第2章
1.何谓故障？如按故障机理来分，常见的故障有哪些？
答：机械故障是指机械系统（零件、组件、部件或整台设备乃至一系列的设备组合）因偏离其设计状态而丧失部分或全部功能的现象。
表2-1常见的机械故障分类
分类依据
故障名称
定义
故障性质
暂时性故障
这类故障带有间断性，在一定条件下，系统所产生的功能上的故障，通过调整系统参数或运行参数，无须更换零部件即可恢复系统的正常功能
永久性故障
由某些零部件损坏而引起的，必须经过更换和修复后才能消除的故障
引发故障的过程速率
突发性故障
出现故障前无明显征兆，难以靠早期试验或测试来预测，这类故障发生时间很短暂，一般带有破坏性，如转子的突然断裂等，会造成灾难性的事故
渐发性故障
设备在使用过程中某些零部件因疲劳、腐蚀、磨损等造成使用性能的下降，最终超出允许值而发生的故障。该类故障具有一定规律性，能够通过早期状态监测和故障预报来预防
故障发生的时期（设备故障率曲线如图2-1所示，这种分类方法即按故障发生的时期分，对设备的维修工作具有重大意义）
早期故障
这种故障的产生可能是设计、加工或材料上的缺陷，在机械设备投入运行初期暴露出来，或者是机械设备在装配完成后，在使用初期各个系统之间处在磨合的时期，如齿轮箱中的齿轮对、轴承及其他摩擦副需经过一段时间的“跑合”，才能使工作状况逐渐改善，这种早期故障经过暴露、处理、完善后，故障率开始下降
使用期故障
在设备有效寿命期内发生的故障，这种故障是由于载荷（外因）和系统特性（内因，零部件故障、结构损伤等）无法预知的偶然因素引起的。对这个时期的故障进行监测与诊断具有重要意义，可以及时捕捉故障信息
后期故障
它发生在设备的后期，由于设备长期使用，甚至超过设备的使用寿命后，设备的零部件逐渐磨损、疲劳、老化等原因使系统功能退化，最后可能导致系统发生突发性的、危险性的、全局性的故障。这期间设备故障率呈上升趋势，应密切关注有关参数，并进行监测、诊断
故障的表现形式
结构型故障
如裂纹、磨损、腐蚀、配合松动等
参数型故障
如共振、流体涡动、过热等
故障机理
磨损
摩擦磨损、黏着磨损、磨黏磨损、冲蚀和气蚀磨损及接触疲劳磨损等
腐蚀
气液腐蚀、化学腐蚀及应力腐蚀等
结构失效
失稳、断裂、疲劳及变形过大等
系统失效
机械设备中的松、堵、挤、漏、不平衡及不对中等
2.振动监测及故障诊断的常用仪器设备有哪些？简述其作用。
答：振动监测及故障诊断所用的典型仪器设备包括测振传感器、信号调理器、信号记录仪、信号分析与处理设备等。
1.涡流式位移传感器
涡流式位移传感器是利用转轴表面与传感器探头端部间的间隙变化来测量振动的。涡流式位移传感器的最大特点是采用非接触测量，适合于测量转子相对于轴承的相对位移，包括轴的平均位置及振动位移。
2.磁电式速度传感器
磁电式速度传感器是测量振动速度的典型传感器，具有较高的速度灵敏度和较低的输出阻抗，能输出功率较强的信号。
3.压电式加速度传感器
压电式加速度传感器是利用压电效应制成的机电换能器。某些晶体材料，如天然石英晶体和人工极化陶瓷等，在承受一定方向的外力而变形时，会因内部极化现象而在其表面产生电荷，当外力去掉后，材料又恢复不带电状态。
4.信号记录仪
信号记录仪用来记录和显示被测振动随时间的变化曲线（时域波形）或频谱图。如电子示波器、光电示波器、磁带记录仪、ＸＹ记录仪及电平记录仪等。对于测量冲击和瞬态过程，可采用记忆式示波器和瞬态记录仪。
5.振动监测及分析仪器
（１）简易诊断仪器简易诊断仪器通过测量振动幅值的部分参数，对设备的状态做出初步判断。
（２）振动信号分析仪振动信号分析仪种类很多，一般由信号放大、滤波、ＡＤ转换、显示、存储、分析等部分组成，有的还配有软盘驱动器，可以与计算机进行通信。
（３）离线监测与巡检系统离线监测与巡检系统一般由传感器、采集器、监测诊断软件和微机组成，有时也称为设备预测维修系统。
（４）在线监测与保护系统在石化、冶金、电力等行业对大型机组和关键设备多采用在线监测与保护系统，进行连续监测。
（５）网络化在线巡检系统网络化在线巡检系统由固定安装的振动传感器、现场数据采集模块、监测诊断软件和计算机网络等组成，也可直接连接在在线监测与保护系统之后。
（６）高速在线监测与诊断系统对于石化、冶金、电力等行业的关键设备的重要部件可采用高速在线监测与诊断系统，对各个通道的振动信号连续、并行地进行监测、分析和诊断。
（７）故障诊断专家系统故障诊断专家系统是一种基于人工智能的计算机诊断系统，能够模拟故障诊断专家的思维方式，运用已有的诊断理论和专家经验，对现场采集到的数据进行处理、分析和推断，并能在实践中不断修改、补充和完善系统的知识库，提高诊断专家系统的性能和水平。
3.简述实施现场振动诊断的步骤。
答：在日常工作中，诊断工程师