【正文】 工程師考前培訓教案 —4 安全 人機工程診斷實施過程的基本步驟：診斷實施過程的基本步驟： （（ 1）信號檢測）信號檢測 ：按不同診斷目的選擇最能表征設備狀態(tài)的信號，對：按不同診斷目的選擇最能表征設備狀態(tài)的信號，對該類信號進行全面地檢測，并將其匯集在一起，形成一個設備工作狀態(tài)該類信號進行全面地檢測，并將其匯集在一起，形成一個設備工作狀態(tài)信號子集，該子集稱為初始模式向量。信號子集，該子集稱為初始模式向量。 （（ 2）特征提?。┨卣魈崛?（或稱信號處理）：將初始模式向量進行維數(shù)變換、（或稱信號處理）：將初始模式向量進行維數(shù)變換、形式變換，去掉冗余信息，提取故障特征，形成待檢模式。形式變換，去掉冗余信息，提取故障特征，形成待檢模式。 （（ 3）狀態(tài)識別）狀態(tài)識別 ：將待檢模式與樣板模式（故障檔案）對比，進行狀：將待檢模式與樣板模式（故障檔案）對比，進行狀態(tài)分類。態(tài)分類。 （（ 4）診斷決策：）診斷決策： 根據判別結果采取相應的對策。對策主要是指對設根據判別結果采取相應的對策。對策主要是指對設備及其工作進行必要時預測和干預備及其工作進行必要時預測和干預 。59注冊安全工程師考前培訓教案 —4 安全 人機工程（三）故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測（三）故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測 故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測 如圖所示如圖所示 廣義故障診斷中不可分割的兩個有機組成部分。嚴格地廣義故障診斷中不可分割的兩個有機組成部分。嚴格地講，講， 狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷 是兩個不同的概念范疇。狀態(tài)監(jiān)測是兩個不同的概念范疇。狀態(tài)監(jiān)測一般由一般由 現(xiàn)場操作人員現(xiàn)場操作人員 進行。進行。60注冊安全工程師考前培訓教案 —4 安全 人機工程 故障診斷故障診斷 則一般由則一般由 專門人員進行專門人員進行 ，他們只是在已經確，他們只是在已經確定設備已發(fā)生異常的基礎上對異常設備進行處理，提取故定設備已發(fā)生異常的基礎上對異常設備進行處理，提取故障特征，識別設備狀態(tài)并提出診斷決策。雖然理論上兩者障特征，識別設備狀態(tài)并提出診斷決策。雖然理論上兩者是有根本差異的，但實際中由于兩者的密切相關性，往往是有根本差異的，但實際中由于兩者的密切相關性，往往把狀態(tài)監(jiān)測也劃歸在故障診斷的研究范疇中，統(tǒng)稱為把狀態(tài)監(jiān)測也劃歸在故障診斷的研究范疇中，統(tǒng)稱為 設備設備的故障診斷與監(jiān)測或簡稱為故障診斷的故障診斷與監(jiān)測或簡稱為故障診斷 。 由于由于 狀態(tài)監(jiān)測是故障診斷狀態(tài)監(jiān)測是故障診斷 的前提，因此有時也把狀態(tài)的前提，因此有時也把狀態(tài)監(jiān)測稱為故障診斷實施的監(jiān)測稱為故障診斷實施的 第一階段第一階段 ，而把狹義故障診斷稱，而把狹義故障診斷稱為故障診斷實施的為故障診斷實施的 第二階段第二階段 。61注冊安全工程師考前培訓教案 —4 安全 人機工程（四）（四） 振動監(jiān)測與診斷技術振動監(jiān)測與診斷技術 （（ 1）振動定義）振動定義　　 物體圍繞其平衡位置作往復運動物體圍繞其平衡位置作往復運動 稱為振動。