南陽(yáng)理工學(xué)院機(jī)王林鴻械故障診斷技術(shù)

機(jī)械故障診斷技術(shù)主講:王林鴻教授、博士機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院第一章緒論人有生老病死自然規(guī)律和人的生命周期；機(jī)械設(shè)備有各種狀態(tài)（perfect、defect、default、breakdown）和產(chǎn)品的生命周期；機(jī)械故障危害：降低效率——停產(chǎn)——損壞設(shè)備——機(jī)毀人亡；機(jī)械故障診斷類(lèi)比于醫(yī)療診斷，是一門(mén)新興的學(xué)科領(lǐng)域；故障診斷的目的：性能指標(biāo)保持完好（預(yù)防為主）；故障設(shè)備恢復(fù)性能（既病防變）。設(shè)備故障診斷的概念2What?1Why?3How?什么是設(shè)備故障診斷為什么要進(jìn)行設(shè)備故障診斷如何進(jìn)行設(shè)備故障診斷為什么要進(jìn)行故障診斷設(shè)備的一生規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造（前半生）安裝、使用、維修、改造、更新、報(bào)廢（后半生）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理者來(lái)說(shuō)，使用和維修階段是最重要的階段、經(jīng)歷時(shí)間最長(zhǎng)的階段、設(shè)備充分發(fā)揮其功能和創(chuàng)造財(cái)富的階段。設(shè)備的故障會(huì)直接影響到設(shè)備的使用和維修，甚至?xí)斐删薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的安全問(wèn)題為什么要進(jìn)行故障診斷

2005年1月19日22點(diǎn)20分，某鋼鐵廠粗軋機(jī)齒輪箱軸承損毀，整條生產(chǎn)線被迫停機(jī)，事故檢修共用了48小時(shí)。軸承保持架斷&軸承內(nèi)圈破裂軸承嚴(yán)重?fù)p壞直接經(jīng)濟(jì)損失3000多萬(wàn)！為什么要進(jìn)行故障診斷在航天、化工、核電等領(lǐng)域中，一些設(shè)備故障如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除，會(huì)釀成重大災(zāi)難事故導(dǎo)致巨大經(jīng)濟(jì)損失威脅社會(huì)公共安全造成嚴(yán)重政治影響緒論

設(shè)備故障診斷的概念為什么要進(jìn)行故障診斷

1986年美國(guó)“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)失事，2003年美國(guó)“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)失事，航天飛機(jī)直接經(jīng)濟(jì)損失24億美元，飛機(jī)上所有的航天員全部罹難。為什么要進(jìn)行故障診斷

1985年12月，印度博帕爾市農(nóng)藥廠發(fā)生異氰酸甲酯毒氣泄漏事故，造成2000多人死亡，20多萬(wàn)人受害為什么要進(jìn)行故障診斷實(shí)例3

1979年3月29日，美國(guó)三里島核電站設(shè)備發(fā)生故障，放射性物質(zhì)釋放，不僅造成幾十億美元的經(jīng)濟(jì)損失，而且核輻射極大危害當(dāng)?shù)鼐用竦纳眢w健康。為什么要進(jìn)行故障診斷①

可以早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)防，保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，減少經(jīng)濟(jì)損失，防止安全事故發(fā)生。②

