产的角度看，花费的设备维修费用是一笔巨大的数目，而实施故障诊断带来的经济效益是巨大的。二工程机械故障诊断的目的能及时、正确地对各种异常状态或故障做出诊断，预防或消除故障。保证设备发挥最大的设计能力。延长设备服役期限和使用寿命，降低设备全寿命周期费用为设备结构改造设计、合理制造及生产过程提供数据和信息三机械设备故障诊断的任务任务：（1）监视设备的状态，判断其是否正常；（2）预测和诊断设备的故障并消除故障；（3）指导设备的管理和维修第二部分、机械故障诊断技术的定义、内容和类型1.定义2.内容在设备运行中或基本不拆卸的情况下，掌握设备运行状况，判断产生故障的部位和原因，以及预测预报设备状态的技术三个方面：状态检测、分析诊断和故障预测。具体实施过程：a信号采集，使用传感器的得到的振动，压力，温度等信息b信号处理，转化为可识别的参数c状态识别，测得参数与标准参数对比。d诊断决策，根据参数判断，采取措施被测设备信号采集获取检测信号信号处理设备特征信息状态识别对比设备允许参数故障确定趋势分析诊断决策图1-1设备诊断过程框图3.机械设备诊断技术的分类按诊断对象分：1旋转机械诊断技术，比如风机，水泵。2往复机械诊断技术，比如翻转机械3工程结构诊断技术4运载器和装置诊断技术5通信系统诊断技术3.机械设备诊断技术的分类按诊断目的和要求分类1功能诊断与运行诊断：功能诊断是指对新的设备或刚维修过的设备检查其功能是否正常。运行诊断是对正在运行的设备进行状态诊断，了解故障原因，对设备使用寿命预估2定期诊断和连续诊断；3直接诊断和间接诊断；直接诊断是直接根据设备零件信息确定设备状态。简接诊断是通过与设备运行状况相关的压力，温度，耗油量等数据确定设备状态。例如利用轴承支撑油压判断两根转子的对中情况。4常规工况与特殊工况诊断；5在线诊断和离线诊断第三部分、设备故障诊断的基本方法（一）传统的故障诊断方法原理:是利用各种物理的和化学的原理和手段，通过伴随故障出现的各种物理和化学现象，直接检测故障。优点：利用故障所对应的征兆来诊断故障是最常用、最成熟的方法，以旋转机械为例，振动及其频谱特性的征兆是最能反映故障特点。缺点：征兆与故障并不是一一对应，所以需要较长时间积累经验。（二）、故障的智能诊断方法1.定义：以传统的诊断方法为基础，将人工智能的理论和方法用于故障诊断，目前已广泛应用，成为设备故障诊断的主要方向。2.原理:用计算机去做原来只有人才能做的智能任务，包括推理、理解、规划、决策、抽象、学习等功能。专家系统（ExpertSystem）是实现人工智能的重要形式.专家系统由知识库、推理机以及工作存储空间（包括数据库）组成。专家系统的核心问题是知识的获取和知识的表示。第四部分、机械设备故障信息获取和检测方法一、故障信息的获取方法(一)直接观测法应用这种方法对机器状态做出判断主要靠人的经验和感官，且限于能观测到的或接触到的机器零部件。有时借助简单工具仪器来延伸扩展人的观测能力，例如：听棒，光学内窥镜，磁性涂料，着色剂(二)参数测定法根据设备运动的各种参数的变化来获取故障信息是广泛应用的一种方法。如振动噪声、温度、压力、变形、阻值等参数。其中振动是信息的最重要来源。原因：（1）任何设备运行中必然产生振动信号（2）从当前测试手段上来讲，利用振动信号测试最方便，实用处理方法：频谱分析，即从振动频率分布来判断故障(三)磨损残渣测定法根据磨损残渣在润滑油中含量及颗粒分布可以掌握零件磨损情况，并可预防机器故障的发生。例如：有关这方面的详细内容将在后续叙述。