從頻率范圍振動可分為稱為振動。從頻率范圍振動可分為低頻振動（低頻振動（ f1kHz）） 高頻振動（高頻振動（ f10kHz）。）。 從振動信號的統(tǒng)計特征可從振動信號的統(tǒng)計特征可分為分為 穩(wěn)態(tài)振動和隨機振動穩(wěn)態(tài)振動和隨機振動 。 （（ 2）） 振動信號的檢測與分析振動信號的檢測與分析 振動信號一般用振動信號一般用 位移、速度或加速度傳感器位移、速度或加速度傳感器 來測量。來測量。 傳感器傳感器 應盡量安裝在診斷對象的振動敏感點或離核心部位最近的關應盡量安裝在診斷對象的振動敏感點或離核心部位最近的關鍵點。對于低頻振動，一般要從鍵點。對于低頻振動，一般要從 三個三個 互相垂直的方向上進行測量。對于互相垂直的方向上進行測量。對于高頻振動，通常只從一個方向上進行檢測。高頻振動，通常只從一個方向上進行檢測。 （（ 3）） 振動診斷中的故障判別標準振動診斷中的故障判別標準 機械設備種類繁多，機械設備種類繁多， 故障類型、失效形式及振動方式各異故障類型、失效形式及振動方式各異 ，因此很，因此很難提出統(tǒng)一的故障判別準則及故障模式。為研究設備的老化狀態(tài)、危險難提出統(tǒng)一的故障判別準則及故障模式。為研究設備的老化狀態(tài)、危險程度、重要程度等，必須按照設備各自的情況來確定標準。程度、重要程度等，必須按照設備各自的情況來確定標準。62注冊安全工程師考前培訓教案 —4 安全 人機工程（五）（五） 其他故障診斷技術其他故障診斷技術 1. 油液分析技術油液分析技術 油液分析中，目前應用較多的有油液分析中，目前應用較多的有 光譜油液分析和鐵譜油液光譜油液分析和鐵譜油液分析兩種。分析兩種?！　? (1）光譜分析）光譜分析 光譜油液分析方法光譜油液分析方法 是利用原子吸收光譜來分析潤滑油中金是利用原子吸收光譜來分析潤滑油中金屬的成分和含量，進而判斷零件磨損程度的方法。物質的原子屬的成分和含量，進而判斷零件磨損程度的方法。物質的原子有其特定的吸收光譜譜線，利用元素的特征吸收光譜譜線及其有其特定的吸收光譜譜線，利用元素的特征吸收光譜譜線及其強度可以分析潤滑油中特定金屬元素的含量。強度可以分析潤滑油中特定金屬元素的含量。 (2）鐵譜分析）鐵譜分析 鐵譜分析鐵譜分析 是通過檢查潤滑油或液壓系統(tǒng)的油液中所含磁性是通過檢查潤滑油或液壓系統(tǒng)的油液中所含磁性金屬磨屑的成分、形態(tài)、大小及濃度來判斷和預測機器系統(tǒng)中金屬磨屑的成分、形態(tài)、大小及濃度來判斷和預測機器系統(tǒng)中零件的磨損情況。零件的磨損情況。63注冊安全工程師考前培訓教案 —4 安全 人機工程 2. 溫度檢測及紅外線監(jiān)測技術溫度檢測及紅外線監(jiān)測技術 （（ 1）溫度檢測）溫度檢測 溫度溫度 是工業(yè)生產中很普遍、很重要的熱工參數(shù)之一。一方是工業(yè)生產中很普遍、很重要的熱工參數(shù)之一。一方面許多生產過程中在工藝上要求對溫度進行監(jiān)測和控制，另一面許多生產過程中在工藝上要求對溫度進行監(jiān)測和控制，另一方面，機電設備運行是否正常往往在溫度上會有所反映，根據方面，機電設備運行是否正常往往在溫度上會有所反映，根據溫度變化特征可以了解設備的運行狀態(tài)。因此，生產中經常會溫度變化特征可以了解設備的運行狀態(tài)。因此，生產中經常會遇到溫度測量遇到溫度測量 的問題。的問題。 （（ 2）紅外線監(jiān)測）紅外線監(jiān)測 物體表面發(fā)射的紅外線與其溫度有關。物體表面發(fā)射的紅外線與其溫度有關。 