設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測

智能診斷   故障分析

認(rèn)知篇

一、 前言

1.何為狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷？

★ 在設(shè)備運(yùn)行中或在基本不拆卸的情況下，通過各種手段，掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，判定產(chǎn)生故障的部位和原因，并預(yù)測、預(yù)報設(shè)備未來的狀態(tài)

★ 是防止事故和計劃外停機(jī)的有效手段

★ 是設(shè)備維修的發(fā)展方向

2.設(shè)備故障診斷的目的

★ 及時預(yù)防、診斷、消除設(shè)備故障，對設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行必要指導(dǎo)

★ 制訂合理的監(jiān)測維修制度，延長設(shè)備壽命，降低維護(hù)費用

★ 為設(shè)備優(yōu)化設(shè)計、合理制造及生產(chǎn)過程提供數(shù)據(jù)和信息

3.設(shè)備故障診斷的任務(wù)

★ 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測

★ 設(shè)備故障診斷

★ 指導(dǎo)設(shè)備的管理維修

4.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的適用性

★ 能適用的機(jī)械比例大（約90%）

★ 對復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備效果特別大

★ 對劣化發(fā)展型和隨機(jī)型故障的（過去預(yù)防維修無能為力）設(shè)備效果特別大

二、被測設(shè)備

要看設(shè)備出現(xiàn)故障時是否：

★ 會威脅安全或破壞環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)

★ 會有重大經(jīng)濟(jì)損失后果

根據(jù)設(shè)備的重要程度以及減少對工作效率的影響等來決定排除故障的投資決策。

設(shè)備類型不同，損壞后果不同，采取的監(jiān)測手段及功能不同。

三、信號采集

★ 選測點原則：近距、剛性、安全

★ 定測點、定時間、定人員、定儀器、定參數(shù)、定工況、定路線

選用的傳感器及設(shè)備不同，如：

★ 位移：適用于低頻范圍，轉(zhuǎn)速在1500轉(zhuǎn)/分以下的機(jī)組

★ 速度：適用于中頻段，轉(zhuǎn)速在1500——10000轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)的機(jī)組

★ 加速度：適用于高頻段，轉(zhuǎn)速在10000轉(zhuǎn)/分以上的機(jī)組

四、信號處理

1.轉(zhuǎn)動機(jī)械常見故障的頻率特征

★ 信號處理就是，把振動信號中所包含的各種頻率成分分別分解出來的方法

★ 頻率變換以直角坐標(biāo)形式表示得到的圖形就是譜圖

★ 頻率分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是傅里葉變換和快速傅里葉算法（FFT）

★ 頻率分析的結(jié)果得到各種頻譜圖，這是故障診斷的有力工具

★ 頻譜是一個總稱，按照頻率成分的內(nèi)容可分為幅值譜、相位、功率譜、能量譜、倒頻譜等類型

★ 最常用為幅值譜

★ 設(shè)備故障發(fā)生、發(fā)展會引起信號頻率結(jié)構(gòu)的變化，對頻率信息進(jìn)行分析，可對設(shè)備故障原因進(jìn)行解釋

【轉(zhuǎn)動機(jī)械常見故障的頻率特征】

2.頻譜分析常用概念

頻域表示與時域表示的關(guān)系

★ 工頻

也稱基頻、轉(zhuǎn)頻、1X（1倍頻）等

★ 諧波

（倍頻）是指某一頻率的整倍數(shù)頻率分量，如2X，3X，4X，5X……nX

★ 次諧波

是指某一頻率的分?jǐn)?shù)倍頻率分量，如1/2X，1/3X，1/4X，3/2X ……

例如，某機(jī)器的實際運(yùn)行轉(zhuǎn)速n為6000 r/min，那么，轉(zhuǎn)速頻率＝n/60＝6000/60＝100Hz，其工頻為100Hz，二倍頻為200Hz，半頻為50Hz

★ 通頻振動是原始的、未經(jīng)傅里葉變換分解處理的、由各頻率振動分量相互迭加后的總振動。其振動波形是復(fù)雜的波形

★ 選頻振動是從通頻振動中所分解出來的、振動波形是單一正弦波的、某一選定頻率的振動（如工頻、0.5倍頻、二倍頻、…）

常用的振動時域參數(shù)：

振幅分別用振動位移、振動速度、振動加速度值加以描述、度量

★ 位移信號

峰峰值，單位為微米（mm，mm）

★ 速度信號

有效值，單位為毫米/秒（mm/s,cm/s）    

★ 加速度信號

峰值，單位為米/秒平方（m/s2）

3.常見波形的頻譜