掌握設(shè)備過(guò)去和現(xiàn)在的運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測(cè)設(shè)備未來(lái)的工作狀態(tài)，可以為設(shè)備管理和維修決策提供技術(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用長(zhǎng)期運(yùn)行中，設(shè)備故障難以避免及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常和故障，盡早采取防治措施設(shè)備故障診斷的概念2What?1Why?3How?什么是設(shè)備故障診斷為什么要進(jìn)行設(shè)備故障診斷如何進(jìn)行設(shè)備故障診斷保障設(shè)備安全什么是設(shè)備故障診斷醫(yī)生工程師機(jī)器人看病設(shè)備故障診斷的思想來(lái)源于醫(yī)學(xué)診斷什么是設(shè)備故障診斷醫(yī)學(xué)診斷方法設(shè)備故障診斷方法聽(tīng)、摸、看、聞?wù)駝?dòng)與噪聲監(jiān)測(cè)溫度測(cè)量油液分析應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量無(wú)損檢測(cè)技術(shù)（裂紋）望、聞、問(wèn)、切聽(tīng)心音、做心電圖量體溫驗(yàn)血驗(yàn)?zāi)蛄垦獕篨射線、超聲檢查問(wèn)病史查閱設(shè)備檔案資料什么是設(shè)備故障診斷設(shè)備故障診斷是一種在設(shè)備運(yùn)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工作正常，發(fā)現(xiàn)早期故障及其原因，并能預(yù)報(bào)故障發(fā)展趨勢(shì)的技術(shù)。簡(jiǎn)而言之：設(shè)備故障診斷就是給機(jī)器看病的技術(shù)設(shè)備故障診斷的概念2What?1Why?3How?什么是設(shè)備故障診斷為什么要進(jìn)行設(shè)備故障診斷如何進(jìn)行設(shè)備故障診斷保障設(shè)備安全給機(jī)器看病如何進(jìn)行設(shè)備故障診斷三個(gè)階段狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析診斷決策處理信號(hào)采集、數(shù)據(jù)顯示設(shè)備傳感器分析處理、狀態(tài)識(shí)別故障診斷、決策治理防治監(jiān)護(hù)運(yùn)行停機(jī)檢修參考圖譜狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析診斷決策處理巡回監(jiān)測(cè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的過(guò)程圖示如何進(jìn)行設(shè)備故障診斷狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器（物理信號(hào)→電壓信號(hào)）信號(hào)調(diào)理（功放、濾波）數(shù)據(jù)采集/存儲(chǔ)（A/D采樣）狀態(tài)數(shù)據(jù)顯示電機(jī)軸承座壓縮機(jī)傳感器如何進(jìn)行設(shè)備故障診斷分析診斷狀態(tài)信號(hào)分析設(shè)備故障判斷與定位設(shè)備狀態(tài)預(yù)測(cè)報(bào)警值危險(xiǎn)值停機(jī)日期報(bào)警日期頻譜圖趨勢(shì)預(yù)測(cè)圖如何進(jìn)行設(shè)備故障診斷決策處理在確保安全的前提下，將不采用故障診斷技術(shù)時(shí)的立即停機(jī)檢修，轉(zhuǎn)化為采用故障診斷技術(shù)后的維持運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行周期巡回監(jiān)測(cè)監(jiān)護(hù)運(yùn)行停機(jī)檢修設(shè)備管理與維修策略故障診繼斷的理訓(xùn)論基礎(chǔ)復(fù)：能量卷耗散原授理故障診弊斷是建形立在能愚量耗散膛原理基起礎(chǔ)上的雙。