过程装备-故障诊断-绪论

过程装备监控及诊断技术14:38:062画一条线值多少钱？14:38:063一条线的价值福特公司在检查设备时，曾发现一台大型电机运转时有异响，但毛病在哪却无法“确诊”，于是请来了斯坦门茨，斯坦门茨仔细地听了听，敲了敲，然后在电机外壳上画了条线，等到技工打开电机，才果然发现毛病在那里。事后，福特公司爽然支付了1万美元。什么？就这么听听敲敲就值1个万？一时间人们议论纷纷，斯坦门茨会意，便在领款单的背面写道：“画一条线值1美元，知道在哪里画值9999美元。”14:38:064教材和参考书教材选用《设备故障诊断》沈庆根郑水英化学工业出版社，2013教学参考书《设备状态监测与故障诊断技术》林英志北京大学出版社，2011《设备状态监测与故障诊断》张碧波化学工业出版社，2011《故障诊断与预测》吕琛北京航空航天大学出版社，201214:38:065基本内容及课时分配章内容讲授学时1引言4学时2故障诊断的信号处理方法6学时3旋转机械故障诊断技术4学时4滚动轴承与齿轮故障诊断技术4学时5其它物理诊断方法4学时6智能故障诊断技术4学时7状态监测与故障诊断系统–实例4学时14:38:066授课方式考核平时表现和作业40%闭卷考试60%多媒体+板书14:38:06714:38:068本节内容基本概念故障监测与诊断的目的和意义维修方式14:38:069故障：设备在运行过程中，丧失或降低其规定的功能及不能继续运行的现象。（规定功能是指在设备的技术文件中明确规定的功能）故障的定义14:38:0610故障的定义两层含义1、系统偏离正常功能，它的形成原因主要是因为设备系统的工作条件（含零部件）不正常而产生的，通过参数调节或零部件修复又可以恢复到正常功能。2、功能失效，是指系统连续偏离正常功能，且其程度不断加剧，使设备基本功能不能保证。一般零件失效可以更换，关键零件失效，往往导致整机功能丧失14:38:0611故障的定义举例：离心机故障主电源指示灯不亮-检查指示灯保险丝及室内配电板保险丝是否熔断。轴承损坏或转动受阻--电机达不到额定转速，应及时清洗或更换轴承。14:38:0612故障的定义搅拌机齿轮失效14:38:0613设备故障诊断设备故障诊断：设备运行中或在基本不拆卸设备的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测、预报设备未来的状态，从而找出对策的一门技术。14:38:0614状态监测与故障诊断过程设备状态监测与故障诊断是识别过程设备运行状态的一门综合性应用科学和技术，它主要研究设备运行状态的变化在诊断信息中的反映通过测取设备状态信号，并结合其历史状况对所测信号进行处理分析和特征提取，从而定量诊断(识别)过程设备及其零部件的运行状态(正常、异常、故障)，进一步预测将来状态，最终确定需要采取的必要对策的一门技术主要内容包括监测、诊断(识别)和预测三个方面14:38:0615定义–监测与诊断的关系过程设备状态监测与故障诊断既有区别、又有联系，同一学科的两个层次：[简易/精密]状态监测(简易诊断):通过测定设备的某些较为单一的特征参数(如振动、温度、压力等)来检查设备状态，并根据特征参数值与门限值之间的关系来决定设备的状态。故障诊断(精密诊断):不仅要掌握设备的状态正常与否，同时还需要对产生故障的原因、部件（位置）以及故障的严重程度进行深入的分析和判断。14:38:0616本节内容基本概念故障监测与诊断的目的和意义维修方式14:38:0617故障诊断的目的目标：保证设备的安全、可靠和高效、经济运行主要目的：确保可靠性、安全性和有效性保证设备发挥最大设计能力为设备修改结构、优化设计、合理制造及生产过程提供数据和信息14:38:0618现代工业生产对设备的要求:可靠性可用性经济性安全性维修性进行全寿命管理，实行全面质量保证体系制度设备状态监测与故障诊断技术在满足上述这些要求中，扮演着越来越重要的角色故障诊断的目的14:38:0619我国已将设备诊断技术、修复技术和润滑技术列为设备管理和维修工作的三项基础技术故障诊断的目的14:38:0620故障诊断的任务状态监测：了解和掌握设备的运行状态。