主要目的：
及时、正确、有效地对设备的各种异常或故障状态作
出诊断，预防或消除故障；同时对设备的运行维护进 行必要的指导。确保可靠性、安全性和有效性 制定合理的监测维修制度，保证设备发挥最大设计能 力,同时在允许的条件下充分挖掘设备潜力，延长其 服役期及使用寿命，降低设备全寿命周期费用 通过检测、分析、性能评估等，为设备修改结构、优 化设计、合理制造及生产过程提供数据和信息
行噪声源的识别和定位，为噪声控制、预测及故障 诊断等提供依据
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2018年10月10日星期三
常用的声场可视化方法
近场声全息（NAH）－传统方法
基于边界元建模（BEM）的NAH HELS方法（Helmholtz方程最小平方误差） 波叠加方法（Wave
在 线 、 离 线 ； 定 期 、 连 续 ； ... 简易、精密
M 监测 (I)
C 工作状态 异常
正常
D 诊断 (II)
诊断理论与方法 统计识别， 模糊逻辑， 灰色理论， 神 经 网 络 ， ... 类别 磨损、腐蚀、变形、 裂纹、不平衡、不对 中 、 松 动 、 渗 漏 、 ... 性质与程度 暂时、永久、突发、 渐发、破坏、非破 坏 、 先 天 、 错 用 、 ...
Superposition） 波束形成（Beamforming）
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可视化声源定位实例
汽车发动机
电机
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汽车发动机声场图 – Beamforming(66)
指导设备管理和维修
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用途 设备维修管理
保障设备运行安全，防止突发事故 保证设备工作精度，提高产品质量 实施状态维修(或预防维修)，节约维修费用 避免设备事故带来的环境污染及其它危害 给企业部门带来较大的间接经济效益
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B/S模式在线监测诊断系统-总体功能
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3150 Hz R 10 cm
4000 Hz R 8 cm
5000 Hz R 6 cm
6300 Hz R 5 cm
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近场声全息需要约 3300 个测点，才能识别这样的高频 上海交通大学 振动、冲击、噪声国家重点实验
室
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目的和意义
目的
目标：保证设备的安全、可靠和高效、经济运行
我国已将设备诊断技术、修复技术和润滑技术 列为设备管理和维修工作的三项基础技术
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起源
维修方式归纳起来有三大类，共五种形式：
事后维修(BM) 改善维修(CM) 预防维修(PM)－视情维修(COM)、状态维修(CBM)和
计划(定期)维修(TBM)
维修方式 改善维修(CM)
改装、改进 (型)、重新 设计、变更 式样 视情维修 给定计划、制 定界限值、有 缺陷和需要时
预防维修(PM)
状态维修 以状态为基础、基 于统计分析、信号 处理、趋势分析
事后维修(BM)
定期维修 以时间为基 础、长期计 划、定期 性能严重劣 化或故障停 机时导致的 非计划维修
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基本工作原理及优势
技术结构关系
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发展趋势
系统中故障诊断功能完善
故障分析指导系统：针对有关的机械设备及参数，给
出若干可能故障的说明和分析依据，最后由操作者或 分析人员来确定结论 故障诊断辅助系统：在给出分析处理结果和故障特征 提示的情况下，利用人机结合的方式进行故障分析与 判断 故障诊断专家系统：利用知识库和推理机由计算机自 主（配合一定的人机交互）完成故障分析与诊断，并 提出相应的处理措施
应用和适用性
适用性
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发展趋势
发展趋势
离线系统与在线系统相互交融，最终形成基于
Internet/Intranet的一体化远程监测与诊断系统，其 中：
分析方法和算法等共享
数据库、知识库共享
设备管理机制共享 在线系统负责关键机组设备
巡检系统面向尚无固定测点的中小设备
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发展趋势
设备管理功能占重要地位
开发智能维护系统(IMS, Intelligent Maintenance System)
IMS是指采用性能衰退分析和预测分析方法，结合信
息电子技术(包括：互联网、非接触式通讯技术、嵌 入式智能电子技术)，使设备达到近乎零故障的性能 的一种新型维护系统 该系统将企业的设备管理、备品备件管理、以及设备 信息化管理等融为一体
设备状况监测与故障诊断技术
第四小组 何欢
目录
起源与含义
意义与优势
监测与诊断技术基础原理 监测与诊断系统应用 监测与诊断技术发展趋势 结束语
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技术概述与用途
Hale Waihona Puke 起源 现代工业生产对机械设备的要求:

可靠性 可用性 维修性 经济性 安全性 进行全寿命管理，实行全面质量保证体系制度
正向逻辑：故障反映
表现 振动、噪声、温 度、压力、转速、 扭 矩 、 功 率 、 ... 分析 参数监测， 症状识别， 特 征 提 取 ， ...