所有設(shè)揮備的作壺用都是察能量轉(zhuǎn)志換與傳孤遞，設(shè)貞備狀態(tài)竊愈好，屠轉(zhuǎn)換與濾傳遞過(guò)俯程中的幫附加能邊量損耗弊愈?。o(wú)是生餐非）。因此，監(jiān)測(cè)附沸加能量爬損耗的繭變化，料可以了仙解設(shè)備磨劣化程蹄度（凈扯那稠些沒(méi)用的診）。1.1設(shè)備的壽丈命及劣化顧曲線1.浴盆曲孩線浴盆曲線商：即機(jī)械糕設(shè)備劣化字進(jìn)程規(guī)律罪曲線。由虛于類(lèi)似浴航盆的剖面策線，故稱(chēng)榴為浴盆曲榨線。（人的沃一生的絞疾病分但布規(guī)律批又何嘗句不是一港個(gè)浴盆楚曲線呢筒？！）設(shè)備的壽序命曲線（薄浴盆曲線叢）Ⅰ——磨禮合期Ⅱ——鑰正常使僑用期Ⅲ——屠耗損期故障率%ⅠⅡⅢ圖1—1浴盆曲線早期失效偶然失效耗損失效浴盆曲報(bào)線中的挑三個(gè)階孝段Ⅰ—磨合挽期，表示事新機(jī)器的熱磨合階段懸，這時(shí)故瞞障率較高（幼兒期）。早期失蠅效：原懇因如裝浸配誤差杠、加工宗誤差、袍材料缺仰陷、設(shè)復(fù)計(jì)誤差趨等。Ⅱ—正常釘使用期，騙表示機(jī)器副經(jīng)磨合后鄰處于穩(wěn)定脹階段，這葵時(shí)故障率判最低（青壯年妹期）。偶然失須效：原擔(dān)因如操鎖作失誤旺、塵土掠污染、旬維護(hù)不癥當(dāng)?shù)取＂蟆膿p主期，表示壟機(jī)器由于懇磨損、疲勞、腐蝕已處脾于老年階膏段，因此淺故障率又描逐步升高（老年期垂）。耗損失漏效：原糠因如疲農(nóng)勞斷裂封、老化朵、點(diǎn)蝕滲等。2.原設(shè)備的升劣化曲傭線綠區(qū)(G粘)——包圈括浴盆曲濕線的正常漿使用階段冒，即故障克率最低的惰階段。機(jī)穩(wěn)器處良好情狀態(tài)。黃區(qū)(殿Y)—霧—包括介浴盆曲頌線Ⅲ區(qū)虛的初始聽(tīng)階段，雖故障率恩已有抬洲高的趨飲勢(shì)。機(jī)地器處警旺戒狀態(tài)遇。紅區(qū)(特R)—毛—包括砍浴盆曲昆線Ⅲ區(qū)比故障率熄已大幅霉度上升犁的階段捐。機(jī)器橫處嚴(yán)重飾或危險(xiǎn)冬狀態(tài)。GYR圖1-2劣化曲線取浴盆構(gòu)曲線中爺后兩階疾段，第Ⅱ階段（朝正常使蘋(píng)用期）鈔和第Ⅲ階段（耗爛損期）作而為劣化曲寒線。如下父圖：1.2故障診斷您的內(nèi)容1）運(yùn)井行狀態(tài)獲的監(jiān)測(cè)珍——判健斷設(shè)備熊是否運(yùn)娘行正常；——判斷2）設(shè)備攔運(yùn)行狀態(tài)綢的趨勢(shì)預(yù)頃報(bào)——對(duì)禽設(shè)備運(yùn)行帶狀態(tài)的發(fā)項(xiàng)展趨勢(shì)進(jìn)跑行預(yù)測(cè)；——預(yù)測(cè)3）故障難類(lèi)型、程柔度、部位識(shí)、原因的躁確定——確診1.3故障診斷既的基本方柔法按診斷難易唱程度分類(lèi)：1)簡(jiǎn)易診斷氏法；2)精密診容斷法。按機(jī)械故心障診斷的既測(cè)試手段宗來(lái)分類(lèi)：3)直接觀暢察法、4)振動(dòng)噪枯聲測(cè)定法、5)無(wú)損檢測(cè)穿法、6)磨損物測(cè)浴定法、7)機(jī)器性能受參數(shù)測(cè)定珠法。比較有功效比較勻成熟的劇是本門(mén)細(xì)課程側(cè)禿重的振洪動(dòng)噪聲歐測(cè)定法備。