第二節(jié) 設(shè)備故障診斷技術(shù)和它的實(shí)施過(guò)程
一、設(shè)備故障診斷的實(shí)施過(guò)程
測(cè)取設(shè)備在運(yùn)行中或相對(duì)靜止條件下的狀態(tài)信息，通過(guò)對(duì)信號(hào)的處理和分析，并結(jié)合設(shè)備的歷史狀況，定量識(shí)別設(shè)備及其零部件的技術(shù)狀態(tài)，并預(yù)知有關(guān)異常、故障和預(yù)測(cè)未來(lái)技術(shù)狀態(tài)，從而確定必要的對(duì)策的技術(shù)，即設(shè)備故障診斷技術(shù)。
圖9-1，診斷技術(shù)的三個(gè)階段：狀態(tài)監(jiān)測(cè)，分析診斷，治理預(yù)防。
（一） 狀態(tài)監(jiān)測(cè)
通過(guò)傳感器，采集設(shè)備在運(yùn)行中的各種信息，把它轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)或者其他信號(hào)，再把這個(gè)信號(hào)送到信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。
信號(hào)處理系統(tǒng)主要就是把有用信號(hào)提取出來(lái)，而把無(wú)用信號(hào)、干擾信號(hào)排除。
（二） 分析診斷
包括狀態(tài)識(shí)別和診斷決策兩個(gè)部分，狀態(tài)識(shí)別就是把這些參數(shù)或者圖譜和參考的參量或者參考的圖譜進(jìn)行比較，來(lái)識(shí)別設(shè)備是否存在故障，通過(guò)這樣狀態(tài)識(shí)別以后，就可以做出診斷結(jié)果，即分析診斷。
（三） 治理預(yù)防
根據(jù)分析診斷得出的結(jié)論，確定治理修正預(yù)防的辦法。包括調(diào)度、改變操作、更換停機(jī)檢修等等。
二、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的區(qū)別與聯(lián)系
狀態(tài)監(jiān)測(cè)是故障診斷的基礎(chǔ)和前提，沒(méi)有狀態(tài)監(jiān)測(cè)就談不上故障診斷。而故障診斷是對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的進(jìn)一步分析和處理，診斷是目的。
三、設(shè)備故障診斷技術(shù)的分類，有三種分類方法：
（一）按照診斷的目的、要求和條件分類，分為功能診斷和運(yùn)行診斷、定期診斷和連續(xù)監(jiān)測(cè)、直接診斷和間接診斷、在線診斷和離線診斷、常規(guī)診斷和特殊診斷、簡(jiǎn)易診斷和精密診斷等等。
1、功能診斷和運(yùn)行診斷。功能診斷主要是針對(duì)新安裝的設(shè)備或剛剛維修過(guò)的設(shè)備，而運(yùn)行診斷更多是起到狀態(tài)監(jiān)測(cè)的功能。
2、定期診斷和連續(xù)監(jiān)測(cè)。
3、直接診斷和間接診斷。
直接診斷是直接根據(jù)關(guān)鍵零部件的狀態(tài)信息來(lái)確定其所處的狀態(tài)，例如軸承間隙、齒面磨損.直接診斷迅速可靠，但往往受到機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作條件的限制而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
間接診斷是通過(guò)設(shè)備運(yùn)行中的二次效應(yīng)參數(shù)來(lái)間接判斷關(guān)鍵零部件的狀態(tài)變化。由于多數(shù)二次效應(yīng)參數(shù)屬于綜合信息，因此在間接診斷中出現(xiàn)偽警或漏檢的可能性會(huì)增加。
4、在線診斷和離線診斷。
在線是指對(duì)現(xiàn)場(chǎng)正在運(yùn)行設(shè)備的自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；而離線監(jiān)測(cè)是利用磁帶記錄儀等將現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)信號(hào)記錄后，帶回實(shí)驗(yàn)室后再結(jié)合診斷對(duì)象的歷史檔案進(jìn)行進(jìn)一步的分析診斷或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的診斷。
5、常規(guī)診斷和特殊診斷。
常規(guī)診斷是在設(shè)備正常服役條件下進(jìn)行的診斷，大多數(shù)診斷屬于這一類型診斷。但在個(gè)別情況下，需要?jiǎng)?chuàng)造特殊的服役條件來(lái)采集信號(hào)，例如，動(dòng)力機(jī)組的起動(dòng)和停機(jī)過(guò)程要通過(guò)轉(zhuǎn)子的扭振和彎曲振動(dòng)的幾個(gè)臨界轉(zhuǎn)速采集起動(dòng)和停機(jī)過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào)，停車(chē)對(duì)診斷其故障是必須的，所要求的振動(dòng)信號(hào)在常規(guī)診斷中是采集不到的，因而需要采用特殊診斷。
