最新最新机械设备诊断考试复习题和答案.docx
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最新最新机械设备诊断考试复习题和答案
设备故障诊断是一种给设备“看病”的技术，是了解和掌握设备在使用过程中的状态，确定其整体或局部是正常或异常，早期发现故障及其原因并能预报故障发展趋势的技术。
1.设备故障诊断内容
设备故障诊断与一般监测、监控系统的区别主要在于系统的软件方面，它不仅能监测设备运行的参数而且能根据监测进行评价，分析设备的故障类型与原因。
它是将监测、控制、评价融为一体的系统。
对于设备的诊断，一是防患于未然，早期诊断；二是诊断故障，采取措施。
其主要内容包括：
（1）正确选择与测取设备有关状态的特征信号
（2）正确地从特征信号中提取设备有关状态的有用信息（征兆）从特征信号直接判明故障的有无，一般是比较难的。
（3）根据征兆进行设备的状态诊断，识别设备的状态。
因此，可采有多种模式识别设备的状态。
（4）根据征兆与状态进行 设备的状态分析故障位置、类型、性质、原因与趋势等。
（5）根据状态分析作出决策，干预设备及其工作进程，以保证设备安全可靠、高效地发挥其应有功能，达到设备诊断目的。
2.设备故障诊断是人们借助一定的技术手段（检没技术、分析理论方法、分析理论方法、分析软件等）对设备运行状态及故障情况进行评判的过程。
为了对机械设备故障进行诊断，必须获取机械设备的故障信息，包括人感官获取的信息和通过检测仪器测定获取的信息。
事前调查阶段是获取设备现场状况有用信息的重要程序，现场信息包括设备的结构性能、操作运行情况、外界环境影响、维修使用记录等。
设备监测系统的引人并不排斥和取代现场操作人员的经验和智慧，相反，二者有机结合，信息共享，才更有利于设备管理和故障诊断工作的开展。
设备现场情况调查内容包括：
（1）设备的结构性能
（2）操作运行情况
（3）外界环境的影响
（4）维修使用情况
3.设备故障诊断方法
故障是设备的异常状态，根据检测设备异常状态信息的方法不同，形成了各种设备诊断方法。
（1）利用振动进行设备诊断
（2）超声波诊断法
（3）声发射诊断法
（4）红外线诊断法
（5）计算机监测诊断
（6）故障诊断专家系统
1）利用振动进行设备诊断
设备的零部件、整机都有不同程度的振动。
机械设备的振动往往会影响其工作精度，加剧设备的磨损，加速疲劳破坏；而随着磨损的增加和疲劳损伤的加重，机械设备的振动将更加剧烈，如此恶性循环，直至设备发生故障、破坏。
设备发生故障时，常表现为振动频率的变化，通过检测振动的频率、转数、振动的速度、加速度、位移量、相位等参数，并进行分析，从中可以找出产生振动变化的原因。
（3）声发射诊断法
物体内部发生变形、裂纹时，将有部分能量以声、光、热的形式释放出来，通过分析辐射出的声能便可知道裂纹的情况，是一种无损检测方法。
物体在状态改变时自动发出声音的现象为声发射，其实质地物体受到外力或内力3作用产生变形或断裂时，以弹性波形式释放能量的一种现象。
由于声发射提供了材料状态变化的有关信息，所以可用于设备的状态监测和故障诊断。
根据材料的微观变形和开裂以及裂纹的发生和发展过程所产生声发射的特点及强度来推知声发射源目前的状态（存在、位置、严重程度），而且可知道它形成的历史，并预报其发展趋势。
声发射监测不受材料诊断影响.
