精·e第1讲传感器及信号测量2012d.ppt

 轩建平 Xuan Jianping jpxuan@mail.hust.edu.cn 教学方法与成绩评定 Teaching Methods Evaluation 教学方法 Teaching Methods 讲授 Lecture 录像 Vedios 讨论 Discussion 成绩评定 Evaluation 平时作业 task：翻译指定的一篇英文文章 30% 考 试 test：笔试　70%　 概论 Introduction 基本概念 Basic concepts 发展历史 history 本课程目的与要求 objectives requirements 诊断问题的基本概念  Basic concepts of diagnosis problems 系统的输出(output)是指系统的所有行为,即系统的所有表现形式 系统的功能(function)是指在系统设计时要求系统所要实现的一些行为,但它是在更高层次上对这些行为的一种抽象 系统的约束条件(constrain)是指系统在工作时,所应满足的规定技术要求的某些行为 系统的特征信号(feature)是指同系统有关状态密切相关的、系统某一部分的输出 系统的征兆(symptom )是指对特征信号加以处理而提取出的、直接用于诊断的信息 故障 Fault 某一系统或子系统的故障,是指该系统或子系统的结构处于不正常的状态(或劣化状态),即偏离了预期的状态,从而导致系统不能在规定的时间内和工作条件下完成预期的功能、或不能满足预期的约束条件 故障诊断就是要识别系统的状态 某一系统或子系统发生异常,是指该系统或子系统的输出偏离了预期的目标 1972年，日本海南电厂60万千瓦火电机组主轴断裂 大同电厂2号机（1985年）、秦岭电厂5号机 （1988年）、阜新电厂（1999年）20万千瓦火电机组振动导致毁机, 每次损失都高达数亿元人民币 1993年8月7日，海南海口电厂因循环水系统故障，造成全厂停电，电网瓦解。造成电网瓦解的事故 1965年的东北部大停电事故即第一次纽约大停电事故，造成2100万kW负荷停电，时间长达13h，影响范围包括纽约市和东北部6个州和加拿大安大略省，影响用电的居民7000万人； 1977年纽约大停电恢复时间共达25h，又一次造成巨大损失和影响。 常见的故障模式 fault patterns 由作用力或温度诱发的弹性变形 elastic deformation 屈服yield 、韧性断裂、脆性断裂、凹痕疲劳fatigue 疲劳----高频、低频、热、表面、冲击、腐蚀等疲劳 腐蚀----直接化学腐蚀、电化学腐蚀、裂隙腐蚀、点蚀、晶间腐蚀、侵蚀、穴蚀、氢损伤、应力腐蚀 erosion 磨损----粘着、磨料、腐蚀、表面疲劳等 wear 冲击----冲击断裂、变形、磨损、微动、疲劳等。shock 蠕变creep 、热松弛、应力破坏、热冲击、咬死、剥落、放射性破坏、翘曲、蠕变翘曲、蠕变--疲劳等 故障的产生与传播机理 系统故障的产生是由多种因素造成的 系统在工作过程中,其零、部件由于磨损、疲劳、老化等因素会引起结构上的劣化或失效,即引起其固有特性的改变,从而使系统不能产生正常的输出 子系统或零部件之间的联系也会由于参数变化、安装不当、相互位置改变等因素引起劣化或失效,从而导致系统偏离正常的状态;系统的异常输入有时也会使有关的元素和联系的状态发生变化,这些变化如果超出一定的范围,将引起包含这些元素或联系的系统状态的改变,进而产生异常输出 这些异常输出又会引起更上一层系统的状态发生变化,这种影响逐级传播,直到原级系统,使整个系统的状态发生变化,产生异常输出。以上分析表明,故障的传播过程实质上是异常输出的传播过程,这种传播是一个由低层到高层的逐层传播过程 复杂系统的故障特性 层次性。这是系统故障的最基本的特性,是由系统结构的层次性所决定的,是故障的“纵向性” 相关性。这是系统故障的“横向性”,是由系统各元素间的联系所决定的 延时性。故障的传播机理表明,从原发性故障到系统级故障的发生、发展与形成,是一个由量变到质变的过程,这表明,故障具有“时间性”。故障的延时性是实现故障的预测与早期诊断的基础 不确定性。不确定性是复杂系统故障的一个重要特性,它给诊断工作带来了很大的困难,是目前诊断理论与方法的一个重要研究内容 机械设备故障诊断学的基本内容 设备诊断的内容 (1)采用合适的观测方式(包括合适的传感装置及人的感官等),在设备合适的部位,检测同系统状态有关的特征信号。 (2)采用合适的征兆提取方法与装置,从特征信号中提取系统有关状态的征兆。 (3)采用合适的状态识别方法与装置,依据征兆和其它诊断信息进行推理而识别出系统