紅外線測溫紅外線測溫 的原理的原理是利用紅外線探測器將紅外線輻射產生的熱效應和光電效應轉是利用紅外線探測器將紅外線輻射產生的熱效應和光電效應轉換成人們能識別的信號。常用的探測器有換成人們能識別的信號。常用的探測器有 熱電探測器、熱敏探熱電探測器、熱敏探測器和光子探測器測器和光子探測器 等，相關的儀器等，相關的儀器 有紅外測溫儀、紅外成像儀有紅外測溫儀、紅外成像儀和紅外攝影機和紅外攝影機 等。等。64注冊安全工程師考前培訓教案 —4 安全 人機工程 3. 超聲探傷技術超聲探傷技術 超聲波是比聲波振動頻率更高的波，檢測中常用的是超聲波是比聲波振動頻率更高的波，檢測中常用的是1~5MHz的超聲波。與聲波相比，超聲波具有方向性好、波的超聲波。與聲波相比，超聲波具有方向性好、波長短、在高密度固體中損失小及在不同密度介質的界面上反長短、在高密度固體中損失小及在不同密度介質的界面上反射大等特點。因此，利用超聲波可以對所有固體材料進行探射大等特點。因此，利用超聲波可以對所有固體材料進行探傷和檢測。它常用來檢查內部結構的傷和檢測。它常用來檢查內部結構的 裂紋、搭接、夾雜物、裂紋、搭接、夾雜物、焊接不良的焊縫、鍛造裂紋、腐蝕坑以及加工不適當?shù)乃芰虾附硬涣嫉暮缚p、鍛造裂紋、腐蝕坑以及加工不適當?shù)乃芰蠅簩拥葔簩拥?。還可以檢查管道中流體的。還可以檢查管道中流體的 流量、流速以及泄露流量、流速以及泄露 等。等。65注冊安全工程師考前培訓教案 —4 安全 人機工程4. 表面缺陷探傷技術表面缺陷探傷技術 （（ 1）磁粉探傷）磁粉探傷 ：： 磁粉探傷的原理是磁粉探傷的原理是 利用鐵磁性試件的導磁性實現(xiàn)利用鐵磁性試件的導磁性實現(xiàn)的的 。鐵磁性物質的導磁性要比空氣的導磁性強得多，因此表面缺陷處磁。鐵磁性物質的導磁性要比空氣的導磁性強得多，因此表面缺陷處磁阻大，易產生漏磁場，吸引磁粉，形成磁粉堆積。通過觀察磁粉聚集情阻大，易產生漏磁場，吸引磁粉，形成磁粉堆積。通過觀察磁粉聚集情況就可以確定被探測工件的表面缺陷或近表面缺陷。況就可以確定被探測工件的表面缺陷或近表面缺陷。 （（ 2）滲透探傷）滲透探傷 ：透探傷的依據是：透探傷的依據是 物理化學中的液體對固體的潤濕物理化學中的液體對固體的潤濕能力和毛細現(xiàn)象能力和毛細現(xiàn)象 （滲透和上升）。首先將被探傷工件的表面涂上具有高（滲透和上升）。首先將被探傷工件的表面涂上具有高度滲透能力的滲透液，滲透液由于潤濕作用及毛細現(xiàn)象而進入工件的表度滲透能力的滲透液，滲透液由于潤濕作用及毛細現(xiàn)象而進入工件的表面缺陷中，然后將工件表面多余的滲透液清洗干凈，再涂一層親和力強面缺陷中，然后將工件表面多余的滲透液清洗干凈，再涂一層親和力強的顯像劑，將滲入裂紋中的滲透液吸出來，在顯像劑上便顯現(xiàn)出缺陷的的顯像劑，將滲入裂紋中的滲透液吸出來，在顯像劑上便顯現(xiàn)出缺陷的形狀和位置的鮮明圖案。形狀和位置的鮮明圖案。 （（ 3）渦流探傷）渦流探傷 ：當通電線圈接近被測表面時，導電的試件表面層：當通電線圈接近被測表面時，導電的試件表面層將產生將產生 渦電流渦電流 （簡稱渦流），渦流又會產生交變磁場，該交變磁場又會（簡稱渦流），渦流又會產生交變磁場，該交變磁場又會在激勵線圈中感應出電流。由于渦流與表面狀態(tài)有關，感應電流的大小在激勵線圈中感應出電流。由于渦流與表面狀態(tài)有關，感應電流的大小、方向及相位等就會反映出表面缺陷的信息。渦流探傷就是利用這種信、方向及相位等就會反映出表面缺陷的信息。渦流探傷就是利用這種信息來檢測表面缺陷的。息來檢測表面缺陷的。