由于声发射方法能连续监视结构内部损伤的全过程，因此得到了广泛应用。
声发射技术首先在航空工业部门应用获得成功，随后推广到其他工业部门，许多飞机失事主要是由于结构损伤引起的。
结构在最终破裂之前，往往有明显的初始损伤或裂纹，因此，在飞机上安装声发射监视系统，飞行员可以尽早地察觉到初始损伤的存在，或观察到初始损伤或裂纹扩展的情况，推断危险情况的到来，从而采取必要的措施，避免空中飞行事故的发生。
石油化工反应罐、锅炉、蓄热器以及高压容器与管道，容器壁厚的增加以及高强度材料的采用，造成突然爆破事故不断发生。
其原因除了工作压力高，高强度材料断裂韧性值的降低等因素外，结构中潜在的缺陷（或裂纹）是事故诱发的因素。
因此寻找结构中的潜在缺陷，并评定缺陷 的有害程度，是声发射技术应用于压力容器结构的主要内容。
声发射技术还可预测结构的寿命，以便在突然爆炸事故到来之前，作出决断，停止使用，避免事故的发生。
在钢铁工业中，可应用声发射技术来合理制定高炉修复计划，正确、及时地确定修复部位，以便充分利用设备，缩短修复时间或者合理地设计、布置高炉内部的结构，提高主炉的使用寿命指标等。
在煤炭、地质部门，可应用声发射技术来判断微地震的性质及发生的部位，矿井安全性的预测等。
土木工程中，应用于结构应力松弛现象的诊断，隧道塌方的预测，大型桥梁疲劳损伤程度的评估等。
在机械行业中，利用声发射提供的信息，可找出设备部件初始损伤的存在以及监视损伤的发展，确定损伤程度，制订出维修或更换的时间。
在焊接工艺中，用声发射技术来监测焊接过程的裂纹产生及扩展，以及焊接结构完整的评估等。
（4）红外线诊断法
通过测定设备辐射出的红外线，确定温度分布（如加热管的温度分布），以确定设备是否有异常。
红外线探测器可分为热探测器和光子探测器两类，前者根据入射红外线的热效应引起探测器才料某一性质变化而实现探测目的；后者则根据入射光子流引起物质电学性质的变化达到探测目的。
（5）计算机监测诊断
随着计算机的发展，研制计算机设备监测系统日益受到重视，建立智能监测与诊断系统一个发展趋势。
当有大量设备需要监测和诊断时，或者关键设备需要连续不断地监视时，频繁地进行数据采集、分析和比较是十分繁重的工作。
这时用计算机进行自动监测和诊断可节省大量的人力和物力，并能保证诊断结果的客观性和准确性。
计算机监测诊断系统有多种类型，根据监测的范围可分为：
整个工厂；关键设备；关键设备的重要部件等不同水平的系统。
计算机监测与诊断系统按其所采用的技术可分为：
简易自动诊断；精密自动诊断；诊断的专家系统。
简易自动诊断通常采用某些简单的特征参数，如信号的均方根值、峰值或峭度系数等，与标准参考状态的值进行比较，能判断故障的有无，但不能判断是何种故障。
因所用监测技术和设备简单，操作容易掌握，价格便宜，因而得到广泛应用。
精密自动诊断要综合采用各种诊断技术，对简易诊断（初诊）认为有异常的设备作进一步的诊断，以确定故障的类型和部位，并预测故障的发展，要求有专门技术人员操作，在给出诊断结果、解释、处理对策等方面，通常需要仍需要有丰富经验的人员参与。
诊断的专家系统与一般的精密自动诊断不同，它是一种基于人工智能的计算机诊断系统。
它能模拟故障诊断专家的思维方式，运用已有的故障诊断系统。
它能模拟故障诊断专家的思维方式，运用已有的故障诊断技术知识和专家经验，对收集到的设备信息进行推理作出判断，并能不断修改、补充知识以完善专家系统的性能，这对于复杂系统的诊断是十分有效的，是设备故障诊断的发展方向。
按工作方式不同，计算机监测系统和定期监测诊断系统。
在实际应用中究竟采用何种监测诊断系统，取决于对工厂设备拥有状况的关键性的分析以及经济分析。
（6）故障诊断专家系统
知识库存放专家的知识与经验，它通常有两方面的知识内容：
一是针对具体的系统而言，包括系统的结构，系统经常出现有故障现象，每个故障现象的原因，各原因旨起故障现象的可能性大小，判断故障是否发生的充分与必要条件等；二是针对系统中一般的设备仪器故障诊断的专家经验。
基于这两方面内容，知识库还包含有系统规则，这些规则大多是关于具体系统或通用设备有关因果关系的逻辑法规。
所以知识库是专家系统的核心内容。
知识库存放专家的知识与经验，它通常有两方面的知识内容：
一是针对具体的系统而言，包括系统的结构，系统经常出现有故障现象，每个故障现象的原因，各原因旨起故障现象的可能性大小，判断故障是否发生的充分与必要条件等；二是针对系统中一般的设备仪器故障诊断的专家经验。
基于这两方面内容，知识库还包含有系统规则，这些规则大多是关于具体系统或通用设备有关因果关系的逻辑法规。
