故障诊断技术课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,机械故障诊断技术,主讲,:,王林鸿教授、博士,机械与汽车工程学院,机械故障诊断技术主讲:王林鸿教授、博士,第一章 绪论,人有生老病死自然规律和人的生命周期；,机械设备有各种状态（,perfect,、,defect,、,default,、,break down,）和产品的生命周期；,机械故障危害：降低效率,停产,损坏设备,机毁人亡；,机械故障诊断类比于医疗诊断，是一门新兴的学科领域；,故障诊断的目的：性能指标保持完好（预防为主）；故障设备恢复性能（既病防变）。,第一章 绪论人有生老病死自然规律和人的生命周期；,设备故障诊断的概念,2 What?,1 Why?,3 How?,什么是设备故障诊断,为什么要进行设备故障诊断,如何进行设备故障诊断,设备故障诊断的概念2 What?1 Why?3,为什么要进行故障诊断,设备的一生,规划、设计、制造,（前半生）,安装、使用、维修、改造、更新、报废,（后半生）,对现场设备管理者来说，使用和维修阶段是最重要的阶段、经历时间最长的阶段、设备充分发挥其功能和创造财富的阶段。,设备的故障会直接影响到设备的使用和维修，甚至会造成巨大的经济损失和严重的安全问题,为什么要进行故障诊断设备的一生,为什么要进行故障诊断,2005,年,1,月,19,日,22,点,20,分，某钢铁厂粗轧机齿轮箱轴承损毁，整条生产线被迫停机，事故检修共用了,48,小时。,轴承保持架断,&,轴承内圈破裂,轴承严重损坏,直接经济损失,3000,多万！,为什么要进行故障诊断 2005年1月19日22点2,为什么要进行故障诊断,在航天、化工、核电等领域中，一些设备故障如果不能及时发现和排除，会酿成重大灾难事故,导致巨大经济损失,威胁社会公共安全,造成严重政治影响,绪论设备故障诊断的概念,为什么要进行故障诊断在航天、化工、核电等领域中，一些设备故障,为什么要进行故障诊断,1986,年美国“挑战者”号航天飞机失事，,2003,年美国“哥伦比亚”号航天飞机失事，航天飞机直接经济损失,24,亿美元,，飞机上所有的,航天员全部罹难,。,为什么要进行故障诊断 1986年美国“挑战者”号航天飞,为什么要进行故障诊断,1985,年,12,月，印度博帕尔市农药厂发生异氰酸甲酯,毒气泄漏,事故，造成,2000,多人死亡，,20,多万人受害,为什么要进行故障诊断 1985年12月，印度博帕尔市农,为什么要进行故障诊断,实例,3,1979,年,3,月,29,日，美国三里岛,核电站,设备发生故障，放射性物质释放，不仅造成,几十亿美元,的经济损失，而且核辐射极大,危害,当地居民的,身体健康。,为什么要进行故障诊断实例 3 1979年3月29日，美,为什么要进行故障诊断,可以,早发现、早预防，,保证生产正常运行，减少经济损失，防止安全事故发生。,掌握设备,过去和现在的,运行状态，,预测设备未来,的工作状态，可以为设备管理和维修决策提供技术根据,设计、制造、安装、使用,长期运行中，设备故障难以避免,及时发现设备的异常和故障，尽早采取防治措施,为什么要进行故障诊断 可以早发现、早预防，保证生产正常运行,设备故障诊断的概念,2 What?,1 Why?,3 How?,什么是设备故障诊断,为什么要进行设备故障诊断,如何进行设备故障诊断,保障设备安全,设备故障诊断的概念2 What?1 Why?3,什么是设备故障诊断,医生,工程师,机器,人,看病,设备故障诊断的思想来源于医学诊断,什么是设备故障诊断医生工程师机器人看病设备故障诊断的思想来源,什么是设备故障诊断,医学诊断方法,设备故障诊断方法,听、摸、看、闻,振动与噪声监测,温度测量,油液分析,应力应变测量,无损检测技术（裂纹）,望、闻、问、切,听心音、做心电图,量体温,验血验尿,量血压,X,射线、超声检查,问病史,查阅设备档案资料,什么是设备故障诊断医学诊断方法设备故障诊断方法听、摸、看、闻,什么是设备故障诊断,设备故障诊断是一种在,设备运行中,或在,基本不拆卸,的情况下，,了解和掌握,设备工作,状态,，确定设备的整体或局部是否工作正常，发现,早期故障,及其原因，并能,预报,故障发展趋势的技术。