第九章 設備故障診斷技術
考情分析
本章主要介紹設備故障的概念、診斷技術及常用方法，內(nèi)容較為零碎，難度不大，歷年分值也不多，屬于非重點章節(jié)?？荚嚩嘁钥陀^題出現(xiàn)，預計2010年的分值為5分左右?！ ?BR> 最近三年本章考試題型及分值分布
年份
單選
多選
綜合
合計
2009
3題3分
1題2分
—
4題5分
2008
3題3分
1題2分
—
4題5分
2007
3題3分
1題2分
—
4題5分
本章重要考點
1.描述故障的特征參量
2.故障診斷技術的實施過程
3.常用振動傳感器、噪聲測量傳感器、測溫儀器的組成、特點及應用
4.常用裂紋無損探測方法的優(yōu)缺點及適用范圍
5.常用的磨損油液污染監(jiān)測方法及適用范圍
考試用書
2010年教材變化
1.2009年教材第514頁圖9-16下第一行修改為：
紅外探測器為光電探測器，需要超低溫制冷。只有光電探測……
（2010年教材第492頁）
第一節(jié) 設備故障概述
一、故障及其分類
故障：設備（元件、零件、部件、產(chǎn)品或系統(tǒng)）因某種原因喪失規(guī)定功能的現(xiàn)象?！ ?BR> 按故障發(fā)生、發(fā)展的過程分類
突發(fā)性故障
沒有明顯的可察征兆，具有較大的破壞性。
特點：故障的發(fā)生是設備多種內(nèi)在不利因素及偶然性環(huán)境因素綜合作用的結果。
對重要部件進行連續(xù)監(jiān)測。
漸發(fā)性故障
與磨損、腐蝕、疲勞等密切相關。
特點：故障一般發(fā)生在元器件有效壽命的后期；有規(guī)律，可以預防；發(fā)生概率與設備運轉(zhuǎn)時間有關。
按故障的性質(zhì)分類
自然故障
由于正常工作磨損等原因引起的為正常自然故障。
因設計制造不當造成設備中存在薄弱環(huán)節(jié)而引發(fā)的故障屬于異常自然故障。
人為故障
操作使用不當或意外原因造成。
二、引起故障的外因
可以歸納為三個方面，即環(huán)境因素、人為因素和時間因素。
（一）環(huán)境因素：包括力、能、溫度、濕度、振動、污染物等外界因素，這些因素將以各種能量形式對設備產(chǎn)生作用，使機件發(fā)生磨損、變形、裂紋、腐蝕等各種形式的損傷，最終導致故障的發(fā)生。
表9-1 環(huán)境影響及引起的故障
環(huán)境因素
主要影響
典型故障
機械能
產(chǎn)生振動、沖擊、壓力、加速度、機械應力等
機械強度降低、功能受影響、磨損加劇、過量變形、疲勞破壞、機件斷裂
熱能
產(chǎn)生熱老化、氧化、軟化、烙化、粘性變化、固化、脆化、熱脹冷縮及熱應力等
電氣性能變化、潤滑性能降低、機械應力增加、磨損加劇、機械強度降低、腐蝕加速、熱疲勞破壞、密封性能破壞
化學能
產(chǎn)生受潮、干燥、脆化、腐蝕、電蝕、化學反應及污染等
功能受影響、電氣性能下降、機械性能降低、保護層損壞、表面變質(zhì)、化學反應加劇、機件斷裂
其他能量
產(chǎn)生脆化、加熱、蛻化、電離及磁化
表面變質(zhì)、材料褪色、熱老化、氧化、材料的物理、化學、電氣性能發(fā)生變化
（二）人為因素。設備在設計、制造、使用和維修過程中，始終都包含著人為因素的作用，特別是早期故障的發(fā)生大部分可以歸因于人為因素。
（1）設計不良。（2）質(zhì)量偏差（加工、裝配等）。（3）使用不當。
三項人為因素中，對故障率影響的是使用不當?！ ?BR> （三）時間因素：環(huán)境因素、人為因素是促使設備發(fā)生故障的誘因，在考慮環(huán)境因素和人為因素時需將時間因素考慮在內(nèi)。
設備故障中，除了意外的突發(fā)性故障外，大多數(shù)屬于漸發(fā)性故障，亦即時間依存性故障。只有這類故障才為故障診斷提供可能。
三、描述故障的特征參量（掌握）
描述故障的特征參量可歸納為兩大類，即直接特征參量和間接特征參量?！ ?BR> 直接特征參量
設備或部件的輸出參數(shù)
設備的輸出、輸入與輸出的關系以及輸出變量之間的關系都可以反映設備的運行狀
可以判斷設備所處的運行狀態(tài)，并可以預示故障的存在。難以發(fā)現(xiàn)早期故障。
設備零部件的損傷量
變形量、磨損量、裂紋以及腐蝕情況等都是判斷設備技術狀態(tài)的特征參量
