設(shè)備故障診斷技術(shù)
    第九章 設(shè)備故障診斷技術(shù)
    第一節(jié) 設(shè)備故障概述
    一、設(shè)備故障的定義和分類
    設(shè)備在工作過程中，因某種原因喪失規(guī)定功能的現(xiàn)象稱為故障。
    （一）按故障發(fā)生、發(fā)展的進程可將故障分為突發(fā)性故障和漸發(fā)性故障。突發(fā)性故障在發(fā)生之前無明顯的可察征兆，而是突然發(fā)生的，且具有較大的破壞性。為了避免突發(fā)性故障，需要對設(shè)備的重要部位進行連續(xù)監(jiān)測。漸發(fā)性故障是由于設(shè)備中某些零件的技術(shù)指標逐漸惡化，最終超出允許范圍(或極限)而引發(fā)的故障。這類故障的發(fā)生與產(chǎn)品材料的磨損、腐蝕、疲勞等密切相關(guān)，其特點是：
    (1)故障發(fā)生的時間一般在元器件有效壽命的后期。
    (2)有規(guī)律性，可預防。
    (3)故障發(fā)生的概率與設(shè)備運轉(zhuǎn)的時間有關(guān)。設(shè)備使用的時間越長，發(fā)生故障的概率越大，損壞的程度也越大。
    （二）按故障的性質(zhì)可將故障分為自然故障和人為故障。自然故障分正常自然故障和異常自然故障。正常自然故障一般具有規(guī)律性，如設(shè)備正常工作磨損引起的故障即屬這類故障，這類故障會對設(shè)備的自然壽命產(chǎn)生影響。異常自然故障是因設(shè)計和制造不恰當造成設(shè)備中存在某些薄弱環(huán)節(jié)而引發(fā)的故障，這類故障帶有偶然性，有時又具有突發(fā)性。人為故障是指設(shè)備運行中操作使用不當或意外情況造成的故障。
    二、引起故障的原因
    環(huán)境因素、人為因素和時間因素都是引起設(shè)備故障的外因。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(shè)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。
    人為因素包括設(shè)計不良、質(zhì)量偏差、使用不當?？梢?，設(shè)備在設(shè)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。時間是形成故障的主要外因之一，盡管機件中存在著故障隱患及形成故障的其他外因，如果沒有時間的延續(xù)故障也不一定發(fā)生。諸如施加應(yīng)力的先后順序、單位時間內(nèi)應(yīng)力循環(huán)的次數(shù)、疲勞裂紋擴展的速度以及負荷時間與無負荷時間的比例都是故障誘因的時間因素。常見的磨損、變形、裂紋、腐蝕等故障機理都與時間有密切關(guān)系。
    三、描述故障的特征參量
    可以用直接特征參量或間接特征參量來描述故障。直接特征參量包括設(shè)備或部件的輸出參數(shù)、設(shè)備零部件的損傷量。以設(shè)備或部件輸出參數(shù)作為故障特征參量一般難以發(fā)現(xiàn)早期故障。另外，這類故障特征參量只能用以判斷設(shè)備工作能力的強弱，只表明有無故障，而無法判斷故障部位、故障形式及故障原因。引起設(shè)備故障的各種損傷量，如變形量、磨損量、裂紋大小、銹蝕程度等都是判斷設(shè)備技術(shù)狀態(tài)的特征參量。這類特征參量都是引起故障的直接原因，它們不僅可以表示故障的存在、原因、部位，而且其數(shù)量值可以表示故障的嚴重程度及發(fā)展趨勢。用設(shè)備零部件的損傷量判斷設(shè)備故障，通常是在故障診斷的第二階段進行，即在檢測了設(shè)備輸出參數(shù)或其他故障信息以后，認為有必要進一步查明設(shè)備工作能力降低或故障發(fā)生的直接原因時，才進行損傷量的測量。
    間接特征參量即二次效應(yīng)參數(shù)，主要有設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的振動、聲音、溫度、電量等等。作為故障信號的二次效應(yīng)參數(shù)比較多，而且對于不同的故障和頻率范圍，二次效應(yīng)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。用間接特征參量進行故障診斷的主要優(yōu)點是可以在設(shè)備運行中以及不做任何拆卸的條件下進行診斷。其缺點是間接特征參量與故障間常存在某種隨機性。