6、簡(jiǎn)易診斷和精密診斷。
簡(jiǎn)易診斷一般由現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行。憑著聽(tīng)、摸、看、聞來(lái)檢查。也可通過(guò)便攜式簡(jiǎn)單診斷儀器,如測(cè)振儀、聲級(jí)計(jì)、工業(yè)內(nèi)窺鏡、紅外測(cè)溫儀等對(duì)設(shè)備進(jìn)行人工監(jiān)測(cè)，根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)或憑人的經(jīng)驗(yàn)確定設(shè)備是否處于正常狀態(tài)。
精密診斷一般要由專業(yè)人員來(lái)實(shí)施。采用先進(jìn)的傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，然后采用精密診斷儀器和各種先進(jìn)分析手段（包括計(jì)算機(jī)輔助方法、人工智能技術(shù)等）進(jìn)行綜合分析，確定故障類型、程度、部位和產(chǎn)生故障的原因，了解故障的發(fā)展趨勢(shì)。
（二）按診斷的物理參數(shù)分類
表9-2，振動(dòng)、聲學(xué)、溫度、污染、無(wú)損診斷、壓力診斷等等，都是按物理參數(shù)分類?！ ”?-2 按診斷的物理參數(shù)分類
診斷技術(shù)名稱 狀態(tài)檢測(cè)參數(shù)
振動(dòng)診斷技術(shù) 平衡振動(dòng)、瞬態(tài)振動(dòng)、機(jī)械導(dǎo)納及模態(tài)參數(shù)
聲學(xué)診斷技術(shù) 噪聲、聲阻、超聲以及發(fā)射等
溫度診斷技術(shù) 溫度、溫差、溫度場(chǎng)以及熱象等
污染診斷技術(shù) 氣、液、固體的成分變化，泄漏及殘留物等
無(wú)損診斷技術(shù) 裂紋、變形、斑點(diǎn)及色澤等
壓力診斷技術(shù) 壓差、壓力及壓力脈動(dòng)等
強(qiáng)度診斷技術(shù) 力、扭矩、應(yīng)力及應(yīng)變等
電參數(shù)診斷技術(shù) 電信號(hào)、功率及磁特性等
趨向診斷技術(shù) 設(shè)備的各種技術(shù)性能指標(biāo)
綜合診斷技術(shù) 各種物理參數(shù)的組合與交叉
（三）按照按診斷的直接對(duì)象分類
各種不同的對(duì)象，診斷方法、診斷的技術(shù)、診斷的設(shè)備都有很大區(qū)別，按照機(jī)械零件、液壓系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、工程結(jié)構(gòu)等等來(lái)進(jìn)行區(qū)分。
表9-3 按直接診斷對(duì)象分類
診斷技術(shù)名稱 直接診斷對(duì)象
機(jī)械零件診斷技術(shù) 齒輪、軸承、轉(zhuǎn)軸、鋼絲繩、連接件等
液壓系統(tǒng)診斷技術(shù) 泵、閥、液壓元件及液壓系統(tǒng)等
旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷技術(shù) 轉(zhuǎn)子、軸承、葉輪、風(fēng)機(jī)、泵、離心機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)組及水輪發(fā)電機(jī)組等
往復(fù)機(jī)械診斷技術(shù) 內(nèi)燃機(jī)、壓氣機(jī)、活塞及曲柄連桿機(jī)構(gòu)等
工程結(jié)構(gòu)診斷技術(shù) 金屬結(jié)構(gòu)、框架、橋梁、容器、建筑物、靜止電氣設(shè)備等
工藝流程診斷技術(shù) 各種生產(chǎn)工藝過(guò)程
生產(chǎn)系統(tǒng)診斷技術(shù) 各種生產(chǎn)系統(tǒng)、生產(chǎn)線
電器設(shè)備診斷技術(shù) 發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)電器
【例題4•多選題】設(shè)備故障診斷通常分為狀態(tài)監(jiān)測(cè)、分析診斷和治理預(yù)防三個(gè)階段，其中分析診斷包括狀態(tài)識(shí)別和診斷決策。下列各項(xiàng)中，屬于分析診斷階段工作內(nèi)容的包括 （ ）。（2007）
A.獲得診斷決策的可靠依據(jù)——征兆
B.將反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的征兆與故障狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行比較，來(lái)識(shí)別設(shè)備是否存在故障
C.找出故障產(chǎn)生的原因及發(fā)生的部位
