[第1章故障诊断学第一节28.ppt

机械故障诊断学 故障诊断的由来 “诊断”一词源于生物医学 ‘欲知其内者，当以观乎其外； 诊于外者，斯以知其内； 盖有诸内者，必形诸外’。 现代设备诊断 经验：火车巡检员敲一敲轮子壳体 科学：借助现代化的测试与分析手段 是研究识别系统运行状态的科学。 是研究系统运行状态的变化在诊断信息中的 反映，对机械而言，机械故障诊断学就是识 别机器或机组运行状态的科学。 机械故障诊断要求定量地掌握设备的状 态，即掌握其性能和强度，了解零件的应力 状态、性能的劣化和零部件的损伤等。 一、故障诊断的意义二、故障诊断技术的发展三、计算机辅助监视诊断系统的主要环节及诊断策略四、故障诊断与机械系统可靠性及维修性的关系 一、故障诊断的意义 故障诊断的意义则是有效地遏制了故障损失和 设备维修费用。 减少重大事故的发生 避免再次发生同类事故 延长运行周期，降低维修费用 改进设计、制造与维修水平提供有力证据 一）故障的含义 机械系统偏离正常功能（Malfunction） 参数调节或零部件的修复 功能失效（Failure） 二）故障的类型 间歇性故障和永久性故障 局部功能失效和整体功能失效故障 急剧性故障和渐进性故障 突发性故障和渐变性故障 失误形成的故障和机器内在原因形成的故障 危险性故障和非危险性故障 早期故障、随时间变化的故障和随机性故障 三）故障诊断的方法 离线人工分析诊断、在线和远程监测诊断 振动、噪声、温度、压力、声发射和油液监测诊断法、金相分析诊断法等 时域、频域诊断法、统计分析法、信息理论分析法、模式识别法、人工神经网络法、专家系统等 汽轮机、压缩机、化工机械和液压系统等 四）机械系统故障的特点 随机性 不同时刻的观测数据是不可重复的；表征机 器工况状态的特征值是在一定的范围内波动。 多层次性 故障与原因之间没有一一对应的因果关系 五）故障诊断学的研究目的及范畴 故障诊断学的定义 识别机械设备运行状态的科学 最终目的是保证机械系统运行的可靠性，提 高设备使用效率和产品质量 进行预知维修及科学管理的重要基础 研究范畴主要集中于在线诊断 工况监视与故障诊断的关系 工况监视的任务是判别动态系统是否偏离 正常功能，监视各类故障的征兆、发生及发展 趋势，预防突发性故障产生。 故障诊断的任务是针对系统某个环节存在 的故障，就要进一步查明故障原因及其部位。 工况检测是故障诊断的基础。 美国： 1967年美国国家宇航局（NASN）创立机械故障预防小组MFPG（Machinery Fault prevention group）， 在航空、航天、军事、核能等尖端部门目前处于领先地位。 英国：70年代初成立成立机械保健中心(UK, Mechanical Health Monitoring Center）与状态监测协会，在摩擦、磨损、汽车、飞机发动机监测与诊断具有领先地位。 日本：70年代起步，在民用工业（钢铁、化工、铁道等）有优势。 瑞典SPM公司--轴承监测技术，AGEMA公司--红外热像技术； 丹麦BK公司--振动、噪声监测技术；挪威--船舰诊断技术。 中国：1979年第一次办学习班，80年代初开始，目前在石化、冶金、电力等行业应用较好，在其它领域逐步展开。 国内： 天津大学从1982年起研究齿轮传动、轴承、齿轮箱、切削过程等方面的诊断与监控技术，成果有： 设备的智能诊断与预测维修系统 设备在线自动报警与保护通用监控系统 动态测试与信号分析系统 模态分析系统 华中理工大学研究开发的汽轮发电机组诊断专家系统、钢丝绳诊断系统 西安交大：旋转机械故障诊断RB-20，用于炼油行业 国防科大：望远号远洋考察船的在线监控与故障诊断系统 哈工大： 20万kW汽轮发电机组诊断 3、机械故障诊断技术的发展趋势 诊断技术的自动化、智能化水平将进一步提高；故障诊断将向多参数综合发展；故障诊断的速度更快，诊断的准确度将进一步提高；互联网将为故障诊断提供源源不断不断的信息。 人工智能在故障诊断应用中的发展： 人工智能的研究起源于50年代，开始是以游戏，博弈为对象； 60年代前后应用了启发式技术和一般问题，这些系统在知识表达、逻辑推理等基本问题作出了贡献，为专家诊断系统的发展奠定了基础； 70年代末起，专家系统开始用于工程领域，推理技术、知识获取、自然语言理解和机器视觉都成为研究的主流，并开始了不确定性推理，非单调推理、定性推理的研究，知识获取及自学习问题，特别引人注目。这时的研究思路是以基于知识为核心，从总体出发，自上而下，反映在诊断策略上，是建立某种故障模型进行求解，其缺点是知识对环