机械故障诊断—第一章_绪论.ppt

第一章 绪论 1．设备故障诊断的意义 随着现代化大生产的发展和科学技术的进步，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。由于许多无法避免的因素的影响，有时设备会出现各种各样的故障，以致降低或失去其预定的功能，甚至造成严重的以致灾难性的事故。例如，1986年，前苏联切尔诺贝利核反应堆泄漏，死亡32人，13.5万人被疏散；1986年，美国“挑战者”号航天飞机失事，死亡7人，航天飞机爆炸，损失12亿美元。在我国，1985年大同电厂和1988年秦岭电厂的200MW汽轮发电机组的严重断轴毁机事件，都造成了巨大的经济损失。 因此，保证设备的安全运行，消除事故，是十分迫切的问题。因设备故障而造成的严重事故，不但会造成巨大的经济损失，而且还可能会造成很大的人员伤亡和环境污染。 随着现代设备的日趋大型化、复杂化、 自动化和连续化，设备一旦发生故障，给生 产和质量以至人们的生命财产安全造成的影 响往往大得难以估算。 采煤机 运输设备 提升系统 现代设备运行的安全性与可靠性取决于 两个方面： 一、设备设计与制造的各项技术指标的实 现； 二、设备安装、运行、管理维修和诊断措 施的实施。【避免故障、失效及损坏】 失效与损坏是严重的故障。 ①危害性故障：故障发生后会对人身、生产和环境造成危险或危害的一类故障。 ②安全性故障：故障的发生不会对人身、生产和环境造成危害的一类故障。 ①永久性故障：必须更换某些零件后，机器才能恢复其功能。 ②非永久性故障：或称间断性故障，故障使部件丧失某些功能，但不需更换零件就可以排除故障使机器恢复其全部功能。 ①早期故障 ②使用期故障 ③后期故障 空难 2009年6月1日14时，法航空客A330起飞不久后与地面失去联系。机上228人全部遇难。 切尔诺贝利核电站事故 乌克兰北部，1986年4月26日核电站的第4号核反应堆在进行半烘烤实验中突然发生火灾，引起爆炸，其辐射量相当于500颗美国投在日本的原子弹。爆炸使机组被完全损坏，8吨多强辐射物质泄露。 2005年一份国际原子能机构的报告认为直到当时有300人丧生，并估计大约4000人最终将会因这次意外所带来的疾病而死亡。 1986年1月28日“挑战者”航天飞机失事 (1)巡回检测 就是每隔一定的时间对服役中的机械系统进行检查和诊断。 (2)在线监测 就是连续地对服役中的机械系统进行监测。 (1)常规工况诊断 在机械的正常运行条件下进行的一种故障诊断方式。 (2)特殊工况诊断 对某些机械，需为其创造特殊的工作条件才能对其进行诊断， 1. 正确选择与测取设备有关状态的特征信号 所测取的信号应该包含设备有关状态的信息。 例如，诊断起重机桁架有无裂纹决不能靠测取桁架各点温度来判定，因温度信号中不包含裂纹有无的信息，而测取桁架的振动信号则可达到目的，因为振动信号中包含了结构有无裂纹的信息。这种信号可称为特征信号。 2. 正确地从特征信号中提取设备有关状态的有用信息 一般来讲，从特征信号来直接判明设备状态的有关情况，查明故障的有无，是比较难的。例如，一般难于从结构的振动信号直接判明结构有无裂纹，还需要根据振动理论、信号分析理论、控制理论等提供的理论与方法，加上试验研究，对特征信号加以处理，提取有用的信息(称为征兆)，才有可能判明设备的有关状态。 例如，理论分析与试验研究表明，从振动信号中计算出的固有频率这一征兆固然可用，但对结构有无裂纹产生并不敏感。 而计算出的频率特性(或称频响函数)却存在着十分敏感的频带，因此，以频率特性作为征兆则更为合适。 所谓敏感的强弱，是指征兆的相对变化与有关状态相对变化之比的大小。 征兆，可以是结构的物理参数(如质量、 刚度等)、结构的模态参数(如固有频率、模态 阻尼、模型等)，可以是设备的工作特征(如耗 油率、工作转速、功率等)，可以是信号的统 计特性(如均值、方差、自功率谱等)，也可 以是由信号中得出的其他特征量(如自回归模 型参数等)。 由此应指出，征兆既用于由外表现象推断内部状态，此时可称为症侯；又用于由现在现象推断未来状态，此时可称为预兆。状态诊断既包括诊断设备是否将发生什么故障，此即早期诊断，也包括诊断设备已发生什么故障，此即故障诊断。 3. 根据征兆正确地进行设备的