包括采用各种检测、测量、监视、分析和判别方法，结合设备的历史和现状，考虑环境因素，对运行状态作出评估，并为进一步分析提供信息故障诊断：根据状态监测所得信息，结合已知的结构特性和参数、环境条件及运行历史，对故障进行预报和分析、判断，确定故障的性质、类别、程度、原因、部位，指出故障发生和发展的趋势及其后果14:38:0621故障诊断的任务指导设备管理和维修：根据故障诊断的结果，提出控制故障继续发展和消除故障的对策或措施(调整、维修、治理)；为推进视情维修体制提供依据。14:38:0622开展故障诊断工作的意义有利于提高设备管理水平“管好、用好、修好”设备，不仅是保证简单再生产的必要条件，而且能提高企业经济效益，推动国民经济持续、稳定、协调地发展设备状态监测与故障诊断是提高设备管理水平的一个重要组成部分14:38:0623开展故障诊断工作的意义避免重大事故发生，减少事故危害性现代设备的结构越来越复杂，功能越来越完善，自动化程度越来越高。但是，当设备出现故障时所带来的影响程度也明显增大，有时不仅仅是造成巨大的经济损失，往往还会带来灾难性的事故发展设备状态监测与故障诊断技术，并进行有效、合理的实施，可以掌握设备的状态变化规律及发展趋势，防止事故于未然，将事故消灭在萌芽14:38:0624开展故障诊断工作的意义可以获得潜在的巨大经济和社会效益生产设备停机、停工带来的单位损失越来越大最大限度降低设备寿命周期费用，最大限度提高以生产经济性为目标的管理寿命周期费用(LCC)＝研制费用＋生产费用＋使用、维修费用＝购置费用＋使用、维修费推行设备诊断技术和现代维修技术，有助于减少使用、维修费用，从而从整体上降低设备的寿命周期费用14:38:0625开展故障诊断工作的意义–举例我国因设备事故造成的损失十分严重1985年10月29日山西大同第二电厂20万千瓦2号机组因超速诱发轴系强烈振动，轴系断裂为五段，机组严重损坏，直接经济损失达1400万元；1988年2月12日陕西秦岭电厂20万千瓦5号机组轴系发生突发性强烈振动，轴系断裂为十三段，机组严重损毁，直接经济损失达3000万元；对石化引进30万吨合成氨和40万吨尿素化肥厂中的五大透平压缩机组的初步调查结果表明，仅1977年和1978年的两年的不完全统计，机械事故就高达一百多次，遭受经济损失约有几个亿14:38:0626开展故障诊断工作的意义–举例宏观上实施故障诊断能带来经济效益1980年度美国用于设备维修的费用为2460亿美元，其中有将近1/3(约750亿美元)属于维修方法采用不当(包括缺乏正确的状态监测和故障诊断技术)而浪费掉的。我国1987年国营工业和交通企业有40万个以上，总固定资产约为7000亿元，每年用于设备大修、小修及处理故障的费用一般占固定资产原值的3～5%。因此，采用状态监测和故障诊断技术改善设备维修方式和方法后，一年就有可能取得数百亿元的经济效益14:38:0627开展故障诊断工作的意义–举例对生产单位有很高的收益/投资比日本资料报道，实施故障诊断后，事故率减少75%，维修费用降低25-50%英国2000家大型工厂采用诊断技术后每年节省维修费用达3亿英镑，而每年用于投资故障诊断系统和技术手段的费用为0.5亿英镑，从而净获益达2.5亿英镑/年美国pekrul发电厂实施故障诊断技术后的经济效益达到其本身投入的36倍14:38:0628美国Pekrul电厂故障诊断效益分析电厂情况装机容量：1000MW，电费：US$0.015元/千瓦时，年产值约：US$1亿元事故损失按可靠性分析，事故停机14次/年，停产损失US$15万元/天诊断效果能查出50％的事故，其中50％由诊断系统查出，内含虚警20％，修复时间：3天/每次事故诊断效益(节约费用)B＝14x0.5x0.5x3x15