S 症状
逻辑关系
F 故障
逆向逻辑：机理研究
逻辑关系 简 单 映 射 、 加 权 相 关 、 规 则 相 关 、 置 信 因 子 、 ...
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为准确、有效地获得故障特征信息，目前重点是：
研究和发展基于非高斯、非平稳及非线性故障信号 的分析理论及方法
时频分布、小波分析、高阶统计量分析、循环平稳信
号处理、非线性分析、…
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可视化声源定位技术
通过重建设备辐射的噪声场以直观的动态图像来进
特征提取必不可少的工具
传统：以FFT为核心的信号分析技术
现代：在故障特征提取方面
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现代信号处理技术
现代信号处理的本质可用七个“ 非”字来高度概
括，即研究：
非线性、非因果、非最小相位系统 非高斯、非平稳、非整数维(分形)信号 非白色加性噪声
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信号采集
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信号处理
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基于振动(噪声)测量与分析
在这里所提及的状态监测与故障诊断，均是指基于
振动测量与分析方面的技术
事实上状态监测与故障诊断是一门综合性极强、涉及
面非常广泛、学科交叉渗透十分丰富的技术 除了应用振动分析方法之外，还可采用油液分析、红 外热像、超声探伤以及温度、压力分析等多种不同技 术
机械设备状态监测与故障诊断技术在满足上述这些要求
中，扮演着越来越重要的角色
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起源
机械设备是现代化工业生产的物质技术基础，设备管理
则是企业管理中的重要领域
也就是说，企业管理的现代化必然要以设备管理的现代
化作为其重要组成部分
机械设备状态监测与故障诊断技术在设备管理与维修现
代化中占有重要的地位
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The End
谢谢 !
请批评指正
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任务
状态监测：
了解和掌握设备的运行状态。
故障诊断：
根据状态监测所得信息，结合已知的结构特性和参数、
环境条件及运行历史，对故障进行预报和分析、判断， 确定故障的性质、类别、程度、原因、部位，指出故 障发生和发展的趋势及其后果
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B/S模式在线监测诊断系统-监测界面
波 形 监 测
频 谱 监 测
波 形 频 谱 监 测
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B/S模式在线监测诊断系统-分析界面
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基于振动(噪声)测量与分析
机械振动信号中包含了丰富的机器状态信息，它是机械
设备故障特征信息的良好载体 利用振动信号来获取机械设备的运行状态并进行故障诊 断具有如下优点：
方便性：利用各种振动传感器及分析仪器，可以很方便地
获得振动信号 在线性：振动监测可在现场不停机的情况下进行 无损性：在振动监测过程中，不会对被测对象造成损伤
除了应用振动分析方法之外，还可采用油液分析、红外热 像、超声探伤以及温度、压力分析等多种不同技术
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信号处理技术
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发展趋势
监测与分析新技术的不断引入
硬件方面
功能强化 – 便携式数采增加整周期采样、双通道 可靠性提高 – 在线系统采用VXI或PXI总线 性能提高 – 高速多通道并行，DSP器件