GB/T 22394.1-2015 机器状态监测与诊断 数据判读和诊断技术 第1部分：总则

ICS17.160

J04

中华人民共和国国家标准

/—/:

GBT22394.12015ISO13379-12012

代替/—

GBT223942008

机器状态监测与诊断

数据判读和诊断技术

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

:

第部分总则

1

—

Conditionmonitorinanddianosticsofmachines

gg

—

Datainterretationanddianosticstechniues

pgq

:

Part1Generaluidelines

g

(:,)

ISO13379-12012IDT

2015-12-31发布2016-07-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—/:

GBT22394.12015ISO13379-12012

目次

前言…………………………Ⅰ

引言…………………………Ⅱ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

3术语和定义………………1

4状态监测计划和诊断要求………………1

4.1诊断在运行和维修中的作用………………………1

4.2确定诊断需求………………………1

4.3失效模式症状分析…………………2

4.4诊断要求报告………………………5

5诊断用的要素……………5

5.1状态监测数据………………………5

5.2机器数据……………7

5.3机器历程……………7

6诊断方法…………………7

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

6.1两种类型方法………………………7

6.2选择合适诊断方法的总则…………7

6.3数据驱动方法………………………8

6.4基于知识的方法……………………12

6.5置信因子确定………………………15

()()…………………

附录A资料性附录失效模式和症状分析FMSA17

()………………

附录资料性附录诊断系统的有效性

B19

()……………

附录资料性附录诊断模型的对比分析

C20

()……………………

附录资料性附录监测技术最常用的诊断模型

D21

()……………………

附录资料性附录诊断报告举例

E22

():……………

附录资料性附录因果关系树建模的举例轴承剥落

F25

()……………………

附录资料性附录确定诊断结论置信度的举例

G26

参考文献……………………27

/—/:

GBT22394.12015ISO13379-12012

前言

/《》:

机器状态监测与诊断数据判读和诊断技术分为以下部分

GBT223943

———:;

第部分总则

1

———:;

第部分数据驱动的应用

2

———:。

第部分基于知识的应用

3

本部分是/的第部分。

GBT223941

本部分按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

本部分代替/—《机器状态监测与诊断数据判读和诊断技术的一般指南》。

GBT223942008

本部分与/—的主要区别是:

GBT223942008

———将独立的标准修改为系列标准的第部分;

1

———,“”

修改了标准的名称由原来的机器状态监测与诊断数据判读和诊断技术的一般指南改为

“:”;

机器状态监测与诊断数据判读和诊断技术第部分总则

1

———,;

修改了规范性引用文件删去了原来的ISO2041

———删除了版引用的和/中的术语和定义;

2008ISO13372GBT20921

———,“”“”;

在表用于诊断的测量和参数举例中新增加了红外热成像温度等

1

———、;

增加了图选择诊断模型的一般方法附录和附录

2CD

———增加了第章的;

66.1~6.3

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

———改写了及图中章节的编号;

6.43

———版的图改为图;

200834

———2008版的6.2.6改为6.5;

———,;

修改了6.4.2增加了6.4.3

———修改了附录B;

———,;

版的附录改为附录而且表中的注文改用公式表述

2008DG

———,。

重新编写了参考文献全部采用原文

本部分使用翻译法等同采用:《机器状态监测与诊断数据判读和诊断技术第

ISO13379-12012

:》()。

1部分总则英文版

与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:

———/—机器状态监测与诊断词汇(:,)

GBT209212007ISO133722004IDT

Ⅰ

/—/:

GBT22394.12015ISO13379-12012

引言

。

本部分包含用相对于一组基线参数确定机器状态的一般程序从相对于基线值的变化以及与报警

,,。,,

准则比较用来指示异常行为和生成报警的过程通常称之为状态监测另外识别异常行为的起因以

,。

帮助确定适当的修复措施的过程通常称之为诊断

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Ⅱ

/—/:

GBT22394.12015ISO13379-12012

机器状态监测与诊断

数据判读和诊断技术

:

第部分总则

1

1范围

/。:

GBT22394的本部分给出机器数据判读与诊断技术的总则它旨在

———让状态监测与诊断系统的用户与制造商在机器诊断领域有共同的概念;

———,;

