灵敏
传感器
微积分 选频网络 度 调节
电池
机械故障诊断学第一章绪论
➢数据采集器外形和工作框图 数据采集器
电
时
池 管理环节 钟
放 显存接 大 示贮口
传
屏幕
感
器
打印机
计算机
存贮器
软件
计算机及外部设备
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➢计算机化的监测系统框图
监测仪表
来自传感器
适调 放大
切换 A/D 装置 变换器
计算机 软件
振动与噪声监测 通过振动大小及变化规律
温度监测
观察温度的大小及变化
油样分析
观察化学成分及磨粒形状
变化
应力应变测量 观察压力或应力变化
无损检测
观察内部结构缺陷
查阅技术档案资 找规律、查原因、作判断
料
机械故障诊断学第一章绪论
故障的分类
➢按故障性质分类
人为故障
故
自然故障
障 率
%
Ⅰ——磨合期 Ⅱ——正常使用期 Ⅲ——耗损期
➢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。
➢状态检测与故障诊断关系 没有检测就没有诊断， 诊断是目的，检测是手段；检测是诊断的基础和 前提，诊断是检测的最终结果。
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1.2 故障诊断的意义和目的 故障诊断的意义
机械故障诊断学第一章绪论
➢在线分析诊断
由传感器及高速实时数采硬件、控制计算机及监 测分析软件组成。
特点：在线监测，可以给出设备的当前状态，捕 捉突发故障并进行及时分析。
监控箱
计算机 记录、文件
机械故障诊断学第一章绪论
➢实时远程监测
充分挖掘和发挥网络信息交换、资源共享的优点，充分利用 科研院所的专家资源，实现“移动的是数据而不是人”，在网络 层面上实现故障信息的挖掘和故障类型的确诊。
★ 70年代英国机械保健中心成立，并用于核发 电、钢铁、电力等诊断
★ 71年日本开始发展自己的TPM（全员生产维 修）：钢铁、石油、化工、铁路
★ 进而欧美许多国家都在重视发展。如瑞典SPM
轴承监测、挪威船舶诊断、丹麦B&K的振动与
声发射诊断
机械故障诊断学第一章绪论
★1979年机械工业部在长春举办设备科长学习班
再见，see you again
2020/11/18
机械故障诊断学第一章绪论
机械故障诊断学第一章绪论
事后维修
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。 可能引起设备的二次损坏，甚至灾难性事故。
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预防维修
优点：
减少意外停机
缺点：
意外停机引起生产损失 过剩维修导致维修费用增加
机械故障诊断学第一章绪论
美国1980年税收总额 $7500亿，维修费为 $2460亿, 估计其中过剩维修费为 $750亿。
我国1987年国营公交企业40万个，固定资 产￥7000亿, 维修费约为固定资产的 3～5％。
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300MW发电机组 停产一天损失电720万kWh，约 ￥144万元
30万吨化肥装置 停产一天损失化肥1000t，约 ￥150万元
故障诊断
原因分析
缩小故障范围
维修
趋不
势 分
可 决策
析
尚 可
机械故障诊断学第一章绪论
设备故障诊断的内容包括状态监测、分 析诊断和故障预测三个方面。其具体实施过 程可以归纳为以下四个方面：
1、信号采集； 2、信号处理（特征提取） ； 3、状态识别； 4、诊断决策。
机械故障诊断学第一章绪论
➢状态检测 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。
机械故障诊断学第一章绪论
➢故障诊断发展趋势
★分布式、网络化监测代替集中监测。 ★实时的在线监测替代定期监测和巡回监测。 ★以多参数、大容量替代单参数监测。 ★平稳运行监测到非平稳的状态监测发展。 ★基于信息集成、融合、信息分解、提纯等技术取代单 参数的阈值比较。
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
★1983年在南京举办首届设备诊断技术专题座谈会
天津大学：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
华中理工大学：汽轮发电机组诊断专家系统、钢丝 绳诊断系统
西安交通大学：旋转机械故障诊断RB—20，用于炼 油行业
国防科技大学：望远号远洋考察船的在线监控与故 障诊断系统
哈尔滨工业大学： 20万KW汽轮发电机组诊断
机械故障诊断学第一章绪论
➢ 保证设备精度，提高产品质量
机械故障诊断学第一章绪论
➢推动设备维修制度的改革
• 事后维修，故障维修 (Break down) 设备坏了后才去修理。
• 预防维修，定期维修(Preventive) 定期地检查和大修。
• 预知维修，视情维修 (Predictive) 周期或实时的监测，必要时才去维修。
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1.4 监测和诊断仪器的分类和选用
仪器分类：
仪器选用原则：
• 便携式测振表 • 被监测对象在生产中的地位