,简而言之：,设备故障诊断就是给机器看病的技术,什么是设备故障诊断,设备故障诊断的概念,2 What?,1 Why?,3 How?,什么是设备故障诊断,为什么要进行设备故障诊断,如何进行设备故障诊断,保障设备安全,给机器看病,设备故障诊断的概念2 What?1 Why?3,如何进行设备故障诊断,三个阶段,状态监测,分析诊断,决策处理,信号采集、数据显示,设 备,传感器,分析处理、状态识别,故障诊断、决策,治 理 防 治,监护运行,停机检修,参考图谱,状态监测,分析诊断,决策处理,巡回监测,如何进行设备故障诊断三个阶段信号采集、数据显示设 备传感,状态监测和故障诊断的过程图示,状态监测和故障诊断的过程图示,如何进行设备故障诊断,状态监测,传感器（物理信号,电压信号）,信号调理（功放、滤波）,数据采集,/,存储（,A/D,采样）,状态数据显示,电机,轴承座,压缩机,传感器,如何进行设备故障诊断状态监测电机轴承座压缩机传感器,如何进行设备故障诊断,分析诊断,状态信号分析,设备故障判断与定位,设备状态预测,报警值,危险值,停机日期,报警日期,频谱图,趋势预测图,如何进行设备故障诊断分析诊断报警值危险值停机日期报警日期频谱,如何进行设备故障诊断,决策处理,在确保安全的前提下，将不采用故障诊断技术时的,立即停机检修,，转化为采用故障诊断技术后的,维持运行,，延长设备运行周期,巡回监测,监护运行,停机检修,设备管理与维修策略,如何进行设备故障诊断决策处理,故障诊断的理论基础：能量耗散原理,故障诊断是建立在能量耗散原理基础上的。,所有设备的作用都是能量转换与传递，设备状态愈好，转换与传递过程中的附加能量损耗愈小,（,无是生非）,。,因此，,监测附加能量损耗的变化，可以了解设备劣化程度,（净扯那些没用的）,。,故障诊断的理论基础：能量耗散原理,1.1 设备的寿命及劣化曲线,1.,浴盆曲线,浴盆曲线：即机械设备劣化进程规律曲线。由于类似浴盆的剖面线，故称为浴盆曲线。,（人的一生的疾病分布规律又何尝不是一个浴盆曲线呢？！）,1.1 设备的寿命及劣化曲线1.浴盆曲线,设备的寿命曲线（浴盆曲线）,磨合期,正常使用期,耗损期,故障率,%,图,11,浴盆曲线,早期失效,偶然失效,耗损失效,设备的寿命曲线（浴盆曲线）故障率%图11浴盆曲线早期,浴盆曲线中的三个阶段,磨合期，表示新机器的磨合阶段，这时故障率较高,（,幼儿期）,。,早期失效：原因如装配误差、加工误差、材料缺陷、设计误差等。,正常使用期，表示机器经磨合后处于稳定阶段，这时故障率最低,（,青壮年期）,。,偶然失效：原因如操作失误、尘土污染、维护不当等。,耗损期，表示机器由于磨损、疲劳、腐蚀已处于老年阶段，因此故障率又逐步升高,（,老年期）,。,耗损失效：原因如疲劳断裂、老化、点蚀等。,浴盆曲线中的三个阶段磨合期，表示新机器的磨合阶段，这时故,2.设备的劣化曲线,绿区,(G),包括浴盆曲线的正常使用阶段，即故障率最低的阶段。机器处良好状态。,黄区,(Y),包括浴盆曲线,区的初始阶段，故障率已有抬高的趋势。机器处警戒状态。,红区,(R),包括浴盆曲线,区故障率已大幅度上升的阶段。机器处严重或危险状态。,G,Y,R,图,1-2,劣化曲线,取浴盆曲线中后两阶段，第,阶段（正常使用期）和第,阶段（耗损期）作为劣化曲线。如下图：,2.