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技术诊断和预测

一、关于技术诊断和预测
确定对象技术状态的过程称为技术诊断。（故障诊断：分析和确定失效原因，是技术诊断的一个分支）
技术诊断和预测的任务是，通过对设备的技术状态进行检测，结合技术参数的变化规律，预测诊断对象在未来时刻的状态。
技术诊断是对机械技术状态进行管理的重要组成环节。形成以技术诊断和预测为基础的设备维护体系，是保证机械技术状态沿规定方向发展的基础，

二、技术诊断的一般程序
1. 分析和描述诊断对象
根据诊断目的，选择诊断所需的技术参数。

2. 选择正确的诊断方法和手段
选择适合的诊断类型、方法和相应的仪器设备，以获得客观准确的诊断结果。

3. 分析诊断结果
通过对诊断数据的处理分析，表示技术状态及其变化过程。

4. 评价和预测设备技术状态
即根据诊断结果，评价当前技术状态并做出相应的结论，并对未来时刻的技术状态做出预测。如果存在缺陷或故障，还应提出排除故障的措施和建议。

三、诊断特征量的确定

1. 诊断特征量
一般而言，系统的状态Y是多维空间中的向量：
其中，称为状态参数。
在机械运行过程中，对象状态参数不断随机变化。系统在时刻的状态，决定于相应时刻状态参数值。状态参数值的全体反映了系统的状态随时间变化的特性。
所谓诊断特征量，是指技术诊断所采用的能够表征对象技术状态的参数或特性，简称诊断特征参数或诊断参数。
机械技术状态诊断参数分为三类。
第一类是工作过程参数，例如供油压力，点火时刻等；
第二类是间接参数，例如噪声、振动量、温度等；
第三类是结构参数，例如间隙、尺寸、材料特性等。
应用过程参数和间接参数所进行的诊断又称为动态诊断，用结构参数进行的诊断则称为静态诊断。
结构参数最直接地反映了对象的技术状态，但检测时一般需要拆卸，
用间接诊断参数一般不需要对机械进行解体，而且，间接参数与结构参数之间存在一定关系，在发动机中的对应关系如下表所示。

结构参数
间接参数之一
活塞组件间隙
窜入气缸的废气量及机油烧损量
曲轴轴承间隙
主润滑油路压力
电解液浓度
电瓶电压值

2. 诊断参数的选择

选择诊断参数的基本要求是，诊断参数应具有：可感受性、单调性、信息充分性和稳定性。

1). 可感受性
可感受性由灵敏度表示，即：
、sH----分别为诊断参数的临界值和额定值；
----分别为被诊断的状态参数的临界值和额定值。

值越大，表示诊断参数的灵敏度越高，即可感受性越好。

2）.单调性
单调性要求保证了诊断结果的确定性。

3）信息充分性
诊断参数包含的关于系统状态的信息量越大，则诊断后系统的未知信息量越小，诊断参数越有意义。

4）稳定性
稳定性指诊断参数与状态参数间的关系应不随时间变化而改变。稳定性由诊断参数偏离统计平均值的程度来评价，可用相应方差表示。

3． 机械常用的诊断参数

参数类型
诊断参数
声学参数
声压、声强、声阻、声强级、声功率等
几何参数
长度、面积、容量、角度、曲率等
运动学参数
时间、速度、加速度、角速度、角加速度、周期、频率、相位等
力学参数
质量、力、压力、功、能量、密度、功率、摩擦系数、阻力系数、弹性参数、转矩、惯性力矩、阻尼等
热力参数
温度、比热、燃料热值、导热率、传热系数等
材料特性参数
变形系数、硬度、弹性模量、粘度、表面收缩系数、浓度、扩散系数、密度、质量数等
电学参数
电流、电压、电阻、功率、电容、电感等

四、诊断参数矩阵和诊断参数筛选
对复杂系统的诊断，则需要用到多个诊断参数评价对象的技术状态。为了正确选择诊断参数和正确评价诊断对象的技术状态，可采用诊断参数矩阵的方法进行诊断参数的筛选。

诊断参数矩阵，
诊断参数矩阵（又称故障函数表）是描述诊断参数相应状态或故障逻辑关系的表格。
下表是诊断参数矩阵举例。表中表示作为诊断特征量的诊断参数，表示诊断对象可能的状态或故障。表格中的数字0（或用减号“-”）表示对应的故障与诊断参数无关，数字1（或用加号“+”）表示对应的故障与诊断参数有关。由参数矩阵可以找出某状态或故障诊断参数的组合。
例如，状态A1由参数S2和S4诊断，当S2、S4超出临界值时，A1故障发生。相对应的状态和诊断参数还有A2与S1、S3；A3与S1，S2，S3，S4；A 4与S2，S3，A5与S1，S4。

诊断参数矩阵图
状态（故障）
诊断系数
A1
A2
A3
A4
A5
S1
0
1
1
0
1
S2
1
0
1
1
0
S3
0
1
1
1
0
S4
1
0
1
0
1

由诊断参数矩阵可筛选出筛选有关的诊断参数。

五、故障（失效）分析
故障模式或失效模式指设备发生故障的表现形式，是可以观察或检测到的产品失效形式。机械故障模式的类型和具体形式如下表所示。

1． 故障模式类型
故障模式
表现形式
损坏型
疲劳断裂、过载断裂、脆性断裂、磨料磨损、塑性变形、裂纹、点蚀、剥落等
退化型
化学及电化学腐蚀、积炭、腐蚀磨损、老化、变质等
松脱型
松动、脱焊、打滑、脱开等
失调型
间隙不适、张紧力下降、行程不当、压力不适等
阻漏型
堵塞、渗油、渗水、漏气等
功能型
功率下率、启动困难、性能参数劣化、制动不灵、分离不彻底、转向沉重等

故障分析的目的是寻求设备失效的原因，提出预防措施，避免同类故障重复发生，提高可靠性。

2．失效分析的基本方法
失效分析的基本过程是确定故障模式、研究失效机理、提出处置预防措施。在失效分析过程中所采用的主要方法分为图型法、失效模式影响分析法和综合分析法等三类。
图型法有：主次图法、因果图（鱼刺图）法和故障树分析法。

六、技术状态预测

技术状态预测三种方法
1）解析预测法 通过建立状态参数变化的回归方程等，用外推法预测对象状态的方法。
2）概率预测法 以概率论为基础，确定对象未来所发生的概率。
3）统计分类预测法 即以模式识别理论为基础的预测方法。
技术状态预测的目的是：预测技术参数将要发生显著变化的零部件或系统；确定系统的合理维修周期并制定合理的备件库存量。