第二節(jié) 設(shè)備故障診斷技術(shù)和它的實施過程
一、設(shè)備故障診斷的實施過程
測取設(shè)備在運行中或相對靜止條件下的狀態(tài)信息，通過對信號的處理和分析，并結(jié)合設(shè)備的歷史狀況，定量識別設(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)測未來技術(shù)狀態(tài)，從而確定必要的對策的技術(shù)，即設(shè)備故障診斷技術(shù)。
圖9-1，診斷技術(shù)的三個階段：狀態(tài)監(jiān)測，分析診斷，治理預(yù)防。
（一） 狀態(tài)監(jiān)測
通過傳感器，采集設(shè)備在運行中的各種信息，把它轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柣蛘咂渌盘?，再把這個信號送到信號處理系統(tǒng)進行處理。
信號處理系統(tǒng)主要就是把有用信號提取出來，而把無用信號、干擾信號排除。
（二） 分析診斷
包括狀態(tài)識別和診斷決策兩個部分，狀態(tài)識別就是把這些參數(shù)或者圖譜和參考的參量或者參考的圖譜進行比較，來識別設(shè)備是否存在故障，通過這樣狀態(tài)識別以后，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、更換停機檢修等等。
二、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的區(qū)別與聯(lián)系
狀態(tài)監(jiān)測是故障診斷的基礎(chǔ)和前提，沒有狀態(tài)監(jiān)測就談不上故障診斷。而故障診斷是對監(jiān)測結(jié)果的進一步分析和處理，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，分為功能診斷和運行診斷、定期診斷和連續(xù)監(jiān)測、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、簡易診斷和精密診斷等等。
1、功能診斷和運行診斷。功能診斷主要是針對新安裝的設(shè)備或剛剛維修過的設(shè)備，而運行診斷更多是起到狀態(tài)監(jiān)測的功能。
2、定期診斷和連續(xù)監(jiān)測。
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，但往往受到機械結(jié)構(gòu)和工作條件的限制而無法實現(xiàn)。
間接診斷是通過設(shè)備運行中的二次效應(yīng)參數(shù)來間接判斷關(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增加。
4、在線診斷和離線診斷。
在線是指對現(xiàn)場正在運行設(shè)備的自動實時監(jiān)測；而離線監(jiān)測是利用磁帶記錄儀等將現(xiàn)場的狀態(tài)信號記錄后，帶回實驗室后再結(jié)合診斷對象的歷史檔案進行進一步的分析診斷或通過網(wǎng)絡(luò)進行的診斷。
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行的診斷，大多數(shù)診斷屬于這一類型診斷。但在個別情況下，需要創(chuàng)造特殊的服役條件來采集信號，例如，動力機組的起動和停機過程要通過轉(zhuǎn)子的扭振和彎曲振動的幾個臨界轉(zhuǎn)速采集起動和停機過程中的振動信號，停車對診斷其故障是必須的，所要求的振動信號在常規(guī)診斷中是采集不到的，因而需要采用特殊診斷。
6、簡易診斷和精密診斷。
簡易診斷一般由現(xiàn)場作業(yè)人員進行。憑著聽、摸、看、聞來檢查。也可通過便攜式簡單診斷儀器,如測振儀、聲級計、工業(yè)內(nèi)窺鏡、紅外測溫儀等對設(shè)備進行人工監(jiān)測，根據(jù)設(shè)定的標準或憑人的經(jīng)驗確定設(shè)備是否處于正常狀態(tài)。
精密診斷一般要由專業(yè)人員來實施。采用先進的傳感器采集現(xiàn)場信號，然后采用精密診斷儀器和各種先進分析手段（包括計算機輔助方法、人工智能技術(shù)等）進行綜合分析，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。
（二）按診斷的物理參數(shù)分類
表9-2，振動、聲學、溫度、污染、無損診斷、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)檢測參數(shù)
振動診斷技術(shù) 平衡振動、瞬態(tài)振動、機械導納及模態(tài)參數(shù)
聲學診斷技術(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
無損診斷技術(shù) 裂紋、變形、斑點及色澤等
壓力診斷技術(shù) 壓差、壓力及壓力脈動等
強度診斷技術(shù) 力、扭矩、應(yīng)力及應(yīng)變等
電參數(shù)診斷技術(shù) 電信號、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
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象分類
各種不同的對象，診斷方法、診斷的技術(shù)、診斷的設(shè)備都有很大區(qū)別，按照機械零件、液壓系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)機械、往復(fù)機械、工程結(jié)構(gòu)等等來進行區(qū)分。
表9-3 按直接診斷對象分類
診斷技術(shù)名稱 直接診斷對象
機械零件診斷技術(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)機械診斷技術(shù) 轉(zhuǎn)子、軸承、葉輪、風機、泵、離心機、汽輪發(fā)電機組及水輪發(fā)電機組等
往復(fù)機械診斷技術(shù) 內(nèi)燃機、壓氣機、活塞及曲柄連桿機構(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、電動機、變壓器、開關(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、分析診斷和治理預(yù)防三個階段，其中分析診斷包括狀態(tài)識別和診斷決策。下列各項中，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)備運行狀態(tài)的征兆與故障狀態(tài)參數(shù)進行比較，來識別設(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)測設(shè)備的性能和故障發(fā)展的趨勢