D.預(yù)測(cè)設(shè)備的性能和故障發(fā)展的趨勢(shì)
E.確定治理修正的辦法
答案：BCD
一、設(shè)備故障診斷的實(shí)施過(guò)程
測(cè)取設(shè)備在運(yùn)行中或相對(duì)靜止條件下的狀態(tài)信息，通過(guò)對(duì)信號(hào)的處理和分析，并結(jié)合設(shè)備的歷史狀況，定量識(shí)別設(shè)備及其零部件的技術(shù)狀態(tài)，并預(yù)知有關(guān)異常、故障和預(yù)測(cè)未來(lái)技術(shù)狀態(tài)，從而確定必要的對(duì)策的技術(shù)，即設(shè)備故障診斷技術(shù)。
圖9-1，診斷技術(shù)的三個(gè)階段：狀態(tài)監(jiān)測(cè)，分析診斷，治理預(yù)防。
（一） 狀態(tài)監(jiān)測(cè)
通過(guò)傳感器，采集設(shè)備在運(yùn)行中的各種信息，把它轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)或者其他信號(hào)，再把這個(gè)信號(hào)送到信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。
信號(hào)處理系統(tǒng)主要就是把有用信號(hào)提取出來(lái)，而把無(wú)用信號(hào)、干擾信號(hào)排除。
（二） 分析診斷
包括狀態(tài)識(shí)別和診斷決策兩個(gè)部分，狀態(tài)識(shí)別就是把這些參數(shù)或者圖譜和參考的參量或者參考的圖譜進(jìn)行比較，來(lái)識(shí)別設(shè)備是否存在故障，通過(guò)這樣狀態(tài)識(shí)別以后，就可以做出診斷結(jié)果，即分析診斷。
（三） 治理預(yù)防
根據(jù)分析診斷得出的結(jié)論，確定治理修正預(yù)防的辦法。包括調(diào)度、改變操作、更換停機(jī)檢修等等。
二、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的區(qū)別與聯(lián)系
狀態(tài)監(jiān)測(cè)是故障診斷的基礎(chǔ)和前提，沒(méi)有狀態(tài)監(jiān)測(cè)就談不上故障診斷。而故障診斷是對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的進(jìn)一步分析和處理，診斷是目的。
三、設(shè)備故障診斷技術(shù)的分類，有三種分類方法：
（一）按照診斷的目的、要求和條件分類，分為功能診斷和運(yùn)行診斷、定期診斷和連續(xù)監(jiān)測(cè)、直接診斷和間接診斷、在線診斷和離線診斷、常規(guī)診斷和特殊診斷、簡(jiǎn)易診斷和精密診斷等等。
1、功能診斷和運(yùn)行診斷。功能診斷主要是針對(duì)新安裝的設(shè)備或剛剛維修過(guò)的設(shè)備，而運(yùn)行診斷更多是起到狀態(tài)監(jiān)測(cè)的功能。
2、定期診斷和連續(xù)監(jiān)測(cè)。
3、直接診斷和間接診斷。
直接診斷是直接根據(jù)關(guān)鍵零部件的狀態(tài)信息來(lái)確定其所處的狀態(tài)，例如軸承間隙、齒面磨損.直接診斷迅速可靠，但往往受到機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作條件的限制而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
間接診斷是通過(guò)設(shè)備運(yùn)行中的二次效應(yīng)參數(shù)來(lái)間接判斷關(guān)鍵零部件的狀態(tài)變化。由于多數(shù)二次效應(yīng)參數(shù)屬于綜合信息，因此在間接診斷中出現(xiàn)偽警或漏檢的可能性會(huì)增加。
4、在線診斷和離線診斷。
在線是指對(duì)現(xiàn)場(chǎng)正在運(yùn)行設(shè)備的自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；而離線監(jiān)測(cè)是利用磁帶記錄儀等將現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)信號(hào)記錄后，帶回實(shí)驗(yàn)室后再結(jié)合診斷對(duì)象的歷史檔案進(jìn)行進(jìn)一步的分析診斷或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的診斷。
5、常規(guī)診斷和特殊診斷。
常規(guī)診斷是在設(shè)備正常服役條件下進(jìn)行的診斷，大多數(shù)診斷屬于這一類型診斷。但在個(gè)別情況下，需要?jiǎng)?chuàng)造特殊的服役條件來(lái)采集信號(hào)，例如，動(dòng)力機(jī)組的起動(dòng)和停機(jī)過(guò)程要通過(guò)轉(zhuǎn)子的扭振和彎曲振動(dòng)的幾個(gè)臨界轉(zhuǎn)速采集起動(dòng)和停機(jī)過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào)，停車(chē)對(duì)診斷其故障是必須的，所要求的振動(dòng)信號(hào)在常規(guī)診斷中是采集不到的，因而需要采用特殊診斷。