(四)设备性能指标的测定设备性能指标包括整机及零部件性能指标整机性能的测试：主要通过输入、输出量的变化信息来判断机器的工作状态。例如，柴油机耗油量与功率的变化，机床加工零件精度的变化，风机效率的变化等均包含着故障信息。机器零部件性能的测定：主要通过强度测试，这对预测机器设备的可靠性，预报设备破坏性故障具有重要意义。二、机械设备故障的检测方法机器设备有各种类型，因而出现的故障也多种多样，不同的故障需要采用不同的方法来诊断。一）振动和噪声的故障检测的方法这是大部分机器所共有的故障表现形式，一般采用以下方法进行诊断，后续章节将详细介绍：阅读P125．声学法4．冲击能量与冲击脉冲测定法3．模态分析与参数识别法2．特征分析法1、振动法二)材料裂纹及缺陷损伤的故障检测方法4．磁粉探伤法1．超声波探伤法3．渗透探伤法2．射线探伤法5．涡流探伤法6．激光全息检测法7．微波检测技术8．声发射技术三）设备零部件材料的磨损及腐蚀故障检测方法(1)超声探伤法(2)光纤内窥技术：采用特质光纤内窥镜直接观测材料表面磨损及腐蚀情况(3)油液分析技术：1）是油液本身的物理化学性能分析2）是对油液中残渣的分析四）温度、压力、流量变化引起的故障检测的方法机器设备系统的有些故障往往反映在一些工艺参数，如温度、压力、流量的变化中。主要利用相关传感器测量。例如：在温度测量中常用接触式测温仪（热电阻、电热偶）和非接触式测温仪（红外测温仪，红外热像仪）。三、诊断参数的选择和判断标准一）诊断参数的选择原则1．诊断参数的多能性多能性是指参数能全面地表征诊断对象状态的能力。选择参数应该选择包含最多诊断信息、的诊断参数。2．诊断参数的灵敏性是指随故障的变化，所选择参数的变化较其他参数更为明显。例如，发动机活塞副磨损之后，功率的输出和压缩空气泄漏率都会发生变化，但是功率下降范围只有5%-7%，而后者达40%-50%。3．诊断参数应呈单值性随着故障的发展，诊断参数的变化应该是单值递增或递减，即诊断参数值的大小与故障的严重程度有较确定的关系.例如零部件磨损状况与润滑油中残渣的含量。4．诊断参数的稳定性在相同的测试条件下，所测得的诊断参数值离散度要小，即重复性好。5．诊断参数的物理意义诊断参数应具有一定的物理意义，且能量化，即可以用数字表示且便于测量。比如温度的高低，振动频率的大小。二）诊断的周期1.定义：对需要定期诊断的机器，需要确定诊断周期，即两次诊断的间隔时间。2.诊断周期的确定方法：“适时检测”法：根据当前的测定值和过去测定值确定下一次检测时间。（三）诊断标准的确定在测得检测参数后，就需要判断所测出的值是正常还是异常。其方法是将实测数据与标准值进行比较。判断标准共有三种，需按诊断对象来确定采用哪一种。（1）绝对判断标准：针对某类机械根据大量实践经验总结出来，并由行业，国家颁布的标准值。适用情况，生产工艺成熟，使用环境单一。（2）相对判断标准：定期测量机械某一参数多次，总结得到正常情况下的平均值，作为初始值，再用实际测得值与初始值相比，来判断的方法。例如例如某一机械在某一时间段的冷却液正常平均值为70℃，取其1.5倍作为极限温度，当实际温度超过极限温度时，我们认为需要维修。（3）类比判断标准。指数台同规格的机械在相同条件下，对同一部位进行测定，通过相互类比判断优劣的方法。例如：对数台数控机床，相同情况下，测得各自冷却液温度，其中有一台温度明显比其他几台高，那么我们认为这台设备需要维修。作业：1.设备故障检测与诊断能为企业带来哪些经济效益？2.工程机械故障检测与诊断的目的？3.获取设备故障信号有哪些方法？27LOGO