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4、产现代化和机器设备的大型化、连续化、高速化、自动化而迅速发展起来的一门新技术, 也是一门以高等数学、物理、化学、电子技术、机电设备失效学为基础的新兴学科。现代化机械设备的应用一方面大大促进了生产的发展; 另一方面也潜伏着一个很大的危机,即一旦发生故障所造成的直接和间接的损失将是十分严重的。这门新技术的宗旨就是运用当代一切科技的新成就发现设备的隐患, 以期对设备事故防患于未然。如今它已是现代化设备维修技术的重要组成部分, 并且成了设备维修管理工作现代化的一个重要标志。机械故障诊断技术对确保机械设备的安全、提高产品质量、节约维修费用以及防止环境污染均起到重要作用。因此, 在生产中运用现代设备故障诊
5、断技术, 可给企业带来巨大的经济效益。关键词：工程机械、故障诊断技术、诊断方法、发展与现状一、意义 随着现代科学技术在设备上的应用，现代设备的结构越来越复杂，功能越来越齐全，自动化程度越来越高。由于许多无法避免的因素影响，会导致设备出现各种故障，从而降低或失去预定的功能，甚至会造成严重的事故，带来极大的经济损失和人员伤亡。二、过程机械设备在劣化进程中, 基本遵循以下规律。期：称为磨合期。指的是新设备设计、装配后的跑合阶段, 这个阶段故障率较高。故 障率与零部件的设计、制造、装配质量关系密切。一般设备的劣化曲线不包括这一期。期：正常使用期。指的是机器在经过第期后, 已经处于稳定状态, 进入正常使
6、用阶段。这个阶段故障率显然较低。期：耗损期。指的是机器由于磨损疲劳等原因已处于生命中的老年阶段, 其故障率逐渐升高。 通过对机器进行必要的测量和诊断, 可以及时发现设备在某一阶段处在哪一期, 避免设备提前进入耗损期或发生故障。诊断一词来源于中医学中的望、闻、问、切, 辨证施治 八字诀, 而这几个字也充分体现了设备故障诊断的全过程。 三、基本原理 在机械设备运行的劣化进程中,会产生大量的有用的诊断信息,我们把这些诊断信息所产生的信号用适当的传感器转化为电信号,再对所采集来的电信号进行处理、提取其特征,从而进行故障诊断。四、目的 1能及时、正确地对各种异常状态或故障诊断做出诊断
7、，预防或消除故障，对设备的运转进行必要的指导，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 2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力，延长设备服役期限和使用寿命，降低设备全寿命周期费用 3通过检测监视、故障分析、性能评估等，为设备结构改造、合理制造及生产过程提供数据和信息任务：监视设备的状态，判断其是否正常；预测和诊断设备的故障并消除故障；指导设备的管理和维修设备的管理和维修方法的发展经历了三个阶段，即早期的事后维修方式(Run toBreakdown Maintenance),发展到定期预防维修方式(Time-based
8、Preventive Maintenance)，现在正向视情维修(Conditon-based Maintenance)发展。定期维修制度可以预防事故的发生，但可能出现过剩维修或不足维修的弊病，视情维修是一种更科学、更合理的维修方式，但要能做到视情维修，其条件是有赖于完善的状态监测和故障诊断技术的发展和实施，这也是国内外近年来对故障诊断技术如此重视的一个原因五、定义和内容1、定义在设备运行中或基本不拆卸的情况下，掌握设备运行状况，判断产生故障的部位和原因，以及预测预报设备状态的技术2、内容 状态检测、分析诊断和故障预测三个方面。具体实施过程：a 信号采集b信号处理 c 状态识别 d 诊断决策六
9、、基本方法 1、诊断方法的分类（一）传统的故障诊断方法 首先是利用各种物理的和化学的原理和手段，通过伴随故障出现的各种物理和化学现象，直接检测故障。 其次，利用故障所对应的征兆来诊断故障是最常用、最成熟的方法，以旋转机械为例，振动及其频谱特性的征兆是最能反映故障特点、最有利于进行故障诊断的手段。（二）故障的智能诊断方法 在上述传统的诊断方法的基础上，将人工智能（Artificial Intelligence）的理论和方法用于故障诊断，发展智能化的诊断方法，是故障诊断的一条全新的途径，目前已广泛应用，成为设备故障诊断的主要方向。 人工智能的目的是使计算机去做原来只有人才能做的智能任务，包括推理、
