機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷教程課件

機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與

故障診斷機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷現(xiàn)實生活和工業(yè)過程中惡性事故時有發(fā)生轉(zhuǎn)子事故機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷現(xiàn)實生活和工業(yè)過程中惡性事故時有發(fā)生透平機(jī)械事故機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷現(xiàn)實生活和工業(yè)過程中惡性事故時有發(fā)生美國哥倫比亞號載人航天飛機(jī)失事機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷現(xiàn)實生活和工業(yè)過程中惡性事故時有發(fā)生斷裂部位三峽塔帶機(jī)斷裂事故

2002年9月3日機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷對關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷可以提高設(shè)備的可靠性，實現(xiàn)“事后維修”到“預(yù)知維修”的轉(zhuǎn)變，提高企業(yè)和設(shè)備的管理水平，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，避免重大事故的發(fā)生，降低事故危害性，從而獲得潛在的巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。機(jī)電設(shè)備故障診斷的意義：日本應(yīng)用故障診斷技術(shù)后，事故發(fā)生率減少75%，維修費(fèi)用降低25～50％。英國對2000個國營工廠的調(diào)查表明，采用狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)后，每年可節(jié)省維修費(fèi)用3億英鎊，而故障診斷系統(tǒng)的成本為0.5億英鎊。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷國內(nèi)診斷技術(shù)的發(fā)展概況：★天津大學(xué)從1982年起研究齒輪傳動、軸承、齒輪箱、切削過程等方面的診斷與監(jiān)控技術(shù)，成果主要：

1、設(shè)備的智能診斷與預(yù)測維修系統(tǒng)

2、設(shè)備在線自動報警與保護(hù)通用監(jiān)控系統(tǒng)

3、動態(tài)測試與信號分析系統(tǒng)

4、模態(tài)分析系統(tǒng)★華中理工大學(xué)：汽輪發(fā)電機(jī)組診斷專家系統(tǒng)、鋼絲繩診斷系統(tǒng)★西安交通大學(xué)：旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷RB—20，用于煉油行業(yè)★國防科技大學(xué)：望遠(yuǎn)號遠(yuǎn)洋考察船的在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)★哈爾濱工業(yè)大學(xué)：

20萬KW汽輪發(fā)電機(jī)組診斷

機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷診斷技術(shù)的特點：★技術(shù)研究和積累較多★在石化、電力等方面的應(yīng)用較多，效益好、易診斷★傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)應(yīng)用少，主要原因是傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜、企業(yè)效益普遍不好★汽車制造業(yè)已經(jīng)逐步重視，如：玉柴、吉普、桑塔納、一汽、重慶長安、“九五”攻關(guān)項目等機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng):離線監(jiān)測與故障診斷

定期或不定期的巡檢的方式采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，然后回放到計算機(jī)，由計算機(jī)軟件進(jìn)行監(jiān)測與診斷分析。

特點：離線分析，對突發(fā)故障無能為力，但可精細(xì)分析例如：基于便攜式數(shù)采儀的故障診斷與預(yù)測維修系統(tǒng)（天津大學(xué)機(jī)電科技中心）在線監(jiān)測與故障診斷由傳感器及高速實時數(shù)采硬件、控制計算機(jī)及監(jiān)測分析軟件組成。特點：在線監(jiān)測，可以給出設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，捕捉突發(fā)故障并進(jìn)行精細(xì)分析。例如：在線故障診斷與自動報警系統(tǒng)（天津大學(xué)機(jī)電科技中心）機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)：機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)：在線監(jiān)測與故障診斷機(jī)床電源計算機(jī)監(jiān)控箱記錄、文件機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)：在線監(jiān)測與故障診斷狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)：。。。。。。。。。。。….信號調(diào)理信號調(diào)理信號調(diào)理機(jī)組機(jī)組現(xiàn)場工控機(jī)….信號調(diào)理信號調(diào)理信號調(diào)理機(jī)組機(jī)組現(xiàn)場工控機(jī)。。。。。。。。。。?！?信號調(diào)理信號調(diào)理信號調(diào)理機(jī)組機(jī)組現(xiàn)場工控機(jī)遠(yuǎn)程計算機(jī)局域網(wǎng)多機(jī)組網(wǎng)絡(luò)化實時監(jiān)測模式機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)：前瞻性的故障診斷模式：機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷主要包括如下幾個環(huán)節(jié)：機(jī)電設(shè)備狀態(tài)信息的獲取狀態(tài)特征的提取狀態(tài)判斷與決策測取的信號應(yīng)能反映設(shè)備的狀態(tài)與故障信息，具體包括：振動、聲、力、溫度、超聲、油污染、銹蝕、轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、電流、電壓等。其中：振動信號最常用，方法成熟，信息量大；聲信號采用非接觸測量，測取方便，信息量大，但容易受干擾方法：以振動測量為例，可以測：加速度、速度、位移。通常采用加速度傳感器。

