《冶金机械设备维修》经典教案.docx

《冶金机械设备维修》教案学习情景1:设备状态检测与故障诊断授课日期授课时数2授课形式引导文法模块一设备状态检测与故障诊断基础知识教学目的1、理解状态监测与故障诊断基本概论及分类2、掌握故障诊断的基本方法和基本过程3、了解故障诊断技术的作用及意义4、培养学生职业责任感及自学能力教学重点、难点重点：状态监测与故障诊断方法难点：实际运用、设备故障分布规律，典型故障曲线课外作业阅读专业杂志及书籍，多到厂区了解设备相关状态课后体会讲授方法得当，层次分明，重点突出，启发思维，互动良好授课主要内容或纲要使用教具、挂图 或其它教学手段时间分配•课程介绍、学习要求：设备的状态监测与故障诊断是指利用现代科学 技术和仪器、根据设备外部信息参数的变化来判断机 器内部的工作状态或机械结构的损失状况， 确定故障 的性质、程度、类别和部位，预报其发展趋势，并研 究故障产生的机理通过学习，使学生针在f程度 选取恰当的诊断方法对冶金机电设备的状态进行判 断，并能熟练使用各种常见检测仪器，处理设备问题 ・总结1、讲解了设备状态监测与故障诊断相关基础知 识2、阐述了监测与诊断的重要性•布置作业1、故障诊断的基本步骤演示文档(PPT、机电 设备载体、各 类诊断监测 仪器、相关技 术资料引题5 分钟；授 课40分 钟；实训130分 钟;总结 5分钟设备状态监测与故障诊断设备的状态监测与故障诊断是指利用现代科学技术和仪器、根据设备外部信息参数的 变化来判断机器内部的工作状态或机械结构的损失状况，确定故障的性质、程度、类别和 部位，预报其发展趋势，并研究故障产生的机理。

状态监测与故障诊断技术是近年来国内外发展较快的一门新兴学科，它所包含的内容 比较广泛，诸如机械状态量（力、位移、振动、噪声、温度、压力和流量等）的监测，状 态特征参数变化的辨识，机械产生振动和损伤时的原因分析、振源判断、故障预防，机械 零部件使用期间的可靠性分析和剩余寿命估计等等设备状态监测与故障诊断技术是保障设备安全运行的基本措施之一 一、设备故障的基本知识1、定义设备故障（Fault）的一般性定义是：设备在规定时间内、规定条件下，丧失规定功能 的状况美国政府《工程项目管理人员测试性与诊断性指南》（AD—A208917）中，则把故障定义为：“造成装置、组件或元件不能按规定方式工作的一种物理状态”在工程实例中，我们还常常听到另一个词汇：失效（Failure）国家标准GB3187—82《可靠性基本名词术语及定义》中规定，失效是产品丧失规定的功能，对可修复产品通常称为故障国家军用标 准GJB451—90《可靠性维修性术语》指出，故障是产品或产品的一部分不能或将不能完成 预定功能的事件或状态，对某些产品称为失效由此可见，“失效”和“故障”均为表示产品不能完成或丧失功能的现象在实际工程中，对于“失效”和“故障”没有严格的区别， 通常对于可修复产品常用“故障”，而对于不可修复产品常用“失效”。

对于各种设备系统而言，其包含着大量可修复的零部件，因此常常统一用“故障”来表示各级零部件直至系 统不能完成规定功能的事件2、设备故障分布规律设备故障的发生、发展过程都有其客观规律研究故障规律对制定维修策略，以及建 立更加科学的维修体制都是十分有利的1-1典型故障曲线一一浴盆曲线通过大量的实践证典型故障曲线一一浴盆曲线 故障率入（t） |早期 故障期偶发故障期耗损故障期41^- 4（有效寿命）/率障故的定规1IL明，可维修设备的故障率入 ⑴随着设备使用期的延续， 而呈现三个不同趋势的阶段典型的故障率分布曲 线，可参见图1-1所示的浴盆曲线（bathtub curve）,它将使用维修期间的设备故障状态分为三个时间:(1)早期故障期(0

此 段时间的长短，随产品、系统的设计与制造质量而异不过，当设备进行大修理或技术改 造后，早期故障期还将再次出现早期故障率是影响设备可靠性的一个重要因素，会使设备的平均无故障工作时间减少从设备的总役龄来看，这段时间虽不长，但必须认真对待，否则影响新设备效能的正常发 挥，对资金回收不利对于已定型的成批生产的设备和熟练的操作人员来说，早期故障期 相对较短工程实例：攀钢二期工程新建的深井泵站在投产初期，水泵运行台时时常只有 数百小时，甚至只有几十小时就必须检修，且检修 1台水泵耗时近半个月当时只能出动 车间绝大部分的检修力量，不分黑天白夜的加班加点组织抢修2)偶发故障期(tl

故通 过提高设计质量、改进使用管理、加强监视诊断与维护保养等工作，可使故障率降低到最 低对于偶发期故障，一般需要进行统计分析为此，必须健全设备运行、故障动态和维 修保养的记录，建立设备检查与生产日志等制度，对故障进行登记与分析工程实例：上 述的深井泵立在投产 2〜3年后，随着对设备的逐步熟悉，检修维护水平的逐步提高，设备 便进入偶发故障期，这一时期水泵的大修台时普遍提高到7000h,部分甚至可到 12000h以上一般每年大修台数为 2〜3台，大修台时60工相对早期故障期，工作量极大减少， 目前只配备数个钳工就可完全胜任设备检修工作3)耗损故障期(t2