簡(jiǎn)易診榴斷和精驅(qū)密診斷狀態(tài)監(jiān)測(cè)派（簡(jiǎn)易診捎斷）內(nèi)容：識(shí)別有季無(wú)故障明確故障喝嚴(yán)重程度作出故障塘趨勢(shì)分析由設(shè)備斯維修人筐員在現(xiàn)男場(chǎng)進(jìn)行故障診圈斷（精脖密診斷練）內(nèi)容：確定故障劣部位確定故障乓原因提出維修使建議由設(shè)備育診斷人糖員在現(xiàn)竹場(chǎng)或中嘆心進(jìn)行國(guó)內(nèi)外發(fā)偏展情況國(guó)外情況美國(guó)最早汁（196稻1，阿波產(chǎn)羅號(hào)航禁天飛機(jī)春失事）日本、謎英國(guó)、莫瑞典、英挪威、戒丹麥等舟緊隨其沿后1967年4月，召開(kāi)魯美國(guó)機(jī)械福故障預(yù)防竊小組(MF奴PG)成立大會(huì)美國(guó)飛行挽器數(shù)據(jù)綜墾合系統(tǒng)(AI擴(kuò)DS)的研制葡（B74條7）日本于1971年提出我了“TPM樂(lè)”全員生視產(chǎn)維修國(guó)內(nèi)外發(fā)嘆展情況國(guó)內(nèi)情況1979年以前委，一些蘿大專(zhuān)院綁校和科蹦研單位林開(kāi)始理適論研究1979年到198辱3年，從飯初步認(rèn)惜識(shí)進(jìn)入缺到初步鳥(niǎo)實(shí)踐階壯段198寬4年7月在北救京成立既中國(guó)設(shè)煙備管理交協(xié)會(huì)198甜5年11月在上海沈召開(kāi)了設(shè)喬備診斷技汽術(shù)應(yīng)用推巷廣會(huì)議198溝6年6月在沈陽(yáng)蜜召開(kāi)第一啞屆中國(guó)機(jī)著械設(shè)備診毅斷技術(shù)學(xué)彈會(huì)年會(huì)目前石化償、冶金、拋電力等行神業(yè)都有相姓應(yīng)的診斷短中心冶金企業(yè)即的主要大祝廠都有專(zhuān)朵門(mén)的診斷揭部門(mén)，如執(zhí)武鋼、鞍跑鋼、寶鋼傘、馬鋼等國(guó)內(nèi)外發(fā)汽展情況在各行熟業(yè)中的俗應(yīng)用航空航天隊(duì)領(lǐng)域交通行呼業(yè)冶金行醒業(yè)石化行路業(yè)核反應(yīng)堆電力部仰門(mén)國(guó)內(nèi)外智發(fā)展情滔況總體發(fā)林展趨勢(shì)診斷對(duì)象渡多樣化診斷技避術(shù)多元芒化故障診斷央實(shí)時(shí)化診斷方法您智能化診斷系統(tǒng)諷網(wǎng)絡(luò)化診斷系惱統(tǒng)數(shù)據(jù)廉庫(kù)化診斷技術(shù)豎實(shí)用化MALMOVISYS-2S'tellDiagnosticALBYMSCAALXBYMAMPV-BGALBYMSCAALBYMSCAALBYMSCAALBYMSCAPV-BGALBYMSCA故障診詳斷與狀泰態(tài)監(jiān)測(cè)狀態(tài)監(jiān)闖測(cè)通過(guò)監(jiān)視奏和測(cè)量設(shè)攜備的運(yùn)行籃狀態(tài)信息鈴和特征參蠅數(shù)，并根為據(jù)測(cè)定值宰與規(guī)定的遲正常值來(lái)朋做比較，蒙從而判斷革設(shè)備的工踐作狀態(tài)是鑼否正常故障診條斷不僅要?dú)z查出俯設(shè)備是排否正常沃，還要歌對(duì)設(shè)備村發(fā)生故雹障的部益位、產(chǎn)恨生故障榮的原因墻、故障幼的性質(zhì)啦和程度掏給出深廉入的分園析和判妄斷。二者的關(guān)泥系監(jiān)測(cè)是幕手段，報(bào)診斷是笑目的監(jiān)測(cè)是診隸斷的前提籃，診斷是恭監(jiān)測(cè)的最胞終結(jié)果故障診釋斷與設(shè)頸備維修設(shè)備維修到方式的變齊革事后維壺修(Bre改akdo西wnM淹aint桌enan評(píng)ce,地BM)第二次世級(jí)界大戰(zhàn)之付前也稱(chēng)被動(dòng)遠(yuǎn)維修，那工時(shí)的機(jī)器棕小、簡(jiǎn)單祖、易修，旦損失也不自大（我國(guó)絮解放前就蠢是這種狀權(quán)況）計(jì)劃維修(Tim叨eBa層sed奇Main防tena跡nce,西TBM飲)也稱(chēng)定淺期維修蜜，第二春次世界鐮大戰(zhàn)之櫻后預(yù)知維修(Pre下dict物ive瞎Main篇tena史nce,魄PM)國(guó)際上20世紀(jì)60年代中巷期開(kāi)始走，我國(guó)80年代才貨開(kāi)始。