机械故障诊断技术

机械故障诊断是20 世纪六七十年代产生并发展起来的一门综合性边缘学科。一方面, 随着现代设备的日趋大型化、复杂化、自动化和连续化, 设备一旦发生故障, 给生产和质量以至人
们的生命财产安全造成难以估量的影响, 为使设备保持正常运行状态所花的维修费用在企业经营费用中占了很大的比重。因此, 为使这一占有重要地位的设备维修工作更加而科学, 就必须对维修对象—设备的劣化、故障状态、故障部位及其原因有正确的了解。另一方面, 信息传感技术、信号处理技术以及现代测试技术等相关学科的发展, 特别是电子计算机技术的飞速发展, 为设备故障诊断提供了极大的, 从而使上述需要成为可能。正是在这种情况下, 受医疗诊断学中的一些基本逻辑思想地启发, 并将之推广到工程技术领域, 形成了一门新的学科—工程诊断。
1、机械故障诊断研究的内容
机械故障诊断是识别机器或机组运行状态的科学, 它研究的是机器或机组运行状态的变化在诊断信息中的反映, 其研究内容包括对机器运行现状地识别诊断、对其运行过程的监测以及对其运行发展趋势的预测3个方面。
2、机械故障诊断的基本原理
机械故障诊断包括机械故障诊断的理论与技术两大部分。
2.1 机械故障诊断的基本环节
一个完整的诊断过程一般由以下几个基本环节组成。
2.1.1 确定运行状态监测的内容
主要包括确定监测参数、监测部位及监测方式等方面的内容, 这主要取决于故障形式, 同时也要考虑被监测对象的结构、工作环境等因素以及现有的测试设备条件, 这是整个诊断工作的基础。状态监测的内容确立得当, 不仅能极大地提高诊断效率, 有时甚至决定着诊断工作的成败, 因此必须对此予以足够的重视。
2.1.2 建立测试系统
根据步骤1 的要求选取传感器及其配套设施, 组成测试系统, 用以收集故障诊断所需的信息。在建造测试系统时, 不仅要注意有用信号的获取( 灵敏度和精度等性能) , 同时, 还要考虑测试系统的环境适应性以及如何在测试阶段进行降噪除噪等, 以便简化后续的信号分析处理过程。正确、有效信号的取得是正确诊断的先决条件, 偏离了这个前提, 诊断工作就无从谈起。
2.1.3 测试、分析及信息提取
主要内容是对借助测试系统所获得的信号进行加工, 包括滤波、异常数据的剔除以及各种分析算法等, 其主要目的是从有限的信号中获得尽可能多的关于被诊断对象状态的有用信息,这是机械故障诊断的核心。
2.1.4 状态监测、判断及预报
它是诊断工作的zui后一个环节, 也就是机械故障诊断的zui终目的之所在。这一步工作主要是构造或选定判据, 确定划分设备状态的各有关参量的等值等内容, 以此判定被诊断对象的运行状态, 并对其未来发展趋势进行预测。
2.2 故障特征参量
对于某一具体的故障类型, 我们所关心的问题是: ①这种故障通过哪些物理参量表现出来; ②与各物理参量间的关系强弱情况如何。一般而言, 对于前一个问题, 只要机械系统的状态发
生了变化, 就必定会影响到与之相的各个动态物理参量, 牵涉面较广; 而故障类型与物理参量之间的关系强弱是我们zui感兴趣的。因为只有那些与某种故障类型之间的关系密切、对故障灵敏可靠的物理参量才被用于故障的诊断。在机械故障诊断领域, 将这些对故障灵敏、稳定可靠的物理参量称为故障特征参量。
机械系统的故障类型是千差万别的, 与每一种故障类型相对应, 机械系统必定会通过一个或多个物理参量将其表征出来,每一种故障类型也必须由一种或多种原因所引起。这就是说, 故
障表现与其特征参量和故障原因之间存在如下的对应关系:

F=f( α1,α2, ⋯)
式中: F: 某种故障类型;
α1,α2, ⋯: 各特征参量或故障原因。
故障诊断就是要确定F 与α1,α2, ⋯之间的对应关系f, 以便通过检测α1,α2, ⋯来判断故障类型F 是否发生, 或在已知F 发生的情况下去查明造成F 的原因α1,α2, ⋯等。