机械设备故障诊断技术及应用论.doc

机械设备故障诊断技术及应用节课论文 机械设备故障诊断技术及应用节课论文 装备1202艾绍堃 201206040211机械故障诊断结课论文状态检测和故障诊断技术在石化装置的作用 通俗地讲，状态监测就是给机器体检，故障诊断就是给机器看病故障是指设备丧失了所规定的性能及状态通常把设备在运行中所发生的状态异常、缺陷、性能劣化、以及事故前期的状态桐城为故障，有时也把事故直接归为故障 状态监测是在设备运行中或在基本不拆卸的情况下，利用现代检测与分析仪器，测取设备状态信号，并对所测信号进行处理、分析，提取能反映设备状态的特征信息，识别设备当前是处于正常、异常还是故障状态，判定产生故障的部位和原因，并预测预报设备未来的状态故障诊断是指在状态监测的基础上，结合设备的原理与结构以及制造、安装、检修、运行的记录数据，利用领域专家及专业人员的知识和经验，进行综合分析判断，从而确定故障的性质、类型、部位、程度，分析产生故障的原因，提出合理的运行和维修建议是防止事故和计划外停机的有效手段是设备维修的发展方向 设备状态监测通常指通过测定设备某些特征参数（振动、温度、超声波等），来检查其状态是否正常，状态监测与故障诊断技术通过了解和掌握设备使用状态，对设备可能要发生的或已经发生的故障进行预报、分析、判断，确定故障性质、类别、程度、原因、部位，指出故障发生和发展的趋势及后果，提出控制故障继续发展的措施，通过采取调整、维修、治理的对策消除故障，最终使设备恢复正常状态。

状态监测与故障诊断应具备以下功能：1. 在不拆卸设备的条件下，能够定量地检测和评价各部分的运动、受力、缺陷、性能恶化和故障状态，以便随时掌握设备的实际运行状况2. 能够及时发现设备故障的早期征兆，以便采取相应的措施，减缓、减少、避免重大事故的发生3. 能够确定故障的类型、程度、部位及发展趋势，估价设备的可靠性程度，以便合理地确定运行时间及维修项目4. 一旦发生故障，能自动记录下故障过程的完整信息，以便事后进行故障原因分析，避免同类事故再次发生5. 能够确定故障来源，提出整改措施，以便改进设计、制造、运行、维修水平，提高设备的工作性能以及安全可靠性应用目的 从设备诊断技术的起源与发展来看，设备诊断技术的目的应是“保证可靠地、高效地发挥设备应有的功能”这包含了三点：一是保证设备已无故障，工作可靠；二是保证物尽其用，设备要发挥其最大的效益；三是保证设备在将有故障或已有故障时，能及时诊断出来，正确地加以维修，以减少维修时间，提高维修质量，节约维修费用，应使重要的设备能按其状态进行维修（即视情维修或预知维修），改革目前按时维修的体制应指出，设备诊断技术应为设备维修服务，可视为设备维修技术的内容，但它决不仅限于为设备维修服务，正如前两点所示，它还应保证设备能处于最佳的运行状态，这意味着它还应为设备的设计、制造与运行服务。

例如，它应能保证动力设备具有良好的抗振、消振、减振的能力，具有良好的出力能力等还应指出，所谓故障是指设备丧失其规定的功能显然，故障不等于失效，更不等于损坏失效与损坏是严重的故障 设备诊断技术的最根本的任务是通过测取设备的信息来识别设备的状态，因为只有识别了设备的有关状态，才有可能达到设备诊断的目的概括起来，正如对人体诊断一样，一是预防与保健，二是看病与处置对于设备的诊断，一是防患于未然，早期诊断；二是诊断故障，采取措施应用的重要性1. 推动了维修方式的革新设备维修的企业的一项重要工作，其中维修方式经历了事后维修、定期维修和预知维修的变革，状态监测与故障诊断技术的应用推动了维修方式的革新事后维修（又称故障维修） 设备损坏后才进行的修理事后维修是在设备性能下降或者发生故障后，完全不能再继续使用时才进行的维修事后维修盲目、无计划，设备损坏程度大，维修时间长，维修费用高如今，除了少数结构简单、购置费低的设备外，很少采用这种维修方式定期维修（又称计划维修、预防维修）设备按预定周期进行的的维修定期维修是根据经验先规定各设备大、中、小修的检修周期及检修内容，再依规定周期编制年度维修计划，然后按预定时间进行维修。

