1T/CMEEEAXXX—2025機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過程故障診斷技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過程的故障診斷總則、故障診斷流程、故障檢測方法、故障等級評估、故障診斷方法。本文件適用于機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過程中的故障監(jiān)測與診斷。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T7826系統(tǒng)可靠性分析技術(shù)失效模式和影響分析（FMEA）程序GB/T19873.1機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與診斷振動狀態(tài)監(jiān)測第1部分：總則GB/T19873.2機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與診斷振動狀態(tài)監(jiān)測第2部分：振動數(shù)據(jù)處理GB/T19873.3機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與診斷振動狀態(tài)監(jiān)測第3部分：振動診斷指南GB/T20921機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與診斷詞匯GB/T22393機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與診斷一般指南GB/T22394.1機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與診斷數(shù)據(jù)判讀和診斷技術(shù)第1部分：總則GB/T23713.1機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與診斷預(yù)測第1部分：一般指南GB/T25889機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與診斷聲發(fā)射GB/T30831.1機(jī)器狀態(tài)監(jiān)測與診斷熱成像第1部分：總則GB/T41397生產(chǎn)過程質(zhì)量控制故障診斷3術(shù)語和定義GB/T20921界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1設(shè)備equipment機(jī)器或包括所有機(jī)器或過程控制部件的機(jī)組。3.2故障fault當(dāng)設(shè)備的任何部件或它們的組件發(fā)生劣化或出現(xiàn)反常時的狀態(tài)。注：它可能導(dǎo)致機(jī)器失效。4總則4.1對于一般的、不重要的小設(shè)備，有備用設(shè)備的，即使出現(xiàn)故障停車處理，也不會造成停產(chǎn)。可選用簡單的便攜振動測量儀進(jìn)行定期或不定期現(xiàn)場測量，參照振動標(biāo)準(zhǔn)值，以檢查設(shè)備是否有故障或出現(xiàn)劣化。T/CMEEEAXXX—202524.2對于重要的設(shè)備，可能會造成小部分停產(chǎn)或安全風(fēng)險的，可采用離線故障診斷分析系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測、診斷。定期在現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，異常情況下采集或在一段時間內(nèi)連續(xù)采集。將采集的數(shù)據(jù)通過儀器，由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行診斷分析。4.3開展故障診斷工作前需要進(jìn)行準(zhǔn)備工作和準(zhǔn)備支撐材料，包含狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、診斷知識、故障機(jī)理和失效模式分析。4.4企業(yè)應(yīng)按照GB/T22393建立設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測程序，收集狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)。狀態(tài)監(jiān)測流程見圖1。圖1狀態(tài)監(jiān)測流程圖T/CMEEEAXXX—202534.5診斷知識4.5.1設(shè)備故障診斷人員應(yīng)具備一定的知識儲備，診斷知識構(gòu)成如圖2所示。4.5.2生產(chǎn)知識用于描述車間設(shè)備在生產(chǎn)過程中的動態(tài)行為，確定故障診斷的分析背景和環(huán)境。其中包括過程知識與控制知識。a)過程知識：用于反映生產(chǎn)加工中具有時序的動態(tài)過程。當(dāng)一個過程可以用數(shù)學(xué)模型來描述,則過程知識能用一段計(jì)算機(jī)程序來描述。