所以知识库是专家系统的核心内容。
解释程序负责回答用户提出的各种问题，包括与系统运行有关的问题的与运行无关的有关系统自身的一些问题，是实现系统透明性的主要部件，可以解释各种诊断结果的推理实现过程，并能解释透明性的主要部件，可以解释各种诊断结果的推理实现过程，并能解释索取各种信息的必要性等。
知识获取程序负责管理知识库中的知识，包括根据需要修改、删除或添加知识及由此引起的一切必要的改动，维持知识库的一致性和完整性。
知识获取是实现系统灵活性的主要部件，它使领域专家可以修改知识库而不必了解知识库中知识表示方法的组织结构等问题，这可大大提高系统的可扩充性。
推理机实际是负责推理分析的程序段，它依据一定的原理从已有的事实推出结论。
它在数据库和知识库的基础上，综合运用各种规则，进行一系列推理来尽快寻找故障源。
人机接口负责把用户输入的信息转换杨系统的内部表示形式，然后把这些内部表示送到相应的部分去处理。
系统输出的信息也由以下三个方面：
1故障监测：
当系统的主要功能指标偏离了期望的目标范围时，就认为系统发生了故障。
该阶段的目的在于监测系统主要功能指标（如果工能指标不便直接测量，可代之以其他具有同等效果的征兆），当主要功能发生异常时，按其程度分别给出早期警报，乃至强迫系统停机等处置。
2故障分析：
根据检测到的信息和其他补充测试的辅助信息寻找出故障源。
对于不同的要求，故障源可以是零件、部件甚至是子系统。
然后，根据这些信息就故障对系统性能指标的影响程度作出估计，综合给出故障等级。
3决策处理：
有两个方面的内容人：
一方面当系统出现与故障有关的征兆时，通过综合分析，对设备状态的发展趋势作出预测；另一方面当系统出现故障时，根据故障等级的评价，对系统作出修改操作和控制或者停机维修的决策。
故障树（Fault Tree Analysis,FTA
故障树（Fault Tree Analysis,FTA）也叫事故树，是一种描述事故因果关系的有方向的“树”，是安全系统工程的重要分析方法之一。
它能对各种系统的危险性进行识别评价，既适用于定性分析，又能进行定量分析。
具有简明、形象化的特点，体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性。
FTA作为安全分析评价和事故预测的一种先进的科学方法，已得到国内外的公认和广泛使用。
故障树分析（FTA）技术是美国贝尔电报公司的电话实验室于1962年开发的，它采用逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，特点是直观、明了，思路清晰，逻辑性强，可以做定性分析，也可以做定量分析。
体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性，它是安全系统工程的主要分析方法之一。
一般来讲，安全系统工程的发展也是以故障树分析为主要标志的。
故障树分析法就是在系统设计过程中，通过对可能造成系统故障的各种因素（包括硬件、软件、环境、人为因素等）进行分析，画出逻辑框图（即故障树），从而确定系统故障原因的各种可能组合方式及其发生概率，以计算系统故障概率，采取相应的纠正措施，以提高系统可靠性的一种设计分析方法。
并很快在一些重大军事装备研制和宇航、电子、化工等行业的安全分析中得到了广泛的应用。
FTA法把系统最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标，把选定的系统故障状态作为顶端事件，按照“有哪些直接的因素能造成顶端事件的出现”的逻辑关系进行分析，并建立以顶端事件为根，具有若干枝的图形。
故障树分析法的特点
是一种从系统到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。
它从系统开始，通过由逻辑符号绘制出的一个逐渐展开成树状的分枝图，来分析故障事件（又称顶端事件）发生的概率。
同时也可以用来分析零件、部件或子系统故障对系统故障的影响，其中包括人为因素和环境条件等在内。
2）对系统故障不但可以做定性的而且还可以做定量的分析；不仅可以分析由单一构件所引起的系统故障，而且也可以分析多个构件不同模式故障而产生的系统故障情况。
因为故障树分析法使用的是一个逻辑图，因此，不论是设计人员或是使用和维修人员都容易掌握和运用，并且由它可派生出其他专门用途的“树”。
例如，可以绘制出专用于研究维修问题的维修树，用于研究经济效益及方案比较的决策树等。
主要是构造故障树的多余量相当繁重，难度也较大，对分析人员的要求也较高，因而限制了它的推广和普及。