機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷一、狀態(tài)信息的獲取速度傳感器速度傳感器固定在被測物體上，物體振動時，傳感器輸出的電量與振動速度成正比。經(jīng)過一次積分可測位移，經(jīng)過一次微分可測加速度。速度傳感器測量的是被測物體的絕對振動。速度傳感器的頻響范圍較加速度低一些，不適合測量太高頻率的振動。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷一、狀態(tài)信息的獲取電渦流式位移傳感器渦流傳感器屬于非接觸式傳感器一類，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中應(yīng)用最多?？梢杂脕肀O(jiān)測轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)，例如轉(zhuǎn)子的徑向振動、軸向振動、軸心軌跡、軸心位置、油膜厚度、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等信息。渦流傳感器測量的是被測物體與傳感器探頭端面之間的距離。一、狀態(tài)信息的獲取機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷t0t0t0模擬信號離散量化

傳感器輸出的信號一般都是諸如電壓、電荷、電阻變化值、電容變化值等模擬信號，在利用計算機(jī)對其進(jìn)行處理之前必須對其進(jìn)行離散量化成數(shù)字信號。模擬信號到數(shù)字信號轉(zhuǎn)換的過程如下圖所示。模擬信號的采集機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷二、狀態(tài)特征的提?。〞r域分析）均值（一階矩）：描述信號的穩(wěn)定分量方差（二階中心矩）：描述信號的波動分量信號的時域波形偏斜度（三階矩）：反映信號中大幅值成分的影響機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷二、狀態(tài)特征的提?。〞r域分析）峭度（四階矩）：反映信號中大幅值成分的影響信號的概率表示：概率密度函數(shù)的物理意義信號的概率密度函數(shù)：機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷二、狀態(tài)特征的提?。〞r域分析）應(yīng)用：正常運(yùn)行狀態(tài)—機(jī)器噪聲是大量的、無序的、大小接近的隨機(jī)沖擊結(jié)果，有寬而均勻的頻譜。運(yùn)行不正常狀態(tài)—隨機(jī)噪聲將出現(xiàn)有規(guī)則、周期性的脈沖，其大小比隨機(jī)沖擊大的多。例如;機(jī)構(gòu)中軸承磨損間隙增大時，軸與軸蓋就會有碰擊現(xiàn)象。首先運(yùn)用自相關(guān)函數(shù)查找出隱藏的周期分量，進(jìn)而依靠其幅值和波動的頻率可以查找出機(jī)器的缺陷所在。圖C630型車床主軸箱噪聲的自相關(guān)函數(shù)機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷二、狀態(tài)特征的提?。〞r域分析）信號的互相關(guān)函數(shù)：描述兩個信號之間的相似程度或相關(guān)性性質(zhì)：1、互相關(guān)函數(shù)不一定是偶函數(shù)。2、當(dāng)時，互相關(guān)函數(shù)不一定是最大值。3、互相關(guān)函數(shù)具有反對稱性。重要規(guī)律：若互相關(guān)函數(shù)出現(xiàn)峰值，則表示兩個信號相似；若互相關(guān)函數(shù)幾乎處處為零，則表示兩個信號不相關(guān)。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷二、狀態(tài)特征的提?。〞r域分析）應(yīng)用一：相關(guān)測速機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷二、狀態(tài)特征的提取（時域分析）應(yīng)用二：故障定位機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷二、狀態(tài)特征的提?。〞r域分析）發(fā)動機(jī)與司機(jī)座的相關(guān)性較差，而后橋與司機(jī)座的互相關(guān)較大，可以認(rèn)為司機(jī)座的振動主要是由汽車后輪的振動引起的。應(yīng)用三：傳遞通道的相關(guān)測定機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷二、狀態(tài)特征的提?。〞r域分析）信號的幅值參數(shù)（2）平均幅值（3）均方幅值（4）峰值（1）方根幅值機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷二、狀態(tài)特征的提?。〞r域分析）（2）峰值指標(biāo)（3）脈沖指標(biāo)（4）裕度指標(biāo)信號的無量綱指標(biāo)=均方幅值/平均幅值=峰值/均方幅值=峰值/平均幅值=峰值/方根幅值（1）波形指標(biāo)機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷二、狀態(tài)特征的提取（時域分析）汽車后橋齒輪加速度信號的無量綱指標(biāo)