3、故障分类故障的分类方法有多种，它们可分别从不同的角度，如经济性、安全性、复杂性、故 障发展速度、起因等方面，观察设备丧失工作效能的程度不同的分类方法反映了设备故 障的不同侧面，对机械故障进行分类的目的是为了更好地针对不同的故障形式采取相应的 对策常见的故障分类如下所述：(1)按故障的性质分类：间断性故障和永久性故障(2)按故障形成的速度(即发生的快慢)分类：突发性故障和渐发性故障(3)按故障的原因分类：外因故障和内因故障(4)按故障危害性分类：危险性故障和安全性故障(5)按功能丧失程度分类：局部性故障和完全性故障(6)按故障的相关性分类：相关故障和非相关故障(7)按功能分类：潜在故障和功能故障(8)按故障影响的程度分：轻微故障、一般故障、严重故障和恶性故障二、故障诊断及其分类故障诊断，就是对机械系统所处的状态进行监测，判断其是否正常，当出现异常时分析其产生的原因和部位，并预报其发展趋势在设备故障诊断技术中，诊断方法的分类问题是一个比较重要的问题，它不仅是建立一个学科所必需的条件，给人以明确的科学体系，而且更能启迪人们，改进已有的诊断方法，寻求新的突破因此，了解设备故障诊断的分 类，对我们今后更好地理解和运用诊断技术，具有积极的意义。

下面，简要介绍一些常见 的故障分类方法1、按目的分：分成功能诊断和运行诊断2、按方式分：分成巡回检测和监测3、按提取信息的方式分：分成直接诊断和间接诊断4、按诊断时所要求的机械运行工况条件分：分成常规工况诊断和特殊工况诊断5、按功能分：分成简易诊断和精密诊断三、设备故障诊断技术的发展与展望故障诊断技术是现代科学技术与生产高度发展，各学科相互渗透、相互交叉、相互促 进的产物除了故障机理的研究得益于数学、物理学、力学、机械学、声学、化学等基础 学科之外，还特别地从自动控制、信号处理、人工智能、计算机技术的发展中得到支持追溯设备故障诊断的历史，实际上自有工业生产以来就已存在早期的人们主要是依据五官感觉，如对设备的触摸，对声音、振动等状态特征的感受，同时凭借工匠的经验， 以此来判断某些故障的存在，并提出修复的措施，例如，有经验的工人常利用听棒来判断 旋转设备轴承及转子的状态等这一阶段我们估且称之为感性阶段，即利用人的五官来感 受各种设备故障信息之后，随着振动、温度、压力、流量等传感器的广泛应用，设备故障诊断的历史发生了第一次革命性的转变，进入了量化阶段但是故障诊断技术真正作为一门学科，则是20世纪60年代以后才发展起来的， 这也是设备故障诊断历史上第二次革命性的转变。

近年来， 人工智能和网络化已逐步成为故障诊断的主要发展方向，这必将推动设备故障诊断第三次 革命性的转变简而言之，设备故障诊断技术是现代科学技术与生产高度发展，各学科相互渗透、相 互交叉、相互促进的产物，其真正发展成为一门学科的时期大约在20世纪60年代，是在设备管理与维修模式发展的基础上成长起来的故障诊断技术经过 40多年的研究与发展，已应用于飞机自动驾驶、人造卫星、航天飞 机、核反应堆、汽轮发电机组、大型电网系统、石油化工过程、飞机、汽车、冶金、矿山 设备等领域但同时我们也应该看到，尽管设备故障诊断技术已取得了长足的进步，但它 作为一门正在发展的新型学科，目前还远未达到完善的水平，主要表现在：理论与实际结 合力度不够，故障诊断是一门实践性极强的技术，目前从事设备故障诊断研究的人员多为 高校或研究单位，他们对现场设备缺乏深入了解，而现场技术人员通常又没有足够的时间 和技术基础，将所观察、检测到的现象上升到理论加以分析、归纳、总结；诊断技术发展 不平衡，虽然旋转机械的故障诊断理论和实践都取得了较成熟的效果，但是往复机械的诊 断理论和实践还有待提高；诊断仪器的性能与现场设备的实际需求存在差距；现场设备诊 断系统的实际效果表现欠佳，智能化水平较低，简易诊断的仪器功能较为单一，精度不高， 而精密诊断的仪器价格较为昂贵，且对使用人员的专业技术水平要求很高，在易用性方面 还存在较大不足等。

相信随着现代科学技术的不断发展，这些问题都将逐步得以缓解，并 最终得到有效解决四、诊断技术基本方法简介对设备的诊断有不同的技术手段，较为常用的有振动监测与诊断、温度监测与诊断、 噪声监测、油液诊断、无损探伤技术等设备诊断技术尽管很多，但基本上离不开信息的 采集，信息的分析处理，状况的识别、诊断、预测和决策三个环节设备状态监测与诊断技术的主要工作内容是：(1) 保证机器运行状态在设计的范围内(2) 随时报告运行状态的变化情况和恶化趋势(3) 提供机器状态的准确描述(4) 故障报警五、故障诊断技术作用及意义现今社会，。