在构造故障树时要运用逻辑运算，在其未被一般分析人员充分掌握的情况下，很容易发生错误和失察。
例如，很有可能把重大影响系统故障的事件漏掉；同时，由于每个分析人员所取的研究范围各有不同，其所得结论的可信性也就有所不同。
故障树分析法的主要作用
（1）目标全面查清引起故障的原因和事实真象，评价各种故障原因对系统故障的影响程度并采取相应的措施，切实地加以改进；
（2）分析对象的选取标准以重大故障作为分析对象，系统地整理故障发生的原因；
（3）分析方法运用逻辑推理对复杂的故障逐个地、系统地进行分析，找出原因及其间的因果关系，明确基本事件发生的概率和场合，最后求出系统发生故障的概率；
（4）分析的性质对产品、装置、部件、系统、过程等的安全可靠性进行定性和定量的分析
事件树分析（ETA）
事件树分析是事故过程分析，用来分析普通设备故障或过程波动（称为初始事件）导致事故的可能性，是既能定性,又能定量的分析方法。
1）工作程序：
事件树分析包括六个步骤：
（1）识别可能导致重要事故的初始事件；
（2）识别为减少或消除初始事件影响设计的安全功能；
（3）作事件树；
（4）对事故顺序进行说明；
（5）确定事故顺序的最小割集；
（6）编制分析结果文件。
3）应用范围
1）分析初始事件可能导致多个结果的情况。
（2）搞清楚初期事件到事故的过程，。
（3）提供定义故障树顶上事件的手段。
（4）可用于事故分析。
故障树分析的基本程序
1.熟悉系统：
要详细了解系统状态及各种参数，绘出工艺流程图或布置图。
2.调查事故：
收集事故案例，进行事故统计，设想给定系统可能发生的事故。
3.确定顶上事件：
要分析的对象即为顶上事件。
对所调查的事故进行全面分析，从中找出后果严重且较易发生的事故作为顶上事件。
4.确定目标值：
根据经验教训和事故案例，经统计分析后，求解事故发生的概率（频率），以此作为要控制的事故目标值。
5.调查原因事件：
调查与事故有关的所有原因事件和各种因素。
6.画出故障树：
从顶上事件起，逐级找出直接原因的事件，直至所要分析的深度，按其逻辑关系，画出故障树。
7.分析：
按故障树结构进行简化，确定各基本事件的结构重要度。
8.事故发生概率：
确定所有事故发生概率，标在故障树上，并进而求出顶上事件（事故）的发生概率。
•9.比较：
比较分可维修系统和不可维修系统进行讨论，前者要进行对比，后者求出顶上事件发生概率即可。
•10.分析：
原则上是上述10个步骤，在分析时可视具体问题灵活掌握，如果故障树规模很大，可借助计算机进行。
目前我国故障树分析一般都考虑到第7步进行定性分析为止，也能取得较好效果。
1、什么是无损探伤/无损检测？
（1）无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。
（2）无损检测：
NondestructiveTesting（缩写NDT）
2、常用的探伤方法有哪些？
答：
无损检测方法很多据美国国家宇航局调研分析，认为可分为六大类约70余种。
但在实际应用中比较常见的有以下几种：
常规无损检测方法有：
－超声检测UltrasonicTesting（缩写UT）；
－射线检测RadiographicTesting（缩写RT）；
－磁粉检测MagneticparticleTesting（缩写MT）；
－渗透检验PenetrantTesting（缩写PT）；
－涡流检测EddycurrentTesting（缩写ET）；
非常规无损检测技术有：
－声发射AcousticEmission（缩写AE）；
－泄漏检测LeakTesting（缩写UT）；
－光全息照相OpticalHolography；
－红外热成象InfraredThermography；
－微波检测MicrowaveTesting
3、超声波探伤的基本原理是什么？
超声波探伤仪的种类繁多，但在实际的探伤过程，脉冲反射式超声波探伤仪应用的最为广泛。
一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，这种不连续往往又造成声阻抗的不一致，由反射定理我们知道，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射，反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。
脉冲反射式超声波探伤仪就是根据这个原理设计的。