我国多数企业长期均采用定期维修方式定期维修只强调规定的周期，却难以顾及设备的实际状态，虽有计划，但仍盲目其一，是到期才修，有可能早该修的未修，即失修；其二，是到期必修，往往不该修的也修，不该换的也换，费时、费工、费料，即过剩维修，并且机器过多拆装，不仅精度容易降低，还容易产生人为维修故障预知维修（又称为视情维修）设备依据监测诊断需要维修时才进行的维修预知维修是以状态监测与故障诊断为基础，以设备的实际运行状态为依据，综合生产需要来制定维修计划，按预定计划进行维修优点有维修成本相对最低；减少、乃至避免灾难性事故；减少停机次数及时间，降低停产损失；延长检修周期，增加产品产量；免除过剩维修，延长设备及配件寿命；保证设备安全及性能，确保产品质量；合理配置和使用维修人员；降低备件库存及消耗；提高工厂安全，改善环境影响；确保生产计划，维护市场形象建立在状态监测基础上的预知维修避免了维修的盲目性，是防止设备事故和计划外停机的有效手段，维修成本相对最低，是设备维修方式发展的必然方向2. 能给企业带来显著的经济回报状态监测与故障诊断技术的应用和发展，与十分可观的故障损失和设备维修费密切相关多年来，企业未来追求更大的经济效益，生产规模不断扩大，生产装置向着大型化、自动化、连续化、单系列化方向发展。

装置中的关键设备由于价格昂贵均无备机，一旦发生故障停机，将导致整个装置停产，经济损失十分巨大设备维修费在成本的比重很大，是一个相当可观的数字国外研究表明，维修费随设备技术含量的提高而增加，并且与维修方式密切相关根据美国国家统计局发布的资料：1980年美国工业设备的维修费达2460亿美元，几乎占了中央和地方税收总额7500亿美元的三分之一，而其中的750亿美元是因不当维修，包括缺乏正确的状态监测与故障诊断给浪费了；日本资料介绍，开展故障诊断共轴，故障停机时间可降低75%，每年维修费可减少25%-50%，九十年代初工业装置的维修费为年销售额的6%-10%；我国开展状态监测与故障诊断工作较早的石化行业，维修费呈逐步下降趋势，八十年代末约为年产值的15%左右，九十年代末约为10%左右，近年来约为8%左右甚至更低状态监测与故障诊断技术可以在以下方面给企业带来实实在在的经济回报：减缓、减少、避免重大事故，降低了设备严重损坏造成的重大经济损失；减少停机次数及停机时间，降低了累计停产造成的高额经济损失；缩短维修时间，增加了生产时间增多带来的经济效益；实现预知维修，显著降低了维修成本；减少备件消耗和备件库存，显著降低了备件购置费；掌握设备状况、根据市场安排的生产计划不落空，确保了经济效益。

总之，状态监测与故障诊断的意义是，能够提升企业设备管理工作哦的水平，能够有效遏制故障损失和设备维修费，能够给企业带来显著的经济回报国内外现状 我国的机械故障诊断技术在理论研究方面，紧跟国外发展的脚步，在实践应用上还是基本锣鼓后语国外的发展在我国，故障诊断的研究与生产实际联系不是很紧密，研究人员往往缺乏现场故障诊断的经验，研究的系统与实际情况相差甚远，往往是从高等院校或者科研部门开始，在进行到个别企业，而国外的发展则是从现场发现问题进而反应到高等院校或者科研单位，是的研究有的放矢 记过近二十年的努力，我国自己开发的故障诊断系统已趋于成熟，在工业生产中得到了广泛应用但一些新的方法和原理的出现，使得故障诊断技术的研究不断向前发展，正逐步走向准确、方便、及时的轨道上来 1. 机械故障诊断的含义及其现状  故障诊断技术是一门了解和掌握设备运行过程中的状态，进而确定其整体或者局部是否正常，以便早期发现故障、查明原因，并掌握故障发展趋势的技术其目的是避免故障的发生，最大限度的提高机械地使用效率 机械设备诊断技术的研究内容主要包括以下三个环节： （1） 特征信号的采集：这一过程属于准备阶段，主要用一些仪器测取被测仪器的有关特征值，如速度、湿度、噪音、压力、流量等。