如圖所示是對28只汽車后橋齒輪在不同運(yùn)行狀態(tài)下振動的加速度信號經(jīng)過計算得到的無量綱指標(biāo)。由圖課件，波形指標(biāo)K的變化很小，沒有足夠的診斷能力；脈沖指標(biāo)I最好，可以作為齒輪運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)良診斷指標(biāo)。峰值指標(biāo)C比起脈沖指標(biāo)I要差一些。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷二、狀態(tài)特征的提?。l域分析）將時域信號轉(zhuǎn)換到頻域中去進(jìn)行分析，最普遍的方法就是通過快速傅立葉變換（FFT）進(jìn)行的

在機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中，一些零部件都有自己的特征頻率，我們把時域信號轉(zhuǎn)換到頻域中，查找對應(yīng)的特征頻率及其幅值的大小，就可以粗略判斷故障的部位和程度。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷二、狀態(tài)特征的提?。ㄆ渌治龇椒ǎ┎ǖ聢D：波德圖是反應(yīng)及其振幅和相位隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系曲線。如圖所示。圖中以轉(zhuǎn)速為橫坐標(biāo)，振幅和相位角為縱坐標(biāo)。這種圖形一般用跟蹤矢量濾波器在機(jī)器起動或停車階段測得。從波德圖上可以得到：（1）轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在各種轉(zhuǎn)速下的振幅和相位。（2）轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速。（3）轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的共振放大系數(shù)。（4）轉(zhuǎn)子振型。（5）系統(tǒng)的阻尼大小。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷二、狀態(tài)特征的提?。ㄆ渌治龇椒ǎ┠慰固貓D：奈奎斯特圖是把振幅與相位隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系用極坐標(biāo)的形式表示出來。如圖所示。圖中用一旋轉(zhuǎn)矢量的點代表轉(zhuǎn)子的軸心，該點在各轉(zhuǎn)速下所處位置的極半徑表示軸的徑向振幅，角度就是相位角。從奈奎斯特圖上可以得到比波德圖更多的信息，例如轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量的方位。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷瀑布圖：瀑布圖是三坐標(biāo)圖，x軸為振動頻率，y軸為轉(zhuǎn)速或者時間間隔，z軸為振動幅值。如圖所示。二、狀態(tài)特征的提?。ㄆ渌治龇椒ǎ┢俨紙D常用來表達(dá)機(jī)器振動在驟變過程或者啟動停車過程中各頻率成分的幅值變化，可以判斷機(jī)器的臨界轉(zhuǎn)速、振動原因以及系統(tǒng)的阻尼情況。例如，機(jī)器過臨界轉(zhuǎn)速、軸承發(fā)生油膜振蕩、零件磨損以及各種突然發(fā)生的亞異步振動等，均能在瀑布圖上獲得分析故障原因的有用信息。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷軸心軌跡：軸心軌跡的獲取是利用相互垂直的兩個非接觸式傳感器分別安置于轉(zhuǎn)子某一截面上，同時采集數(shù)據(jù)繪制而成。如圖所示。二、狀態(tài)特征的提?。ㄆ渌治龇椒ǎ┩ㄟ^分析軸心軌跡的運(yùn)動方向與轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)方向，可以確定轉(zhuǎn)軸的進(jìn)動方向（正進(jìn)動和反進(jìn)動）。軸心軌跡在故障診斷中可以用來確定轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速、空間振型曲線以及部分摩擦，如不對中、摩擦、油膜振蕩等。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷二、狀態(tài)特征的提?。ㄆ渌治龇椒ǎ┹S心位置：借助于相互垂直的兩個電渦流傳感器，監(jiān)測直流間隙電壓，就可得到轉(zhuǎn)子軸頸中心的徑向位置。如圖所示。通過軸心位置圖可判斷軸頸是否處于正常位置，對中好壞、軸承標(biāo)準(zhǔn)高是否正常、軸瓦有否變形等情況，從長時間軸心位置的趨勢可以觀察出軸承的磨損情況。軸心位置圖是指轉(zhuǎn)軸在沒有徑向振動情況下軸心相對于軸承中心的穩(wěn)態(tài)位置。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷二、狀態(tài)特征的提?。