设备的劣化曲线绿区(G)包括浴盆曲线的正常使用阶段,1.2 故障诊断的内容,1,）运行状态的监测,判断设备是否运行正常；,判断,2,）设备运行状态的趋势预报,对设备运行状态的发展趋势进行预测；,预测,3,）故障类型、程度、部位、原因的确定,确诊,1.2 故障诊断的内容1）运行状态的监测判断设备是否运行,1.3 故障诊断的基本方法,按诊断难易程度分类：,1)简易诊断法,；,2)精密诊断法。,按机械故障诊断的测试手段来分类：,3),直接观察法、,4),振动噪声测,定法、,5)无损检测法、,6)磨损物测定法、,7)机器性能参数测定法。,比较有效比较成熟的是本门课程侧重的振动噪声测定法。,1.3 故障诊断的基本方法按诊断难易程度分类：,简易诊断和精密诊断,状态监测（简易诊断）,内容：,识别有无故障,明确故障严重程度,作出故障趋势分析,由设备维修人员在现场进行,故障诊断（精密诊断）,内容：,确定故障部位,确定故障原因,提出维修建议,由设备诊断人员在现场或中心进行,简易诊断和精密诊断状态监测（简易诊断）故障诊断（精密诊断）,国内外发展情况,国外情况,美国最早（,1961,，阿波罗号航天飞机失事）,日本、英国、瑞典、挪威、丹麦等紧随其后,1967,年,4,月，召开美国机械故障预防小组,(MFPG),成立大会,美国飞行器数据综合系统,(AIDS),的研制（,B747,）,日本于,1971,年提出了,“,TPM,”,全员生产维修,国内外发展情况国外情况,国内外发展情况,国内情况,1979,年以前，一些大专院校和科研单位开始理论研究,1979,年到,1983,年，从初步认识进入到初步实践阶段,1984,年,7,月在北京成立中国设备管理协会,1985,年,11,月在上海召开了设备诊断技术应用推广会议,1986,年,6,月在沈阳召开第一届中国机械设备诊断技术学会年会,目前石化、冶金、电力等行业都有相应的诊断中心,冶金企业的主要大厂都有专门的诊断部门，如武钢、鞍钢、宝钢、马钢等,国内外发展情况国内情况,国内外发展情况,在各行业中的应用,航空航天领域,交通行业,冶金行业,石化行业,核反应堆,电力部门,国内外发展情况在各行业中的应用,国内外发展情况,总体发展趋势,诊断对象多样化,诊断技术多元化,故障诊断实时化,诊断方法智能化,诊断系统网络化,诊断系统数据库化,诊断技术实用化,MAL,MOVISYS-2,Stell,Diagnostic,AL,BY,MSCA,AL,X,BY,MAM,PV-BG,AL,BY,MSCA,AL,BY,MSCA,AL,BY,MSCA,AL,BY,MSCA,PV-BG,AL,BY,MSCA,国内外发展情况总体发展趋势MALMOVISYS-2Stel,故障诊断与状态监测,状态监测,通过监视和测量设备的运行状态信息和特征参数，并根据测定值与规定的正常值来做比较，从而判断设备的工作状态是否正常,故障诊断,不仅要检查出设备是否正常，还要对设备发生故障的部位、产生故障的原因、故障的性质和程度给出深入的分析和判断。,二者的关系,监测是手段，诊断是目的,监测是诊断的前提，诊断是监测的最终结果,故障诊断与状态监测状态监测,故障诊断与设备维修,设备维修方式的变革,事后维修,(Breakdown Maintenance,BM),第二次世界大战之前,也称被动维修，那时的机器小、简单、易修，损失也不大（我国解放前就是这种状况）,计划维修,(Time Based Maintenance,TBM),也称定期维修，第二次世界大战之后,预知维修,(Predictive Maintenance,PM),国际上,20,世纪,60,年代中期开始，我国,80,年代才开始。,20,世纪,90,年开始，以可靠性为中心的维修,(Reliability Centered Maintenance,RCM),我国目前情况,：以设备技术状态为基础与计划修理相结合的预防维修计划制度,故障诊断与设备维修设备维修方式的变革,事后维修,定义,设备运行到坏了才进行修理。,优点：,不需要安排计划；,对一些设备，更换比修理更便宜。,缺点：,意外停机引起生产损失；,灾难性的设备事故；,