《机械系统工况监测与故障诊断》课程教学课件（讲稿）第3章 工况监测与故障诊断技术的基本知识

武汉理工大学WUHAN UNIVERSITY OFTECHNOLOGY第3章工况监测与故障诊断技术的技术知识2012-04-23

第3章 工况监测与故障 诊断技术的技术知识 2012-04-23 0

武汉理工大学WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY3.1工况监测与故障诊断技术的基本内容与结构体系信号采集及其处理状态监测故障识别↑征兆信号各种症状（或征兆）与故障之间存在的客观关系诊断理论、诊断方法统计识别、模糊逻辑、灰色理论、神经网络2012-04-23

3.1 工况监测与故障诊断技术的基本内容与 结构体系 信号采集及其处理 状态监测 征兆信号 故障识别 各种症状（或征兆）与故 障之间存在的客观关系 统计识别、模糊逻辑、 灰色理论、神经网络 诊断理论、诊断方法 2012-04-23 1

武汉理工大学WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY基本内容（1）在机械系统合适的部位测取其有关状态的特征信号，这需要选择合适的传感器和测量方法。（2）采用合适的征兆提取方法与装置，从特征信号中提取机械系统有关状态的征兆。（3）采用合适的状态识别方法与装置，依据征兆进行推理而识别出机械系统的有关状态。（4）采用合适的状态趋势分析方法与装置，依据征兆与状态进行推理而识别出有关状态的发展趋势，这里包括故障的早期诊断与预测。（5）采用合适的决策形成方法与装置，从有关状态及其趋势形成正确的干预决策；或者深入系统的下一层次，继续诊断；或者已达指定的系统层次，做出调整、控制、自诊治、维修等有关决策。2012-04-23

基本内容 （1）在机械系统合适的部位测取其有关状态的特征信号， 这需要选择合适的传感器和测量方法。 （2）采用合适的征兆提取方法与装置，从特征信号中提取 机械系统有关状态的征兆。 （3）采用合适的状态识别方法与装置，依据征兆进行推理 而识别出机械系统的有关状态。 （4）采用合适的状态趋势分析方法与装置，依据征兆与状 态进行推理而识别出有关状态的发展趋势，这里包括故障 的早期诊断与预测。 （5）采用合适的决策形成方法与装置，从有关状态及其趋 势形成正确的干预决策；或者深入系统的下一层次，继续 诊断；或者已达指定的系统层次，做出调整、控制、自诊 治、维修等有关决策。 2012-04-23 2

武汉理工大学WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY3.2工况监测与故障诊断技术的区别和联系诊断是目的，监测是手段，是诊断的前提工况监测通常是通过监视和测量设备或部件运行状态信息和特征参数（例如振动、温度、压力等），并以此来判断其状态是否正常。例如，当特征参数小于充许值时便认为是正常，否则为异常。还可以用超过充许值的多少来表示故障严重程度，当它达到某一设定值（极限值）时就应停机检修。这个过程的前半部分就是监测。2012-04-23

3.2 工况监测与故障诊断技术的区别和联系 诊断是目的，监测是手段，是诊断的前提 工况监测通常是通过监视和测量设备或部件运行状态信息 和特征参数 (例如振动、温度、压力等 )，并以此来判断其状态 是否正常。例如，当特征参数小于允许值时便认为是正常，否 则为异常。还可以用超过允许值的多少来表示故障严重程度， 当它达到某一设定值 (极限值 )时就应停机检修。这个过程的前 半部分就是监测。 2012-04-23 3

武汉理工大学WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOG有些情况下，监测结果不需要作更进一步的处理和分析，仅以有限的几个指标就可以确定设备的状态，这就是以监测为主的简易诊断，也属于诊断的范围。通常情况下，当简易诊断发现设备或部件发生异常时，应转入精密诊断。此时应该对异常状态进行多方面的分析，这种分析包括收集设备运行的历史资料、对简易诊断的结果进行审核，同时进一步合理地选择测量仪器对设备的各种参数进行监测，对监测得到的特征信号在时域、频域、幅值域以至倒频域等各个方面进行全面分析，以便从特征信号中提取各种症兆，对设备做出综合判断。通常所称的“故障诊断”不是简易诊断，而是指比较复杂的精密诊断。2012-04-23