ㄆ渌治龇椒ǎ┶厔莘治觯黑厔莘治鍪前阉鶞y得的特征數(shù)據(jù)值和預(yù)報值按一定的時間順序排列起來進(jìn)行分析。如圖所示。這些特征數(shù)據(jù)可以是通頻振動、1倍頻振動、2倍頻振動、0.5倍頻振動、軸心位置等。時間序列可以按前后各次采樣、按小時、按天等。趨勢分析在故障診斷中起著重要的作用。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷三、機(jī)電設(shè)備故障診斷方法轉(zhuǎn)軸組件的故障診斷轉(zhuǎn)軸組件是機(jī)器中主要的裝配單元。它的振動類型可分為徑向振動、軸向振動和扭轉(zhuǎn)振動三類。其中徑向振動對機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的影響最大，成了振動監(jiān)測的主要對象?；剞D(zhuǎn)機(jī)械中的振動可分為兩種形式，其一是同步振動，又稱為強(qiáng)迫振動，主要由轉(zhuǎn)子的不平衡、聯(lián)軸器的不對中、安裝不良等引起的。其振動頻率為轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)頻率及其倍頻；振動的幅值在轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速前隨著轉(zhuǎn)速的增加而增大；超過臨界轉(zhuǎn)速，則隨轉(zhuǎn)速的增加而減小。對轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡處理，可以有效減輕和抑制這種振動。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷三、機(jī)電設(shè)備故障診斷方法轉(zhuǎn)軸組件的故障診斷另一種振動的形式是亞同步振動，又稱自激振動。其振動頻率低于轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)頻率。這種振動常常在某個轉(zhuǎn)速下突然發(fā)生，具有極大的危害性。常見的亞同步振動有油膜渦動、油膜振蕩。（1）油膜渦動：油膜渦動的頻率約為轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)頻率的一般，常稱為半速渦動或半頻渦動。（2）油膜振蕩：隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加，油膜渦動頻率也增加，兩者保持一個近乎不變的恒定比，約為50％。但當(dāng)轉(zhuǎn)速約為轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速的2倍的時候，隨著轉(zhuǎn)速增加，渦動頻率將保持不變，等于轉(zhuǎn)子的一階臨界回轉(zhuǎn)頻率，轉(zhuǎn)子出現(xiàn)強(qiáng)烈的振動現(xiàn)象，稱為油膜振蕩。為鋼球數(shù)；為鋼球直徑；為滾道節(jié)徑；為接觸角；為回轉(zhuǎn)頻率。滾動軸承的常見故障主要有：磨損、疲勞（點蝕、剝落）、塑性變形、腐蝕以及斷裂、膠合等 其他失效形式。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷三、機(jī)電設(shè)備故障診斷方法滾動軸承的故障診斷軸承的特征頻率計算公式：（1）內(nèi)圈剝落：（2）外圈剝落：（3）鋼球剝落：（4）內(nèi)滾道不圓：（5）保持架不平衡：機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷三、機(jī)電設(shè)備故障診斷方法滾動軸承的故障診斷滾動軸承常用分析方法：帶通濾波法共振解調(diào)法——包絡(luò)譜脈沖沖擊法SPM頻譜分析法油樣分析（鐵譜、光譜、磁塞）軸承溫度：如高速機(jī)車的軸溫監(jiān)測機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷三、機(jī)電設(shè)備故障診斷方法滾動軸承的故障診斷右圖為某外圈有剝落206軸承振動信號的頻譜和包絡(luò)譜圖。7500Hz附近為測試棒引起的高頻固有振動。以15200Hz為中心頻率，以帶寬3200Hz進(jìn)行包絡(luò)分析得到下圖。其上408Hz、816Hz譜線非常明顯，這分別是外圈故障特征頻率的一倍頻和二倍頻。在三倍頻1224Hz處也有譜峰存在，但不明顯。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷三、機(jī)電設(shè)備故障診斷方法齒輪箱的故障診斷齒輪箱常見故障斷裂：41%疲勞（點蝕、剝落）：31%齒面劃痕：10%磨損：10%其他：如塑變、腐化：8%1、嚙合頻率及其高次諧波2、磨損時諧波較基頻幅值增加快3、由調(diào)制效應(yīng)產(chǎn)生的邊頻帶（除磨損外）4、寄生成分：加工分度誤差引起，載荷大寄生力大齒輪箱故障信號特征：機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷三、機(jī)電設(shè)備故障診斷方法齒輪箱的故障診斷1、嚙合頻率及其高次諧波