20世紀(jì)90年開(kāi)始，慣以可靠性涉為中心的密維修(Re抬lia令bil句ity明Ce獲nte何red丸Ma販int恢ena稠nce御,R輝CM)我國(guó)目否前情況：以設(shè)備雄技術(shù)狀態(tài)布為基礎(chǔ)與逼計(jì)劃修理猴相結(jié)合的權(quán)預(yù)防維修樸計(jì)劃制度事后維修定義設(shè)備運(yùn)翼行到壞用了才進(jìn)婆行修理萬(wàn)。優(yōu)點(diǎn)：不需要燙安排計(jì)尚劃；對(duì)一些設(shè)置備，更換跌比修理更磨便宜。缺點(diǎn)：意外停機(jī)扣引起生產(chǎn)帥損失；災(zāi)難性蛋的設(shè)備求事故；庫(kù)存?zhèn)浼劳顿Y多；引起設(shè)呈備的二喇次損壞軍。計(jì)劃維壁修定義按預(yù)定抗的時(shí)間困間隔或咐檢修周刑期對(duì)設(shè)嚷備做維骨修、調(diào)秘整和更膜換備件優(yōu)點(diǎn)：機(jī)器運(yùn)行桶壽命相對(duì)挑較長(zhǎng)減少意擋外停機(jī)備件庫(kù)存續(xù)較少缺點(diǎn)：不能防殊止計(jì)劃斯之外的恰突發(fā)事秤故過(guò)剩維修示導(dǎo)致維修企費(fèi)用增加過(guò)剩維山修引起獅人為維緣瑞修故障不足維向修引起古設(shè)備二條次損壞瑞典SKF公司軸承睜實(shí)驗(yàn)預(yù)知維修定義：有計(jì)劃惑地對(duì)設(shè)循備做檢握查和測(cè)木試，以裁確定其傘健康狀負(fù)況直，決定歡維修時(shí)建間。主動(dòng)維修巧、精確維徒修優(yōu)點(diǎn)：減少非計(jì)農(nóng)劃停機(jī)損笑失延長(zhǎng)維全修時(shí)間蹦間隔大大減艙少庫(kù)存綱備件減少維修免費(fèi)用過(guò)剩維箏修減到量最少缺點(diǎn)：需要初習(xí)始投資需要學(xué)習(xí)磁培訓(xùn)不同制度限的維修成曠本的比較大型鋼導(dǎo)鐵企業(yè)維修費(fèi)膊用花了收多少？美國(guó)1980年稅收總桃額$75敗00億，維修弟費(fèi)為$24而60億,估計(jì)其辦中過(guò)剩畢維修費(fèi)故為$75惑0億。我國(guó)1987年國(guó)營(yíng)工愚交企業(yè)40萬(wàn)個(gè)，固循定資產(chǎn)￥700漆0億,維修費(fèi)約石為固定資巖產(chǎn)的3～5％。我國(guó)2002年規(guī)模抬以上企全業(yè)共有掃固定資吼產(chǎn)￥880更0萬(wàn)億，鴨維修費(fèi)掌有多少你？能節(jié)里省多少旋？規(guī)模以上勤企業(yè)是指鋪全部國(guó)有賽企業(yè)及年訪產(chǎn)品銷(xiāo)售憐收入500萬(wàn)元以上貓的非國(guó)有虧工業(yè)企業(yè)鼓。停產(chǎn)一多天的損跪失有多室大？300老MW發(fā)電機(jī)組住損失馳電720萬(wàn)kWh，約￥144萬(wàn)元30萬(wàn)噸化所肥裝置啊損失化片肥100荒0t，情約￥150萬(wàn)元三峽2號(hào)水輪有機(jī)組700M約W停機(jī)4小時(shí)損失柜￥400萬(wàn)元中石化詠每年設(shè)皆備停機(jī)絡(luò)損失：19億元/年先進(jìn)維摸修制度妄的作用保證機(jī)器心精度，提浸高產(chǎn)品質(zhì)動(dòng)量減少意外豬停車(chē)引起約的生產(chǎn)損婚失防止燃事故，杜芽絕災(zāi)難性狹故障減少末維修時(shí)間財(cái)和維修費(fèi)炸用（人力羊和財(cái)力）改周善環(huán)境遲，改善缺企業(yè)形詞象投資獲礙得最大爬和最長(zhǎng)響遠(yuǎn)的回偷報(bào)主要研究邀內(nèi)容當(dāng)前故申障診斷鳥(niǎo)技術(shù)的臥研究?jī)?nèi)魂容主要乳集中在項(xiàng)：故障機(jī)縮慧理的研使究揭示故障探的形成發(fā)鼠展的規(guī)律主要通乓過(guò)構(gòu)建槐系統(tǒng)的撿物理仿截真模型探再加實(shí)指驗(yàn)驗(yàn)證信號(hào)處