6、簡(jiǎn)易診斷和精密診斷。
簡(jiǎn)易診斷一般由現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行。憑著聽(tīng)、摸、看、聞來(lái)檢查。也可通過(guò)便攜式簡(jiǎn)單診斷儀器,如測(cè)振儀、聲級(jí)計(jì)、工業(yè)內(nèi)窺鏡、紅外測(cè)溫儀等對(duì)設(shè)備進(jìn)行人工監(jiān)測(cè)，根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)或憑人的經(jīng)驗(yàn)確定設(shè)備是否處于正常狀態(tài)。
精密診斷一般要由專業(yè)人員來(lái)實(shí)施。采用先進(jìn)的傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，然后采用精密診斷儀器和各種先進(jìn)分析手段（包括計(jì)算機(jī)輔助方法、人工智能技術(shù)等）進(jìn)行綜合分析，確定故障類型、程度、部位和產(chǎn)生故障的原因，了解故障的發(fā)展趨勢(shì)。
（二）按診斷的物理參數(shù)分類
表9-2，振動(dòng)、聲學(xué)、溫度、污染、無(wú)損診斷、壓力診斷等等，都是按物理參數(shù)分類?！ ”?-2 按診斷的物理參數(shù)分類
診斷技術(shù)名稱 狀態(tài)檢測(cè)參數(shù)
振動(dòng)診斷技術(shù) 平衡振動(dòng)、瞬態(tài)振動(dòng)、機(jī)械導(dǎo)納及模態(tài)參數(shù)
聲學(xué)診斷技術(shù) 噪聲、聲阻、超聲以及發(fā)射等
溫度診斷技術(shù) 溫度、溫差、溫度場(chǎng)以及熱象等
污染診斷技術(shù) 氣、液、固體的成分變化，泄漏及殘留物等
無(wú)損診斷技術(shù) 裂紋、變形、斑點(diǎn)及色澤等
壓力診斷技術(shù) 壓差、壓力及壓力脈動(dòng)等
強(qiáng)度診斷技術(shù) 力、扭矩、應(yīng)力及應(yīng)變等
電參數(shù)診斷技術(shù) 電信號(hào)、功率及磁特性等
趨向診斷技術(shù) 設(shè)備的各種技術(shù)性能指標(biāo)
綜合診斷技術(shù) 各種物理參數(shù)的組合與交叉
（三）按照按診斷的直接對(duì)象分類
各種不同的對(duì)象，診斷方法、診斷的技術(shù)、診斷的設(shè)備都有很大區(qū)別，按照機(jī)械零件、液壓系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、工程結(jié)構(gòu)等等來(lái)進(jìn)行區(qū)分。
表9-3 按直接診斷對(duì)象分類
診斷技術(shù)名稱 直接診斷對(duì)象
機(jī)械零件診斷技術(shù) 齒輪、軸承、轉(zhuǎn)軸、鋼絲繩、連接件等
液壓系統(tǒng)診斷技術(shù) 泵、閥、液壓元件及液壓系統(tǒng)等
旋轉(zhuǎn)機(jī)械診斷技術(shù) 轉(zhuǎn)子、軸承、葉輪、風(fēng)機(jī)、泵、離心機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)組及水輪發(fā)電機(jī)組等
往復(fù)機(jī)械診斷技術(shù) 內(nèi)燃機(jī)、壓氣機(jī)、活塞及曲柄連桿機(jī)構(gòu)等
工程結(jié)構(gòu)診斷技術(shù) 金屬結(jié)構(gòu)、框架、橋梁、容器、建筑物、靜止電氣設(shè)備等
工藝流程診斷技術(shù) 各種生產(chǎn)工藝過(guò)程
生產(chǎn)系統(tǒng)診斷技術(shù) 各種生產(chǎn)系統(tǒng)、生產(chǎn)線
電器設(shè)備診斷技術(shù) 發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)電器
【例題4•多選題】設(shè)備故障診斷通常分為狀態(tài)監(jiān)測(cè)、分析診斷和治理預(yù)防三個(gè)階段，其中分析診斷包括狀態(tài)識(shí)別和診斷決策。下列各項(xiàng)中，屬于分析診斷階段工作內(nèi)容的包括 （ ）。（2007）
A.獲得診斷決策的可靠依據(jù)——征兆
B.將反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的征兆與故障狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行比較，來(lái)識(shí)別設(shè)備是否存在故障
C.找出故障產(chǎn)生的原因及發(fā)生的部位
D.預(yù)測(cè)設(shè)備的性能和故障發(fā)展的趨勢(shì)
E.確定治理修正的辦法
答案：BCD