10、理解、规划、决策、抽象、学习等功能。专家系统（Expert System）是实现人工智能的重要形式. 专家系统由知识库、推理机以及工作存储空间（包括数据库）组成。专家系统的核心问题是知识的获取和知识的表示。（三）故障诊断的数学方法 设备故障诊断技术作为一门学科，尚处在形成和发展之中，必须广泛利用各学科的最新科技成就，特别要借助各种有效的数学工具。包括基于模式识别诊断方法，基于概率统计的诊断方法，基于模糊数学的诊断方法，基于可靠性分析和故障树分析的诊断方法，以及神经网络、小波变换、分形几何等新发展的数学分支在故障诊断中的应用等等。2、机械设备故障信息获取和检测方法 (一)直接观测法 应用这种方法
11、对机器状态做出判断主要靠人的经验和感官，且限于能观测到的或接触到的机器零部件。(二)参数测定法 根据设备运动的各种参数的变化来获取故障信息是广泛应用的一种方法。其它如噪声、温度、压力、变形、胀差、阻值等参数也是故障信息的重要来源。 (三)磨损残渣测定法 测定机器零部件如轴承、齿轮、活塞环等的磨损残渣在润滑油中的含量，也是一种有效的获取故障信息的方法，根据磨损残渣在润滑油中含量及颗粒分布可以掌握零件磨损情况，并可预防机器故障的发生。有关这方面的详细内容将在第五章中叙述。(四)设备性能指标的测定 设备性能包括整机及零部件性能，通过测量机器性能及输入、输出量的变化信息来判断机器的工作状态也是一种重要
12、方法。例如，柴油机耗油量与功率的变化，机床加工零件精度的变化，风机效率的变化等均包含着故障信息。对机器零部件性能的测定，主要反映在强度方面，这对预测机器设备的可靠性，预报设备破坏性故障具有重要意义。3、机械设备故障的检测方法 机械设备有各种类型，因而出现的故障也多种多样，不同的设备需要采用不同的方法来诊断（1）.按机械故障诊断方法的难易程度分:1)简易诊断法 这种方法主要指采用便携式的简易仪器,根据设定的标准或人的经验分析,了解设备是否处于正常状态。若发现异常则通过监测数据进一步了解其发展趋势。这种方法的正常使用,得意于世界上许多大公司对便携式设备的研究和生产。例如,便携式测振仪、机器检测器,
13、油膜检测器,小型测振仪、马达检测器, 声发射裂纹检测器等。国际上比较有影响的公司有: 丹麦的B&K 公司, 瑞典的SPM 公司等。2)精密诊断法 这种方法指对已产生异常状态的原因采用精密诊断仪器和各种分析手段,进行综合分析。通过精密诊断,不仅要确定故障是否的确存在, 并且, 当存在故障时,还需诊断出它的位置, 原因及程度及发展趋势。 目前比较普及的还是简易诊断(状态监测)，而精密诊断真正用于生产还是少数,而且主要用于高精尖设备上。这一状况欧美和日本都一样,具有普遍性。这表明简易诊断比较成熟, 简便易行, 而精密诊断还属于一种开发性技术,尚不够成熟。另外精密诊断的费用也比较高,需要精密的仪器,
14、要由经过专门训练的工程师来进行,所以只在重要的设备上进行。这一点对我国开发推广诊断技术时值得注意。当前应该把重点放在普及简易诊断或状态监测上。同时积极开发精密诊断技术, 使它尽快达到使用水平。据有关资料统计, 利用简易诊断仪器可以解决设备运行中50% 的故障。由此可见,简易诊断在设备管理与维修中的重要作用。（2）按机械故障诊断方法的原理分1）震动和噪声的诊断 这是大部分机器所共有的故障表现形式，一般采用以下方法进行诊断 1，振动法 2。特征分析法 3。静态分析与参数识别法 4，冲击能量与冲击脉冲测定法 5，声学法2）材料裂纹及缺陷损伤的故障检测 材料裂纹包括应力腐蚀裂纹及疲劳裂纹，一般可采用下
15、述方法进行检测：1，超声波探伤2射线探伤 3渗透探伤 4磁粉探伤法 5涡流探伤法 6激光全息检测法 7微波检测技术 8声发射技术3） 设备零部件材料的磨损及腐蚀故障检测 这类故障除采用上述无损检查中的超声探伤法外尚应用下列方法 1光线内窥技术 2油液分析法 油液分析法可分为两大类，一类是油液本身物理、化学性能分析，另一类是对油液中残渣的分析。具体的方法有光谱分析法和有谱分析法。4）温度、压力、流量变化引起的故障检测 这类故障除采用上述无损检测中的超声探伤法外尚可应用下列方法：机器设备系统的有些故障往往反映在一些工艺参数，如温度、压力、流量的变化中。在温度测量中除常规使用的装在机器上的热电阻、热电偶等接触式测温仪外，目前在一些特殊场合使用的非接触式测温方法有红外测温仪和红外热像仪，它们都是依靠物体的热辐射进