有些情况下，监测结果不需要作更进一步的处理和分析， 仅以有限的几个指标就可以确定设备的状态，这就是以监测为 主的简易诊断，也属于诊断的范围。通常情况下，当简易诊断 发现设备或部件发生异常时，应转入精密诊断。此时应该对异 常状态进行多方面的分析，这种分析包括收集设备运行的历史 资料、对简易诊断的结果进行审核，同时进一步合理地选择测 量仪器对设备的各种参数进行监测，对监测得到的特征信号在 时域、频域、幅值域以至倒频域等各个方面进行全面分析，以 便从特征信号中提取各种症兆，对设备做出综合判断。通常所 称的“故障诊断”不是简易诊断，而是指比较复杂的精密诊断。 2012-04-23 4

武汉理工大学WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY设备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，即要做出精密诊断。这就不仅仅要求对状态监测和故障诊断理论有比较系统的了解，更重要的是对设备本身的结构、特性、动态过程、故障机理以及故障发生后的后续事件（包括维修与管理）有比较清楚的了解。从这一角度来看，故障诊断技术与状态监测系统文有比较大的区别，有着十分不同的专业倾向。2012-04-23

设备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，即要做出精密诊断。这就不仅仅要求对状态监 测和故障诊断理论有比较系统的了解，更重要的是对设备本身 的结构、特性、动态过程、故障机理以及故障发生后的后续事 件（包括维修与管理）有比较清楚的了解。从这一角度来看， 故障诊断技术与状态监测系统又有比较大的区别，有着十分不 同的专业倾向。 2012-04-23 5

武汉理工大学WUHAN UNIVERSITY OFTECHNOLOGY3.3工况监测与故障诊断技术的分类3.3.1按诊断对象的类别分类（1）旋转机械诊断技术（2）往复机械诊断技术（3）工程结构诊断技术（4）机械零件诊断技术（5）液压系统诊断技术（6）电气设备诊断技术（7）生产过程综合诊断技术2012-04-23

3.3 工况监测与故障诊断技术的分类 （１）旋转机械诊断技术 （２）往复机械诊断技术 （３）工程结构诊断技术 （４）机械零件诊断技术 （５）液压系统诊断技术 （６）电气设备诊断技术 （７）生产过程综合诊断技术 3.3.1 按诊断对象的类别分类 2012-04-23 6

武汉理工大学WUHAN UNIVERSITY OFTECHNOLOGY3.3.2按诊断方法（或称技术）分类（1）振动与噪声监测法（2）油液监测法（3）性能参数法（4）无损检测技术2012-04-23

3.3.2 按诊断方法（或称技术）分类 （ 1）振动与噪声监测法 （ 2）油液监测法 （ 3）性能参数法 （ 4）无损检测技术 2012-04-23 7

武汉理工大学WUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY3.3.3按诊断的目的和要求分类（1）功能/性能诊断与运行诊断功能诊断是对新安装的机器设备或刚维修的设备检查其功能是否正常，并根据检查结果对机组进行调整使设备处于最佳状态。运行诊断是对正在运行的设备进行状态诊断，了解其故障的情况；其中也包括对设备的寿命进行评估。2012-04-23

3.3.3 按诊断的目的和要求分类 （1）功能/性能诊断与运行诊断 功能诊断是对新安装的机器设备或刚维修的设备检 查其功能是否正常，并根据检查结果对机组进行调整， 使设备处于最佳状态。 运行诊断是对正在运行的设备进行状态诊断，了解 其故障的情况；其中也包括对设备的寿命进行评估。 2012-04-23 8

武汉理工大学WUHANUNIVERSITY OFTECHNOLOGY(2)定期诊断和连续诊断定期诊断是每隔一定时间对监测的设备进行测试和分析。连续诊断是利用现代测试手段对设备连续进行监控和诊断。究竟采用何种方式取决于设备的重要程度及事故影响程度等。2012-04-23

（2）定期诊断和连续诊断 定期诊断是每隔一定时间对监测的设备进行 测试和分析。 连续诊断是利用现代测试手段对设备连续进 行监控和诊断。究竟采用何种方式取决于设备的 重要程度及事故影响程度等。 2012-04-23 9