引起故障的直接原因，不僅可以表示故障的存在、發(fā)生故障的原因及部位，而且其數(shù)量值可以表示故障的嚴重程度和發(fā)展趨勢
間接特征參量（二次效應參數(shù)）
主要是設備在運行過程中產(chǎn)生的振動、噪聲、溫度、電量等
優(yōu)點:可以在設備運行中并且無需拆卸的條件下進行。
缺點：與故障之間的關系不是完全確定
【提示】對于同一類二次效應，描述它的特征參量可以有多個,如振動可用位移、速度、加速度描述。對于不同的故障和頻率范圍，二次效應參數(shù)與故障判斷之間的靈敏度和有效性也不完全相同。因而在故障診斷中，就存在一個合理選擇特征參量的問題。
【例題·單選題】（2008）下列描述設備故障的特征參量中，（?。樵O備的輸出參數(shù)。
A.設備運行中的輸入、輸出關系
B.設備零部件的損傷量
C.設備運行中產(chǎn)生的振動
D.設備運行中的聲音
[答疑編號1144090101]
『正確答案』A
『答案解析』選項CD為間接特征參量；直接特征參量分為輸出參數(shù)和設備零、部件的損傷量，前者包括設備的輸出、輸入與輸出的關系以及設備兩個輸出變量之間的關系。
【例題·多選題】（2009）引起設備故障的各種損傷量是判斷設備技術狀態(tài)的特征參量，這類特征參量（?。?。
A.是引起故障的直接原因
B.可以判斷故障是否存在
C.不能判斷故障的發(fā)展趨勢
D.不能判斷故障的嚴重程度
E.可以判斷故障發(fā)生的原因及部位
[答疑編號1144090102]
『正確答案』ABE
『答案解析』設備零部件的損傷量是引起故障的直接原因，不僅可以表示故障的存在、發(fā)生故障的原因及部位，而其數(shù)量值可以表示故障的嚴重程度及發(fā)展趨勢。
【例題·單選題】（2009）以設備或部件輸出參數(shù)作為故障特征參數(shù)（?。?。
A.可以判斷設備工作能力的強弱
B.可以發(fā)現(xiàn)早期故障
C.可以判斷出故障的部位
D.可以查明故障的原因
[答疑編號1144090103]
『正確答案』A
『答案解析』參見教材462頁最后1段~463頁第1段。
考情分析
本章主要介紹設備故障的概念、診斷技術及常用方法，內(nèi)容較為零碎，難度不大，歷年分值也不多，屬于非重點章節(jié)?？荚嚩嘁钥陀^題出現(xiàn)，預計2010年的分值為5分左右?！ ?BR> 最近三年本章考試題型及分值分布
年份
單選
多選
綜合
合計
2009
3題3分
1題2分
—
4題5分
2008
3題3分
1題2分
—
4題5分
2007
3題3分
1題2分
—
4題5分
本章重要考點
1.描述故障的特征參量
2.故障診斷技術的實施過程
3.常用振動傳感器、噪聲測量傳感器、測溫儀器的組成、特點及應用
4.常用裂紋無損探測方法的優(yōu)缺點及適用范圍
5.常用的磨損油液污染監(jiān)測方法及適用范圍
考試用書
2010年教材變化
1.2009年教材第514頁圖9-16下第一行修改為：
紅外探測器為光電探測器，需要超低溫制冷。只有光電探測……
（2010年教材第492頁）
第一節(jié) 設備故障概述
一、故障及其分類
故障：設備（元件、零件、部件、產(chǎn)品或系統(tǒng)）因某種原因喪失規(guī)定功能的現(xiàn)象?！ ?BR> 按故障發(fā)生、發(fā)展的過程分類
突發(fā)性故障
沒有明顯的可察征兆，具有較大的破壞性。
特點：故障的發(fā)生是設備多種內(nèi)在不利因素及偶然性環(huán)境因素綜合作用的結果。
對重要部件進行連續(xù)監(jiān)測。
漸發(fā)性故障
與磨損、腐蝕、疲勞等密切相關。
特點：故障一般發(fā)生在元器件有效壽命的后期；有規(guī)律，可以預防；發(fā)生概率與設備運轉(zhuǎn)時間有關。
按故障的性質(zhì)分類
自然故障
由于正常工作磨損等原因引起的為正常自然故障。
因設計制造不當造成設備中存在薄弱環(huán)節(jié)而引發(fā)的故障屬于異常自然故障。
人為故障
操作使用不當或意外原因造成。
二、引起故障的外因
可以歸納為三個方面，即環(huán)境因素、人為因素和時間因素。