66注冊安全工程師考前培訓教案 —4 安全 人機工程 第四節(jié) 機械的可靠性設計與維修性設計 一、 了解 機械失效三個階段和維修度、有效度、平均無故障工作時間： 二、 熟悉 可靠性、故障率、可靠性預計、人機界面設計、維修性設計、機械設備結構可靠性設計要點。67注冊安全工程師考前培訓教案 —4 安全 人機工程第四節(jié)第四節(jié) 機械的可靠性設計與維修性設計機械的可靠性設計與維修性設計一、可靠性定義及其度量指標一、可靠性定義及其度量指標（一）（一） 可靠性定義可靠性定義 （熟悉）（熟悉） 所所 謂謂 可靠性是指系可靠性是指系 統(tǒng)統(tǒng) 或或 產產 品在品在 規(guī)規(guī) 定的條件和定的條件和 規(guī)規(guī) 定的定的 時間時間 內，完內，完成成 規(guī)規(guī) 定功能的能力。定功能的能力。 規(guī)規(guī) 定條件定條件 包括包括 產產 品所品所 處處 的的 環(huán)環(huán) 境條件（溫度、濕度、境條件（溫度、濕度、 壓壓 力、振力、振 動動 、沖沖 擊擊 、 塵塵 埃、雨淋、日曬等）、使用條件（埃、雨淋、日曬等）、使用條件（ 載載 荷大小和性荷大小和性 質質 、操作著、操作著的技的技 術術 水平等）、水平等）、 維維 修條件（修條件（ 維維 修方法、手段、修方法、手段、 設備設備 和技和技 術術 水平等）水平等）。在不同。在不同 規(guī)規(guī) 定條件下，定條件下， 產產 品的可靠性是不同的。品的可靠性是不同的。 規(guī)規(guī) 定定 時間時間 是指是指 產產 品的可靠性與使用品的可靠性與使用 時間時間 的的 長長 短有密切關系，短有密切關系， 產產品隨著使用品隨著使用 時間時間 或或 儲儲 存存 時間時間 的推移，性能逐的推移，性能逐 漸漸 劣化，可靠性降低。所劣化，可靠性降低。所以，可靠性是以，可靠性是 時間時間 的函數(shù)。的函數(shù)。 這這 里所里所 規(guī)規(guī) 定的定的 時間時間 是廣是廣 義義 的，可以是的，可以是 時時間間 ，也可以用距離或循，也可以用距離或循 環(huán)環(huán) 次數(shù)等表示。次數(shù)等表示。68注冊安全工程師考前培訓教案 —4 安全 人機工程（二）（二） 可靠性度量指標可靠性度量指標 1. 可靠度可靠度 可靠度是可靠性的可靠度是可靠性的 量化指量化指 標標 ，即系，即系 統(tǒng)統(tǒng) 或或 產產 品在品在 規(guī)規(guī) 定條定條件和件和 規(guī)規(guī) 定定 時間時間 內內 完成完成 規(guī)規(guī) 定功能的定功能的 概率概率 ?？煽慷仁?。可靠度是 時間時間 的函的函數(shù)數(shù) ，常用，常用 R（（ t）） 表示，稱表示，稱 為為 可靠度函數(shù)?？煽慷群瘮?shù)。 產產 品出故障的概率品出故障的概率 是通是通 過過 多次多次 試驗試驗 中中 該產該產 品品 發(fā)發(fā) 生生 故故障的障的 頻頻 率率 來估來估 計計 的。例如，取的。例如，取 N個個 產產 品品 進進 行行 試驗試驗 ，若在，若在 規(guī)規(guī)定定 時間時間 t內共有內共有 Nf（（ t）） 個個 產產 品出故障，品出故障， 則該產則該產 品可靠度的品可靠度的觀測值觀測值 可用下式近似表示：可用下式近似表示： R（（ t）） ≈ [ N Nf（（ t）） ]/N69注冊安全工程師考前培訓教案 —4 安全 人機工程　　 　　 不可靠度不可靠度 ：： 是系是系 統(tǒng)統(tǒng) 或或 產產 品在品在 規(guī)規(guī) 定條件和定條件和 規(guī)規(guī) 定定 時間時間 內內 未未完成完成 規(guī)規(guī)