过程装备故障诊断技术
课程信息
| 课程名称／课程号 | 适用范围与修读要求 |
|---|---|
| 过程装备故障诊断技术 ENER4203M |
过控 · 25级及以前、26级 专业选修 · 模块选修 |
课程简介
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讲述机器产生故障的机理特征、故障的一般处理方法以及人工智能技术（含深度学习理论、大语言模型、智能体技术）在机器故障诊断当中的应用。以振动故障的诊断技术为基础，重点介绍各类旋转机器的故障类型，详细地分析旋转机器产生振动故障的多种原因，如转子的不平衡振动，不对中引起的振动，轴承的异常振动和流体激振等。介绍旋转机械的振动信号处理方法、智能诊断分析模型和转子动平衡技术、管道减振等振动故障消除方法。通过本课程学习，能对引起机器的振动原因进行分析，了解状态监测技术和常见故障特征，为从事过程装备的设备现代化、智能化管理打下基础。
来源：教务网。
课程内容
分数构成
开卷考试70％；
大型作业和讨论15％，着重考核学生完成大型作业的主动性和团结协作能力，注重学生对专业所面临挑战的认识，和探索未知、勇攀科学高峰和勇挑重担的责任感和使命感；
平时15％。
课程大纲
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第一次：概论 （2 学时）
主要内容：
- 设备故障诊断的目的和意义
ü 设备故障诊断的含义和特性
ü 设备故障诊断技术的应用与发展
ü 设备故障诊断技术与维修方式的关系
- 设备故障的类型和状态监测技术
ü 设备故障的类型及其可能原因
ü 设备故障诊断的功能和环节
ü 状态监测的技术和方法
- 设备故障状态的识别方法
ü 基于机理模型的故障识别方法
ü 基于人工智能的故障识别方法
阅读材料：
《设备故障诊断》，第一章，化学工业出版社，2009.
《设备状态检测与故障诊断技术及应用》，第一章，化学工业出版社，2003.
第二、三次：振动信号处理方法 （4 学时）
主要内容：
- 信号处理基础知识
ü 信号的定义和分类
ü 信号的时域分析
ü 信号的频域分析
ü 信号的解调分析
- 旋转机械常用的振动信号处理图形
ü 振动监测的基本参数
ü 轴心轨迹
ü 转子振型
ü 轴颈涡动中心位置
ü 伯特图、极坐标图（奈奎斯特图）、三维坐标图
ü 阶比谱分析
ü 全息谱技术
- 信号的时频分析
ü 短时傅里叶变换
ü 小波分析的基本原理与应用
- 基于信号处理的智能诊断技术
ü 基于深度学习的智能诊断专用模型
ü 基于信号处理工具库的诊断智能体
阅读材料：
《设备故障诊断》，第二章，化学工业出版社，2009.
《设备状态检测与故障诊断技术及应用》，第四章，化学工业出版社，2003.
第四次：振动监测常用传感器 （2 学时）
主要内容：
-
传感器概念和分类
-
测振传感器
ü 压电式加速度传感器
ü 磁电式速度传感器
ü 电涡流位移传感器
阅读材料：
《设备状态检测与故障诊断技术及应用》，第五章，化学工业出版社，2003.
第五次：转子不平衡不对中故障诊断和动平衡技术 （2 学时）
主要内容：
- 转子不平衡故障诊断
ü 转子不平衡概念
ü 转子不平衡振动的故障特征
ü 转子不平衡故障原因和防治
ü 动平衡技术
- 转子不对中故障诊断
ü 转子不对中故障特征
ü 联轴节不对中的振动频率
ü 故障实例
阅读材料：
《设备故障诊断》，第三章，化学工业出版社，2009.
《化工机器故障诊断技术》第三章，浙江大学出版社，1994.
第六、七次：滑动轴承故障诊断 （4 学时）
主要内容：
1 滑动轴承工作原理
2 滑动轴承常见故障的原因和防治措施
3 高速滑动轴承不稳定故障的特征和防治措施
4 结构共振产生的轴承工作不稳定
5 转子轴承电流故障诊断
阅读材料：
《设备故障诊断》，第三章，化学工业出版社，2009.
《设备状态检测与故障诊断技术及应用》，第六章，化学工业出版社，2003.
第八次：转子摩擦故障诊断 （2 学时）
主要内容：
1 干摩擦故障的机理和特征
2 转子内摩擦引起失稳的机理
阅读材料：
《设备故障诊断》，第三章，化学工业出版社，2009.