目前便携式的脉冲反射式超声波探伤仪大部分是A扫描方式的，所谓A扫描显示方式即显示器的横坐标是超声波在被检测材料中的传播时间或者传播距离，纵坐标是超声波反射波的幅值。
譬如，在一个钢工件中存在一个缺陷，由于这个缺陷的存在，造成了缺陷和钢材料之间形成了一个不同介质之间的交界面，交界面之间的声阻抗不同，当发射的超声波遇到这个界面之后，就会发生反射，反射回来的能量又被探头接受到，在显示屏幕中横坐标的一定的位置就会显示出来一个反射波的波形，横坐标的这个位置就是缺陷在被检测材料中的深度。
这个反射波的高度和形状因不同的缺陷而不同，反映了缺陷的性质。
•4、超声波探伤与X射线探伤相比较有何优的缺点？
•超声波探伤比X射线探伤具有较高的探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高，对人体无害等优点；缺点是对工作表面要求平滑、要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、对缺陷没有直观性；超声波探伤适合于厚度较大的零件检验。
5、超声波探伤的主要特性有哪些？
（1）超声波在介质中传播时，在不同质界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的尺寸等于或大于超声波波长时，则超声波在缺陷上反射回来，探伤仪可将反射波显示出来；如缺陷的尺寸甚至小于波长时，声波将绕过射线而不能反射；
（2）波声的方向性好，频率越高，方向性越好，以很窄的波束向介质中辐射，易于确定缺陷的位置。
（3）超声波的传播能量大，如频率为1MHZ（100赫兹）的超生波所传播的能量，相当于振幅相同而频率为1000HZ（赫兹）的声波的100万倍。
6、超生波探伤板厚14毫米时，距离波幅曲线上三条主要曲线的关系怎样？
测长线Ф1х6－12dB
定量线Ф1х6－6dB
判度线Ф1х6－2dB
7、用超生波探伤时，底波消失可能是什么原因造成的？
（1）近表表大缺陷；
（2）吸收性缺陷；（3）倾斜大缺陷；（4）氧化皮与钢板结合不好。
8、简述超生波探伤中，超生波在介质中传播时引起衰减的原因是什么？
（1）超声波的扩散传播距离增加，波束截面愈来愈大，单位面积上的能量减少。
（2）材质衰减一是介质粘滞性引起的吸收；二是介质界面杂乱反射引起的散射。
9、CSK－ⅡA试块的主要作用是什么？
答：
（1）校验灵敏度；
（2）校准扫描线性。
10、用超生波对饼形大锻件探伤，如果用底波调节探伤起始灵敏度对工作底面有何要求？
答：
（1）底面必须平行于探伤面；
（2）底面必须平整并且有一定的光洁度
11．超声波探伤选择探头K值有哪三条原则？
答：
（1）声束扫查到整个焊缝截面；
（2）声束尽量垂直于主要缺陷；
（3）有足够的灵敏度。
12、超声波探伤仪主要有哪几部分组成？
答：
主要有电路同步电路、发电路、接收电路、水平扫描电路、显示器和电源等部份组成。
13、发射电路的主要作用是什么？
答：
由同步电路输入的同步脉冲信号，触发发射电路工作，产生高频电脉冲信号激励晶片，产生高频振动，并在介质内产生超声波。
14、超声波探伤中，晶片表面和被探工件表面之间使用耦合剂的原因是什么？
答：
晶片表面和被检工件表面之间的空气间隙，会使超声波完全反射，造成探伤结果不准确和无法探伤。
15．JB1150－73标准中规定的判别缺陷的三种情况是什么？
答：
（1）无底波只有缺陷的多次反射波。
（2）无底波只有多个紊乱的缺陷波。
（3）缺陷波和底波同时存在。
17．什么是超声场？
答：
充满超声场能量的空间叫超声场。
18．反映超声场特征的主要参数是什么？
答：
反映超声场特征的重要物理量有声强、声压声阻抗、声束扩散角、近场和远场区
19．探伤仪最重要的性能指标是什么？
答：
分辨力、动态范围、水平线性、垂直线性、灵敏度、信噪比。
23．无损检测有哪些应用
应用时机：
设计阶段；制造过程；成品检验；在役检查。
应用对象：
各类材料（金属、非金属等）；各种工件（焊接件、锻件、铸件等）；各种工程（道路建设、水坝建设、桥梁建设、机场建设等）。
24．超声波焊缝探伤时为缺陷定位仪器时间扫描线的调整有哪几种方法？
答：
有水平定位仪、垂直定位、声程定位三种方法
26．超声波试块的作用是什么？
答：
超声波试块的作用是校验仪器和探头的性能，确定探伤起始灵敏度，校准扫描线性。
30．无损检测的目地？
答：
1、改进制造工艺；2、降低制造成本；3、提高产品的可能性；4、保证设备的安全运行。
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