齒輪在嚙合過程中載荷的分配是變化的，載荷的變化會引起齒輪剛性的變化，從而引起齒輪的振動，這種振動通常稱為嚙合振動。該振動在頻譜圖上會出現(xiàn)嚙合頻率及其高次諧波。均勻磨損后嚙合頻率及其高次諧波振動分量的幅值都會上升，但基頻增長較慢，而高次諧波分量的增長比基頻快。齒輪傳動的振動波形及其頻頻2、由調(diào)制效應(yīng)產(chǎn)生的邊頻帶

在一對齒輪嚙合過程中，其嚙合頻率及其高次諧波可以看作一個高頻振蕩（載波），而那些在每周呈現(xiàn)出一次或二次的振動信號，如齒面上的點蝕、剝落后引起的振動信號（故障信號）可視為緩變信號（調(diào)制信號）。兩種信號同時出現(xiàn)時，就會產(chǎn)生調(diào)制效應(yīng)。在頻譜圖中，兩譜線間的間隔就是調(diào)制信號的頻率，這是非常有價值的診斷信號。找出調(diào)制信號的頻率，就可判斷其相應(yīng)的故障。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷三、機(jī)電設(shè)備故障診斷方法齒輪箱的故障診斷幅值調(diào)制過程3、寄生成分（鬼線）機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷三、機(jī)電設(shè)備故障診斷方法齒輪箱的故障診斷

鬼線是頻譜圖上的一個頻率分量，其產(chǎn)生的原因為加工過程給一個齒輪帶來的周期性缺陷，缺陷來源于分度渦輪、蝸桿及齒輪的誤差。鬼線是由一定的幾何誤差產(chǎn)生的，載荷改變對其影響很小。磨損使鬼線分量幅值減小，卻使其嚙合頻率下的幅值增大。齒輪箱的故障診斷(頻譜細(xì)化法)機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷三、機(jī)電設(shè)備故障診斷方法

頻譜細(xì)化分析是近幾年發(fā)展起來的一項信號處理的新技術(shù)。能夠以指定的、足夠高的頻率，分析頻率軸上任一窄帶信號的頻譜結(jié)構(gòu)，獲得更高的頻率分辨率。右圖是某齒輪箱振動加速度信號。細(xì)化后發(fā)現(xiàn)嚙合頻率2252Hz附近調(diào)制了大量的低速軸的轉(zhuǎn)頻譜線，判斷齒輪存在嚴(yán)重磨損或斷齒。停機(jī)檢修斷定診斷是正確的。某齒輪箱振動加速度信號波形、頻譜及其細(xì)化譜齒輪箱的故障診斷(倒頻譜分析)機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷三、機(jī)電設(shè)備故障診斷方法

倒頻譜分析能區(qū)別出因調(diào)制而引起的功率譜中的周期分量，診斷出調(diào)制源。倒譜將信號變換到一個新的時間域－倒頻域。倒頻譜能將原來譜圖上成簇的邊頻帶譜線簡化為單根譜線，以便觀察。從而可是別處復(fù)雜頻譜圖上的周期結(jié)構(gòu)，分離和提取出密集信號中的周期成分。這對于具有周期成分及度成分邊頻帶等復(fù)雜信號的識別尤為有效。倒頻譜的基本步驟齒輪箱的故障診斷(倒頻譜分析)機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷三、機(jī)電設(shè)備故障診斷方法