b)控制知識：提供生產(chǎn)操作與設(shè)備控制知識，即關(guān)于設(shè)備在操作和輸入信號下的響應(yīng)動作行為。4.5.3設(shè)備知識由設(shè)備設(shè)計(jì)文件、專家經(jīng)驗(yàn)等提供知識支撐，描述設(shè)備的靜態(tài)特性，包含了基于設(shè)備的安全、功能與結(jié)構(gòu)知識。a)安全知識：屬于領(lǐng)域?qū)＜以陂L期實(shí)踐中針對智能設(shè)備的故障診斷積累起來的啟發(fā)式知識主要包含故障征兆知識、異常檢測知識、安全決策知識與設(shè)備維護(hù)知識，用于對故障各種特征同性值表現(xiàn)為異常時的一種定性或定量描述，支持針對各類故障檢測和維修方案的制定，主要包括故障再現(xiàn)對策和故障排除對策等，同時可作為故障診斷的知識庫，對設(shè)備的故障診斷具有一定參考意義。b)功能知識：用于反映設(shè)備在生產(chǎn)中的服務(wù)能力、工作范圍，主要用于支持對于故障行為的評估與認(rèn)定。c)結(jié)構(gòu)知識：包含描述設(shè)備的元件組成與內(nèi)在結(jié)構(gòu)知識，用于故障的形成過程分析和定位。4.6對故障機(jī)理和失效模式的分析，可采用失效模式與影響分析（FMEA）、失效模式影響及其他危害性分析（FMECA）和失效模式癥狀分析（FMSA）等，具體分析按照GB/T7826和GB/T22394.1描述的方法執(zhí)行。圖2故障診斷知識構(gòu)成5故障診斷流程5.1故障診斷的一般流程包括以下幾個部分：a)狀態(tài)監(jiān)測：通過監(jiān)測手段監(jiān)測系統(tǒng)或部件運(yùn)行狀態(tài)的信息與特征參數(shù)，狀態(tài)監(jiān)測按照GB/T22393描述的方法執(zhí)行。T/CMEEEAXXX—2025b)故障檢測：故障檢測應(yīng)對過程參數(shù)、過程狀態(tài)及其特征量進(jìn)行檢測，通過不同傳感器獲取的信號表征系統(tǒng)的工作狀態(tài)。當(dāng)所檢測信號的功能指標(biāo)變化在允許的范圍且波動幅度在正常范圍，系統(tǒng)正常運(yùn)行；當(dāng)所檢測信號的功能指標(biāo)超出允許的范圍或波動幅度超出正常范圍，系統(tǒng)運(yùn)行異常。常見的故障表征量包括但不限于：振動和噪聲；材料裂紋及缺陷損傷；磨損與腐蝕；溫度、壓力、流量變化等。c)故障模式識別：故障模式識別技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對設(shè)備運(yùn)行狀況采用短時信號處理技術(shù)，從信號中萃取有用的特征，通過模式分類器利用這些特征來識別故障類型。d)故障定位：應(yīng)根據(jù)檢測到的故障信息，定位故障源。故障定位需要將故障檢測和模式識別獲得的數(shù)據(jù)結(jié)合起來進(jìn)行分析，主要手段包含試運(yùn)行及軟件檢查。e)故障評價：根據(jù)故障源的部位、故障信息及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將故障對系統(tǒng)性能指標(biāo)、功能的影響等做出判斷或估計(jì)，確定故障嚴(yán)重等級。f)故障決策：根據(jù)對系統(tǒng)狀態(tài)的判斷和當(dāng)前信號預(yù)測狀態(tài)的趨勢分析，決定應(yīng)采取的對策和措施。故障決策應(yīng)提供故障診斷報，至少包括列出設(shè)備可能損壞的部件、列舉與這些部件有關(guān)的故障、描述可觀察到的故障癥狀等信息。g)維護(hù)：當(dāng)發(fā)生異常且未發(fā)生故障時進(jìn)入維護(hù)功能，預(yù)測性維護(hù)功能見GB/T23713.1。5.2故障判據(jù)是判斷某事件是否為故障的依據(jù)。如無特別約定，一般認(rèn)為在設(shè)備發(fā)生下列任何一項(xiàng)事件時，即判定發(fā)生故障：a)在規(guī)定的工作條件下，不能進(jìn)入工作狀態(tài)；b)在規(guī)定的工作條件下，不能完成規(guī)定的功能；c)在規(guī)定的工作條件下，任一性能參數(shù)值偏離規(guī)定的范圍；d)在規(guī)定的工作條件下，對人員、環(huán)境、能源和物資等方面的影響超出了允許范圍；e)出現(xiàn)機(jī)械零部件、結(jié)構(gòu)件或元器件的松動、斷裂或損毀；f)其他約定的和/或技術(shù)文件中規(guī)定的事件。注：故障判據(jù)用來判斷是否發(fā)生故障，不用來判定故障歸屬。5.3應(yīng)對每一臺設(shè)備發(fā)生的所有故障信息進(jìn)行電子記錄和管理，故障信息至少應(yīng)包括：a)設(shè)備編號；b)故障的時間（包括日期、班次、維修開始時間、維修結(jié)束時間）；c)故障信息（包括損壞零件型號、損壞零件名稱）；d)原因分析；e)故障描述；f)維修人員信息。5.4根據(jù)故障信息數(shù)據(jù)積累，對設(shè)備的每種故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、評估，確定其故障等級。