 现在信号的采集主要用传感器，在这一阶段的主要研究基于各种原理的传感技术，目标是能在各种环境中得到高可靠、高稳定的传感测试信号国内传感器类型：电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和湿度传感器等；最近开发的传感技术有光导纤维、激光、声发射等 （2） 信号的提取与处理：从采集到的信号中提取与设备故障有关的特征信息，与正常信息只进行对比，这一步就可以称之为状态检测目前，小波分析在这方面得到广泛应用，尤其是在旋转机械的轴承故障诊断中基于相空间重构的GMD数据处理方法也刚刚开始研究，此方法对处理一些复杂机械的非线性振动，从而进一步预测故障的发展趋势非常有效 （3） 判断故障种类：从上一步的结果中运用各种经验和知识，对设备的状态进行识别，进而做出维修决策这一步关键是研究系统参数识别和诊断中相关的实用技术，探讨多传感器优化配置问题，发展信息融合技术、模糊诊断、神经网络、小波变换、专家系统等在设备故障诊断中的应用  故障诊断及时的发展历程· 故障诊断技术的大致三个阶段： （1） 事后维修阶段；（2）预防维修阶段；（3）预知维修阶段现在基本处于预知维修阶段，预知维修的关键在于对设备运行状态进行连续监测或周期检测，提取特征信号，通过对历史数据的分析来预测设备的发展趋势。

   目前，国内检测技术的研究主要集中在以下几个方面： （1） 传感器技术研究：传感技术是反应设备状态参数的仪表技术国内先后开发了各种类型的传感器，如电涡流传感器、速度传感器、加速度传感器和温度传感器等；最近开发的传感技术有光导纤维、激光、声发射等 （2） 关于新还分析与处理技术的研究：从传统的谱分析、时序分析和是与分析，开始引入了一些先进的信号分析手段，如快速傅立叶变换器，Winger谱分析和小波变换等这类方法的引入弥补了传统分析方法的不足  （3） 关于人工智能和专家系统的研究：这方面的研究已成为诊断技术的发展主流，目前已有“日程机械故障诊断专家系统”，但这一技术在工程方面的研究尚未达到人们所期望的水平 （4） 关于神经网络的研究：比如旋转机械神经网络分类系统等的研究已经得到了应用，取得了满意的效果 （5） 关于诊断系统的开发与研究：从单机巡检与诊断到上下位机式的主从机结构，直至以网络为基础的分布式系统的结构越来越复杂，实时性越来越高 （6） 专门化与便携式诊断仪器和设备的研制与开发 目前，我国的冶金、电力、化工等行业的故障诊断技术已经很成熟，达到了广泛的应用 2.发展趋势  设备故障诊断技术与当代前沿科学的融合是设备故障诊断技术的发展方向。

当今故障诊断技术的发展是传感器的精密化、多维化，诊断理论、诊断模型的多元化，诊断技术的智能化，具体来说表现在如下反方面： （1） 与当代最新传感技术有其实激光测量技术的融合近年来，激光技术已从军事、医疗机械加工等领域深入发展到振动测量和设备故障诊断中，并且已经成功应用与旋转机械对中等方面 （2） 与最新信号处理方法相融合随着新的信号处理方法在设备故障诊断领域中的应用，传统的基于快速弗利叶变换的信号分析技术有了新的突破性进展 （3） 与非吸纳性原理和方法的融合机械设备在发生故障时，其行为往往表现为非线性特征如能旋转机械的转自在不平衡外力的作用下表现出的非线性振动随着混沌与分型几何方法的日趋完善，这类问题必将得到进一步解决 （4） 与多元传感技术的融合现代化大。