（一）環(huán)境因素：包括力、能、溫度、濕度、振動、污染物等外界因素，這些因素將以各種能量形式對設備產(chǎn)生作用，使機件發(fā)生磨損、變形、裂紋、腐蝕等各種形式的損傷，最終導致故障的發(fā)生。
表9-1 環(huán)境影響及引起的故障
環(huán)境因素
主要影響
典型故障
機械能
產(chǎn)生振動、沖擊、壓力、加速度、機械應力等
機械強度降低、功能受影響、磨損加劇、過量變形、疲勞破壞、機件斷裂
熱能
產(chǎn)生熱老化、氧化、軟化、烙化、粘性變化、固化、脆化、熱脹冷縮及熱應力等
電氣性能變化、潤滑性能降低、機械應力增加、磨損加劇、機械強度降低、腐蝕加速、熱疲勞破壞、密封性能破壞
化學能
產(chǎn)生受潮、干燥、脆化、腐蝕、電蝕、化學反應及污染等
功能受影響、電氣性能下降、機械性能降低、保護層損壞、表面變質(zhì)、化學反應加劇、機件斷裂
其他能量
產(chǎn)生脆化、加熱、蛻化、電離及磁化
表面變質(zhì)、材料褪色、熱老化、氧化、材料的物理、化學、電氣性能發(fā)生變化
（二）人為因素。設備在設計、制造、使用和維修過程中，始終都包含著人為因素的作用，特別是早期故障的發(fā)生大部分可以歸因于人為因素。
（1）設計不良。（2）質(zhì)量偏差（加工、裝配等）。（3）使用不當。
三項人為因素中，對故障率影響的是使用不當?！ ?BR> （三）時間因素：環(huán)境因素、人為因素是促使設備發(fā)生故障的誘因，在考慮環(huán)境因素和人為因素時需將時間因素考慮在內(nèi)。
設備故障中，除了意外的突發(fā)性故障外，大多數(shù)屬于漸發(fā)性故障，亦即時間依存性故障。只有這類故障才為故障診斷提供可能。
三、描述故障的特征參量（掌握）
描述故障的特征參量可歸納為兩大類，即直接特征參量和間接特征參量?！ ?BR> 直接特征參量
設備或部件的輸出參數(shù)
設備的輸出、輸入與輸出的關系以及輸出變量之間的關系都可以反映設備的運行狀
可以判斷設備所處的運行狀態(tài)，并可以預示故障的存在。難以發(fā)現(xiàn)早期故障。
設備零部件的損傷量
變形量、磨損量、裂紋以及腐蝕情況等都是判斷設備技術狀態(tài)的特征參量
引起故障的直接原因，不僅可以表示故障的存在、發(fā)生故障的原因及部位，而且其數(shù)量值可以表示故障的嚴重程度和發(fā)展趨勢
間接特征參量（二次效應參數(shù)）
主要是設備在運行過程中產(chǎn)生的振動、噪聲、溫度、電量等
優(yōu)點:可以在設備運行中并且無需拆卸的條件下進行。
缺點：與故障之間的關系不是完全確定
【提示】對于同一類二次效應，描述它的特征參量可以有多個,如振動可用位移、速度、加速度描述。對于不同的故障和頻率范圍，二次效應參數(shù)與故障判斷之間的靈敏度和有效性也不完全相同。因而在故障診斷中，就存在一個合理選擇特征參量的問題。
【例題·單選題】（2008）下列描述設備故障的特征參量中，（?。樵O備的輸出參數(shù)。
A.設備運行中的輸入、輸出關系
B.設備零部件的損傷量
C.設備運行中產(chǎn)生的振動
D.設備運行中的聲音
[答疑編號1144090101]
『正確答案』A
『答案解析』選項CD為間接特征參量；直接特征參量分為輸出參數(shù)和設備零、部件的損傷量，前者包括設備的輸出、輸入與輸出的關系以及設備兩個輸出變量之間的關系。
【例題·多選題】（2009）引起設備故障的各種損傷量是判斷設備技術狀態(tài)的特征參量，這類特征參量（?。?。
A.是引起故障的直接原因
B.可以判斷故障是否存在
C.不能判斷故障的發(fā)展趨勢
D.不能判斷故障的嚴重程度
E.可以判斷故障發(fā)生的原因及部位
[答疑編號1144090102]
『正確答案』ABE
『答案解析』設備零部件的損傷量是引起故障的直接原因，不僅可以表示故障的存在、發(fā)生故障的原因及部位，而其數(shù)量值可以表示故障的嚴重程度及發(fā)展趨勢。
【例題·單選題】（2009）以設備或部件輸出參數(shù)作為故障特征參數(shù)（?。?。
A.可以判斷設備工作能力的強弱
B.可以發(fā)現(xiàn)早期故障
C.可以判斷出故障的部位
D.可以查明故障的原因
[答疑編號1144090103]
『正確答案』A
『答案解析』參見教材462頁最后1段~463頁第1段。