6故障檢測方法6.1振動分析6.1.1振動分析包括以下幾個步驟：a)利用傳感器采集設(shè)備振動信號；a)對采集到的信號進(jìn)行預(yù)處理，如濾波、去噪等，以提高分析精度；b)提取特征參數(shù)，如振幅、頻率、相位等，提取能夠反映設(shè)備的振動特性數(shù)據(jù)；c)將特征參數(shù)與正常狀態(tài)或故障模式庫進(jìn)行對比，通過模式識別技術(shù)判斷設(shè)備是否存在故障及故障類型。6.1.2振動分析傳感器選擇、安裝、數(shù)據(jù)采集等應(yīng)按GB/T19873.1、GB/T19873.2、GB/T19873.3的規(guī)定執(zhí)行。T/CMEEEAXXX—202556.1.3振動分析適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械（如電機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵等）和往復(fù)機(jī)械（如壓縮機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等）的故障診斷。6.2油液分析6.2.1油液分析主要有以下幾種分析方法：a)油液理化性能分析，主要檢測油液的粘度、閃點(diǎn)、酸值等指標(biāo)，以評估油液的品質(zhì)和使用壽命。b)油液污染度分析，通過檢測油液中固體顆粒物的含量和分布，了解設(shè)備的污染狀況。c)磨損顆粒分析，通過顯微鏡觀察和分析油液中的金屬磨粒，根據(jù)磨粒的形態(tài)、尺寸和成分等信息，推斷設(shè)備的磨損部位和磨損類型。d)光譜分析，利用光譜儀器檢測油液中金屬元素的含量，以監(jiān)測設(shè)備的磨損程度和趨勢。6.2.2油液分析適用于滑動軸承、齒輪箱、液壓系統(tǒng)等設(shè)備關(guān)鍵部件的故障診斷。6.3聲學(xué)檢測6.3.1聲學(xué)檢測主要包括以下幾種檢測方法：a)噪聲分析，通過測量設(shè)備運(yùn)行時產(chǎn)生的噪聲水平，結(jié)合頻譜分析技術(shù)，識別設(shè)備中的異常噪聲源。b)聲發(fā)射檢測，利用材料在受力或損傷時產(chǎn)生的聲發(fā)射信號，來檢測設(shè)備的裂紋、疲勞等缺陷。c)超聲檢測，利用超聲波在材料中傳播時的反射、散射和透射等現(xiàn)象，來檢測材料的內(nèi)部缺陷和厚度變化。6.3.2聲學(xué)檢測適用于檢測設(shè)備的松動、磨損、裂紋等故障。6.3.3聲學(xué)檢測應(yīng)符合GB/T25889的要求。6.4熱成像6.4.1設(shè)備由于運(yùn)行、潤滑不良、不對中、零部件磨損或負(fù)載異常都會導(dǎo)致溫度異常，可以使用熱成像技術(shù)識別設(shè)備狀態(tài)的異常情況。6.4.2熱成像技術(shù)的使用應(yīng)符合GB/T30831.1的要求。7故障等級評估7.1根據(jù)企業(yè)從事的生產(chǎn)活動不同，按照GB/T7826和GB/T22394.1的規(guī)定編寫相應(yīng)的失效模式與效應(yīng)分析（FMEA）、失效模式影響及其他危害性分析（FMECA）和失效模式癥狀分析（FMSA）文件，依據(jù)故障導(dǎo)致停機(jī)的費(fèi)用或產(chǎn)量損失的費(fèi)用、失效率、平均修復(fù)時間（MTTR）、備件更換的費(fèi)用、平均故障間隔時間（MTBF）安全和環(huán)境影響中一個或多個因素決定的優(yōu)先排序、打分。7.2FMEA分析的步驟如下：a)確定FMEA或FMECA的必要性；b)定義分析系統(tǒng)的邊界條件；c)明確系統(tǒng)要求和功能；d)定義故障的判定標(biāo)準(zhǔn)；e)定義每個設(shè)備的故障模式和故障影響并記錄；f)歸納每種故障影響；g)定義系統(tǒng)的嚴(yán)酷度等級；h)確定設(shè)備故障模式嚴(yán)酷度；i)確定設(shè)備故障模式和影響頻率；T/CMEEEAXXX—20256j)確定故障模式發(fā)生頻度；k)繪制設(shè)備故障模式的危害性矩陣；l)從危害性矩陣中歸納故障影響的危害程度；m)繪制設(shè)備故障影響的危害性矩陣；n)報告結(jié)論。7.3對發(fā)生的故障按照FMEA文件進(jìn)行審核，評估，并依據(jù)相應(yīng)的風(fēng)險優(yōu)先級指數(shù)（RPN）值進(jìn)行優(yōu)先級的排序。7.4潛在失效模式與效應(yīng)分析（FMEA）的編寫過程中，為便于故障解決措施的實(shí)施，對故障模式的分類主要有：a)按故障機(jī)理分為耗損型故障和過應(yīng)力性故障；b)按故障形成速度分為突發(fā)性故障和漸進(jìn)性故障；c)按故障模式分為疲勞、磨損、老化、蠕變、腐蝕、應(yīng)力松弛、沖擊等；d)按故障形成的后果分為危險性故障和非危險性故障；e)按故障形成的時間分為早期故障、中期故障和晚期故障。8故障診斷方法8.1故障診斷方法可分為定量分析方法和定性分析方法：a)定量分析方法：依據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)模型，并用模型計(jì)算出分析對象的各項(xiàng)指標(biāo)及其數(shù)值的一種方法。該方法適用于有大量的歷史數(shù)據(jù)或能夠建立系統(tǒng)精確解析模型