右上圖是某齒輪箱的時域波形，中圖是其倒頻譜圖，下圖為低頻信號擴(kuò)展后的頻譜圖。圖中可以清楚地看到主要特征頻率對應(yīng)地時域點，如5軸和6軸嚙合頻率3.695Hz對應(yīng)地269.87ms。可以判斷這兩軸的嚙合齒輪之間出現(xiàn)了均勻磨損。同時還可看到點擊的轉(zhuǎn)動頻率16.93Hz及其2倍頻33.77Hz出幅值較大，由此可以判斷蹲在電機(jī)轉(zhuǎn)子初始不平衡和不對中現(xiàn)象。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷四、在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)（系統(tǒng)方案）上海吳中泵站水泵單機(jī)組在線監(jiān)測機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷四、在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)（硬件方案）工控計算機(jī)A/D變換器采樣保持抗混濾波增益控制調(diào)理器預(yù)處理器數(shù)據(jù)采集器ICP集成壓電傳感器機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷四、在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)（軟件功能）數(shù)據(jù)庫管理模塊設(shè)置巡檢路徑數(shù)據(jù)回放

數(shù)據(jù)庫建立主控模塊信號分析模塊軸承數(shù)據(jù)庫設(shè)備檔案庫報表管理動態(tài)報警門限數(shù)字濾波零均值處理時域統(tǒng)計頻域分析故障診斷模塊狀態(tài)監(jiān)測與預(yù)測

特征量提取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法線性回歸預(yù)測模型時間序列預(yù)測模型灰色預(yù)測模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型原始數(shù)據(jù)管理去除趨勢項非線性回歸預(yù)測模型

時頻/小波分析軸心軌跡特征頻率計算軸心軌跡加窗處理趨勢提取機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷四、在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)（系統(tǒng)特色）采用高性能ICP傳感器精度好，抗干擾性能強(qiáng)。抗混濾波、程控增益等信號調(diào)理單元，保證信號的正確、可靠采集。實時連續(xù)大樣本采集，保證信號不丟點。在線連續(xù)監(jiān)測，便于突發(fā)故障檢測自動數(shù)據(jù)存儲，便于精密分析。16種參數(shù)報警、頻帶窄帶多級報警。強(qiáng)大的軸承數(shù)據(jù)庫功能。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化實時監(jiān)測。時、頻域、小波、倒譜等強(qiáng)大信號分析功能。參數(shù)報警返回窄帶報警返回軸承數(shù)據(jù)庫返回遠(yuǎn)程在線監(jiān)測返回頻譜分析返回

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下一頁在線監(jiān)測實施效果返回

下一頁遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析與管理返回

下一頁現(xiàn)場監(jiān)測圖1返回

下一頁現(xiàn)場監(jiān)測圖2返回

下一頁現(xiàn)場監(jiān)測圖3返回

下一頁現(xiàn)場監(jiān)測圖4返回機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷五、相關(guān)研究成果車輛故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測車輛變速箱和發(fā)動機(jī)的振動診斷技術(shù)是對機(jī)械振動信號進(jìn)行采集，然后采用各種分析方法和智能診斷與狀態(tài)預(yù)測技術(shù)，判斷故障源及故障程度，預(yù)測設(shè)備狀態(tài)的趨勢，從而進(jìn)行有針對性地維修和保養(yǎng)。機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷五、相關(guān)研究成果便攜式故障診斷分析儀TD2000系列便攜式故障診斷分析儀采用高性能計算機(jī)和高速數(shù)據(jù)采集卡，具有抗振性好、抗干擾能力強(qiáng)、攜帶方便等優(yōu)點，特別應(yīng)用于野外作業(yè)及惡劣工況條件下進(jìn)行故障診斷與狀態(tài)分析。

機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷五、相關(guān)研究成果嵌入式便攜故障診斷分析儀嵌入式便攜故障診斷與預(yù)測維修系統(tǒng)是由天津大學(xué)機(jī)電科技中心開發(fā)的，該系統(tǒng)提供了一整套應(yīng)用于關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與預(yù)測維修的集成解決方案。系統(tǒng)可以實現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的在線采集、故障診斷、狀態(tài)預(yù)測，并與工廠的設(shè)備管理系統(tǒng)無縫集成，從而充分滿足關(guān)鍵設(shè)備的巡檢、點檢的需要。

機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷五、相關(guān)研究成果便攜式故障診斷分析儀基于筆記本和USB接口的TD2000B型故障診斷分析儀具有熱插拔、攜帶方便、不需外界電源供電、便于維修等優(yōu)點，強(qiáng)大的軟件功能使得該系統(tǒng)可滿足各種工況下的設(shè)備監(jiān)測與故