• 数据采集器
• 生产的规模和产量
• 预计的投资
• 计算机化监测系统
• 设备管理人员的水平和素质
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➢测振表的外形和原理框图
输入 阻抗变换
前置放大
交流输出 直流输出 主放大 检波 指示
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
图 浴盆曲线
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➢按故障产生的原因分类
先天性故障 使用性故障
➢按故障发展速度分类
突发性故障 渐进性故障
➢按故障造成的后果分类
轻微故障 一般故障 严重故障 恶性故障
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状态检测与故障诊断
开始 检测
正常 参数
提 取 征 兆
定期检 测
状态 检测
正 常
异 常
屏幕 打印机 存贮器
• 最简单的计算机化监测系统。 • 单一计算机完成数据采集、管理、数据分析、
人机对话等功能。
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➢监测和诊断仪器的分类和选用
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1.5 故障诊断技术的发展概况
★ 美国最早，1967年美国宇航局倡导成立了机 械故障预防小组（“MFPG”）
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1.3 故障诊断的基本方法 ➢按照诊断模式分
★ 离线分析诊断 ★ 在线分析诊断 ★ 远程检测诊断
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➢离线分析诊断
定期或不定期的巡检的方式采集现场数据，然后回放到计 算机，由计算机软件进行监测与诊断分析。
特点：离线分析，对突发故障无能为力，但可精细分析
电器等。
★ 声发射：适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。 ★ 油液（铁谱）：适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力
变压器等。
★ 无损检测：采用物理化学方法，用于关键零部件的故障
检测。
★ 压力：适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器
等。
★ 强度：适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。 ★ 表面：适用于设备关键零部件表面检查和管道内孔检查等。 ★ 工况参数：适用于流程工业和生产线上的主要设备等。 ★ 电气：适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。
第一章 绪 论
1.1 基本概念
故障的概念 设备故障是指“设备功能失常”，也就是设备
不能达到预期的工作状态，无法满足应有的性能、 功能。
➢ 功能失效，机械设备基本功能不能保证； ➢ 设备偏离正常功能
机械故障诊断学第一章绪论
机械故障诊断主要是研究某一机械设备 在运行过程中动态性能的变化规律及其运行 状态的识别方法。
➢ 预防事故，保证人身和设备安全
转子事故
机械故障诊断学第一章绪论
现实生活和工业过程中恶性事故时有发生
透平机械事故
机械故障诊断学第一章绪论
现实生活和工业过程中恶性事故时有发生
水轮机事故
机械故障诊断学第一章绪论
1９８６年１月２８日 “挑战者”号爆炸
价值１２亿美元的航天飞机被炸成碎片， ７名机组人员全部遇难
机械故障诊断学第一章 绪论
2020/11/18
机械故障诊断学第一章绪论
目录
第一章 绪 论 第二章 信号分析方法及应用 第三章 故障诊断的标准 第四章 旋转机械的振动监测与诊断 第五章 滚动轴承的振动监测和诊断 第六章 齿轮箱的振动监测与诊断 第七章 油样分析方法 第八章 红外检测方法
机械故障诊断学第一章绪论
三峡2号水轮机组700MW 停机4小时损失￥400 万元
机械故障诊断学第一章绪论
故障诊断的目的
“保证可靠地、高效地发挥设备应有的功能” 1、保证设备发挥最大的设计能力，制定合理的检测维 修制度，以便在允许的条件下充分挖掘设备潜能，延长服 役期限和使用寿命，降低设备全寿命周期费用； 2、能及时地、正确地对各种异常状态或故障状态作出 诊断，预防或消除故障，对设备的运行进行必要的指导， 提高设备运行的可靠性、安全性和有效性，以期把故障损 失降低到最低水平； 3、通过检测监视故障分析性能评估等，为设备结构修 改优化设计合理制造及生产过程提供数据和信息。
远程计算机
局域网
现场工控机
现场工控机
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。。。。。现。 场工控机
。。。。。
信号调理 信号调理 信号调理 信号调理 信号调理
….
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机组