第九次：浮动环密封故障诊断 （2 学时）
主要内容：
1 浮环密封故障的机理和特征
2 故障诊断实例
阅读材料：
《设备故障诊断》，第三章，化学工业出版社，2009.
第十、十一次：流体激振故障诊断 （4 学时）
主要内容：
1 非接触式密封中的流体激振故障
ü 迷宫密封气流激振的故障特征
ü 迷宫密封气流激振的防治
2 叶片式机器中的气流不稳定故障
ü 旋转失速的机理
ü 旋转失速引起的振动
ü 喘振原因
ü 喘振振动及其防治
ü 旋转失速与喘振的主要区别
阅读材料：
《设备故障诊断》，第三章，化学工业出版社，2009.
《设备状态检测与故障诊断技术及应用》，第七章，化学工业出版社，2003.
第十二次：高速旋转机械不稳定自激振动故障分析 （2 学时）
主要内容：
1 亚异步不稳定振动的特牲
2 诱发亚异步不稳定振动的因素及其分析方法
3故障诊断实例
4 国内外大型高速旋转机械的现状和发展趋势
阅读材料：
《设备故障诊断》，第三章，化学工业出版社，2009.
观看中央电视台大型纪录片《大国重器》。
第十三次：往复式压缩机的故障分析和管道振动 （2 学时）
主要内容：
- 往复式压缩机的故障类型与故障原因
ü 压缩机热力参数异常及其故障原因
ü 压缩机主要零部件的机械故障
ü 压缩机故障振动
- 示功图及阀片运动规律的测量与故障分析
ü 压缩机示功图显示的故障
ü 阀片运动规律曲线图
- 压缩机的气流压力脉动与管道振动
ü 管道的机械共振及其防治措施
阅读材料：
《设备故障诊断》，第四章，化学工业出版社，2009.
《设备状态检测与故障诊断技术及应用》，第八章，化学工业出版社，2003.
第十四次：齿轮故障诊断 （2 学时）
主要内容：
-
齿轮常见故障
-
齿轮故障振动的诊断
ü 齿轮传动的动态激励
ü 齿轮故障的特征信息
ü 齿轮故障的诊断方法
- 齿轮故障噪声的诊断
阅读材料：
《设备故障诊断》，第五章，化学工业出版社，2009.
《设备状态检测与故障诊断技术及应用》，第九章，化学工业出版社，2003.
第十五次：滚动轴承故障诊断 （2 学时）
主要内容：
-
滚动轴承的故障形式与故障原因
-
滚动轴承故障的检测方法
-
滚动轴承故障振动的诊断
ü 引起滚动轴承振动的原因和特征频率
ü 滚动轴承缺陷产生的间隔频率
ü 滚动轴承故障振动的诊断方法
阅读材料：
《设备故障诊断》，第六章，化学工业出版社，2009.
《设备状态检测与故障诊断技术及应用》，第十章，化学工业出版社，2003.
第十六次：无损检测技术以及故障诊断新技术 （2 学时）
主要内容：
- 油样分析技术
ü 润滑有的铁谱分析技术
ü 油样的光谱分析技术
-
声发射检测技术
-
故障诊断新技术－近场声全息分析技术
-
总结和复习
附：授课时间表（总计32课时）
周次 |
学时 |
教学内容（要点） |
课程思政融入点和实施方法 |
教学形式（理论、讨论、实践、实验、测试等） |
1 |
4 |
概论、振动信号处理方法 |
课程思政融入点：我国能源现状及面临的挑战 实施方法：能源安全与国家经济社会发展全局性、战略性的关系。 |
理论讲授 |
2 |
4 |
振动监测常用传感器 |
理论讲授 |
|
3 |
4 |
转子不平衡不对中故障诊断和动平衡技术 滑动轴承故障诊断 |
课程思政融入点：激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。 实施方法：国家的重大需求与卡脖子技术之间的密切关联。 |
理论讲授 |
4 |
4 |
转子摩擦故障诊断 |
理论讲授 |
|
5 |
4 |
浮动环密封故障诊断 流体激振故障诊断 |
理论讲授 |
|
6 |
4 |
高速旋转机械不稳定自激振动故障分析 |
理论讲授 |
|
7 |
4 |
往复式压缩机的故障分析和管道振动 齿轮故障诊断 |
理论讲授 |
|
8 |
4 |
滚动轴承故障诊断 无损检测技术以及故障诊断新技术 |
理论讲授 |