x(1-0.2)=US$126万元/年投入经费投资：US$20万元，年监测费：US$1.5万元/年诊断成本A＝(20万/10年折旧)+1.5万/年=US$3.5万元/年诊断经济效益系数C＝B/A=3614:38:0629发展方向设备状态监测与故障诊断是一门正在不断完善和发展的交叉型学科是一项与现代化工业大生产紧密相关的技术是最近研究热点之一故障诊断学科需解决的重要问题故障特征信息提取和故障分类、识别的新理论及新方法研究复杂故障产生机理及模型的深入研究故障诊断智能系统研究，包括诊断专家系统和网络化远程诊断系统。14:38:0630本节内容基本概念故障检测与诊断的目的和意义维修方式14:38:0631三、状态监测维修制度（预测维修制度）事后维修经历阶段定期维修状态监测维修14:38:0632维修方式维修方式归纳起来有三大类：事后维修定期维修预防维修(PM)－视情维修(COM)、状态维修(CBM)定期维修以以以以以以以以以以以以以以以视视视视以以以以以以以以以以以以以以以以以以视视视视以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以以事后维修(BM)预防维修(PM)维修方式14:38:0633事后维修定义：设备运转至损坏再维修针对生产及设备：工艺过程重复，有备用机组，生产损失并不明显。适应小型、简单、低速等设备不足：对于现代化生产中使用的大型、复杂、高速、连续等设备，采用事后维修可能造成巨大经济损失、人员伤亡及严重的社会问题维修方式14:38:0634定期维修：（预修）定义：按照固定的周期进行检修300090006000定期维修时间(h）累积故障2%1%0定期维修周期的确定维修方式14:38:0635非计划停产损失较大，由于人为规定检修周期缺乏科学性，可能造成过剩维修，也可能造成维修不足，且有时反而加速某些设备损坏（人为故障）应用：以时间为基础的预防性维修是不经济的，不能有效应用。需要更合理的方法解决定期维修：（预修）特点：维修方式14:38:0636状态监测维修（预测性）将定期检修变成为定期测量设备的运行状态维修原则：测量表明检修是必要的时候才进行检修。检查程序和典型应用场合维修方式14:38:0637维修方式14:38:0638优点：1）能正确监测设备2）不搞定期维修，减少材料消耗和工作量，也可避免因修理出现的人为故障3）增加了设备的安全性4）定期测量出的结果可确定哪些机器需要修理、应什么时间修理、修理什么部位等。维修方式14:38:0639总结：状态监测维修方式的经济性是值得重视的。目前我国正大力推广现代设备诊断技术，明确发展以状态监测为基础的预防维修体制。维修方式14:38:0640小结设备诊断技术、修复技术和润滑技术列为设备管理和维修工作的三项基础技术。设备故障诊断的定义设备运行中或在基本不拆卸设备的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测、预报设备未来的状态，从而找出对策的一门技术。故障诊断既要保证设备的安全可靠运行，又要获取最大的经济和社会效益。14:38:0641小结任务：检测设备的状态，判断其是否正常；预测和诊断设备的故障并消除故障；指导设备的管理和维修。未来发展方向：人工智能和网络化14:38:064214:38:0643上节回顾设备故障诊断的定义设备运行中或在基本不拆卸设备的情况下，通过各种手段，掌握设备运行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测、预报设备未来的状态，从而找出对策的一门技术。设备诊断技术、修复技术和润滑技术列为设备管理和维修工作的三项基础技术。事后维修-定期维修-视情维修故障诊断既要保证设备的安全可靠运行，又要获取最大的经济和社会效益。14:38:0644本节内容•设备与设备故障•故障诊断过程及方法•故障的评定标准14:38:0645设备与设