E.確定治理修正的辦法
答案：BCD
一、設(shè)備故障診斷的實施過程
測取設(shè)備在運行中或相對靜止條件下的狀態(tài)信息，通過對信號的處理和分析，并結(jié)合設(shè)備的歷史狀況，定量識別設(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)測未來技術(shù)狀態(tài)，從而確定必要的對策的技術(shù)，即設(shè)備故障診斷技術(shù)。
圖9-1，診斷技術(shù)的三個階段：狀態(tài)監(jiān)測，分析診斷，治理預(yù)防。
（一） 狀態(tài)監(jiān)測
通過傳感器，采集設(shè)備在運行中的各種信息，把它轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柣蛘咂渌盘?，再把這個信號送到信號處理系統(tǒng)進行處理。
信號處理系統(tǒng)主要就是把有用信號提取出來，而把無用信號、干擾信號排除。
（二） 分析診斷
包括狀態(tài)識別和診斷決策兩個部分，狀態(tài)識別就是把這些參數(shù)或者圖譜和參考的參量或者參考的圖譜進行比較，來識別設(shè)備是否存在故障，通過這樣狀態(tài)識別以后，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、更換停機檢修等等。
二、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的區(qū)別與聯(lián)系
狀態(tài)監(jiān)測是故障診斷的基礎(chǔ)和前提，沒有狀態(tài)監(jiān)測就談不上故障診斷。而故障診斷是對監(jiān)測結(jié)果的進一步分析和處理，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，分為功能診斷和運行診斷、定期診斷和連續(xù)監(jiān)測、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、簡易診斷和精密診斷等等。
1、功能診斷和運行診斷。功能診斷主要是針對新安裝的設(shè)備或剛剛維修過的設(shè)備，而運行診斷更多是起到狀態(tài)監(jiān)測的功能。
2、定期診斷和連續(xù)監(jiān)測。
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，但往往受到機械結(jié)構(gòu)和工作條件的限制而無法實現(xiàn)。
間接診斷是通過設(shè)備運行中的二次效應(yīng)參數(shù)來間接判斷關(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增加。
4、在線診斷和離線診斷。
在線是指對現(xiàn)場正在運行設(shè)備的自動實時監(jiān)測；而離線監(jiān)測是利用磁帶記錄儀等將現(xiàn)場的狀態(tài)信號記錄后，帶回實驗室后再結(jié)合診斷對象的歷史檔案進行進一步的分析診斷或通過網(wǎng)絡(luò)進行的診斷。
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行的診斷，大多數(shù)診斷屬于這一類型診斷。但在個別情況下，需要創(chuàng)造特殊的服役條件來采集信號，例如，動力機組的起動和停機過程要通過轉(zhuǎn)子的扭振和彎曲振動的幾個臨界轉(zhuǎn)速采集起動和停機過程中的振動信號，停車對診斷其故障是必須的，所要求的振動信號在常規(guī)診斷中是采集不到的，因而需要采用特殊診斷。
6、簡易診斷和精密診斷。
簡易診斷一般由現(xiàn)場作業(yè)人員進行。憑著聽、摸、看、聞來檢查。也可通過便攜式簡單診斷儀器,如測振儀、聲級計、工業(yè)內(nèi)窺鏡、紅外測溫儀等對設(shè)備進行人工監(jiān)測，根據(jù)設(shè)定的標準或憑人的經(jīng)驗確定設(shè)備是否處于正常狀態(tài)。
精密診斷一般要由專業(yè)人員來實施。采用先進的傳感器采集現(xiàn)場信號，然后采用精密診斷儀器和各種先進分析手段（包括計算機輔助方法、人工智能技術(shù)等）進行綜合分析，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。
（二）按診斷的物理參數(shù)分類
表9-2，振動、聲學、溫度、污染、無損診斷、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)檢測參數(shù)
振動診斷技術(shù) 平衡振動、瞬態(tài)振動、機械導納及模態(tài)參數(shù)
聲學診斷技術(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
無損診斷技術(shù) 裂紋、變形、斑點及色澤等
壓力診斷技術(shù) 壓差、壓力及壓力脈動等
強度診斷技術(shù) 力、扭矩、應(yīng)力及應(yīng)變等
電參數(shù)診斷技術(shù) 電信號、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
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象分類
各種不同的對象，診斷方法、診斷的技術(shù)、診斷的設(shè)備都有很大區(qū)別，按照機械零件、液壓系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)機械、往復(fù)機械、工程結(jié)構(gòu)等等來進行區(qū)分。
表9-3 按直接診斷對象分類
診斷技術(shù)名稱 直接診斷對象
機械零件診斷技術(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)機械診斷技術(shù) 轉(zhuǎn)子、軸承、葉輪、風機、泵、離心機、汽輪發(fā)電機組及水輪發(fā)電機組等
往復(fù)機械診斷技術(shù) 內(nèi)燃機、壓氣機、活塞及曲柄連桿機構(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、電動機、變壓器、開關(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、分析診斷和治理預(yù)防三個階段，其中分析診斷包括狀態(tài)識別和診斷決策。下列各項中，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)備運行狀態(tài)的征兆與故障狀態(tài)參數(shù)進行比較，來識別設(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)測設(shè)備的性能和故障發(fā)展的趨勢
E.確定治理修正的辦法
答案：BCD