让用户准备必要的技术特性参数用于机器状态的进一步诊断

———给出实现机器故障诊断的合适方法。

,。

由于是总则所以没有列出机器类型的清单

,、、、、、、。

本部分适用于所有的工业机器如涡轮机压缩机泵发电机电动机鼓风机齿轮箱和风机

2规范性引用文件

。,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

机器状态监测与诊断词汇(国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页—

ISO13372ConditionmonitorinanddianosticsofmachinesVo-

gg

cabular)

y

3术语和定义

ISO13372界定的术语和定义适用于本文件。

4状态监测计划和诊断要求

4.1诊断在运行和维修中的作用

,。,

在运行与维修任务决策时诊断起很重要的作用为了使诊断有效宜按照机器中可能发生的故障

。,,。

制定诊断程序因此当准备机器状态监测和诊断系统时强烈建议进行初步研究

4.2确定诊断需求

。“”(:、)“”

初步研究的原则示于图这里有意识地选择表示高度关注维修机器风险评价和低度

1V

(:、、)。

关注测量监测定期测试数据处理

,。

图的左分枝对应初步研究为特定的机器准备状态监测和诊断必需的数据右分枝对应状态监测

,。()

与诊断活动通常在已委托进行机器诊断工作之后开始每一层面由初步设计阶段左侧和使用阶段

()。

右侧组成

诊断研究的一般步骤包括:

)、;

a分析机器全过程的利用率可维修性和危害度

)列举主要部件和它们的功能;

b

1

/—/:

GBT22394.12015ISO13379-12012

)分析部件故障的失效模式和原因;

c

),(、、、);

d表示危害度考虑重要性安全性利用率维修费用产品质量和发生率

)(“”);

e确定哪些故障可以诊断可诊断的

),;

f分析哪些运行工况最有利于观察不同故障并规定基准工况

)对能用于评价机器状态和诊断机械故障的症状进行表示;

g

)();

h列出用于评估识别不同症状的表征量

),。

i识别必要的测量和传感器从中导出或计算表征量

)、)、)),()(

在步骤和中可以采用像失效模式和影响分析或失效模式影响和

abcdFMEAFMECA

)。()

危害度分析一样的方法进行维修优化也可以像RCM以可靠性为中心的维修一样在更一般的维修

优化过程中运用。

[]

6

注:和的过程在中进行了概述。

FMEAFMECAIEC60812

)、)、)、)、)、))()。

步骤和可应用于失效模式症状分析中方法在中有

cdefghiFMSAFMSA4.3

说明。

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

:

图1状态监测与诊断循环应用于机器的设计和使用

4.3失效模式症状分析

4.3.1失效模式症状分析的过程

,

该过程的目标是选择检测技术和策略使任何给定的失效模式的诊断结论与预报的置信度达到

最高。

,。

该方法有助于选择监测灵敏度最高的监测技术并有助于评估指定症状的变化率当某种技术灵

,。

敏度的置信度和形成的诊断结论与预报的准确性受到质疑时建议使用更多相关的附加技术

,,

这一过程是对FMECA过程的实质性修改把焦点集中在每个已识别的失效模式产生的症状上

以及后续的最合适的检测和监测技术与策略的选择上。

这一方法宜与现有的分析联合使用,分析已经确定并列出可能的失效模式。

FMECAFMECA

4.3.2用法指南

。:

该过程用表A.1完整地表示其基本项目如下

———列举所包含的部件;

———列举每个部件可能的失效模式;

———列举每一失效模式的影响;

———列举每一失效模式的原因;

2

/—/:

GBT22394.12015ISO13379-12012

———列举每一失效模式产生的症状;

———列举最适用的监测技术;

———列举估计的监测频率;

———、、,

依据检测严酷等级诊断结论置信度和预报置信度排列每一个失效模式导出监测优先数

();

MPN

———列举最适用的相关技术;

———列举相关技术的监测频率。

、。,

最大的困难在于正确界定失效模式影响和原因失效模式定义为可能观察到的如何失效如弯

、。,、

曲腐蚀等在FMSA过程之前已经完成的FMECA过程中存在失效模式影响和原因之间重叠的区

。,“”,“”。

域当考虑部件时一个项目以失效原因出现在某一行时它也可以以失效模式出现在另一行当

,“”,,“”。

涉及部件时一个项目可以以影响出现在某一行当涉及组件时它又以失效模式出现这对

FMSA过程也是正确的。

。,、

应特别小心避免失效模式和失效原因在同一行重复对任一项目失效模式影响和原因应合乎逻

。:

辑地通篇阅读这能帮助使用下述格式

———“”,“”“”。

由于原因失效模式可能会导致影响

,:

当考虑监测策略时下述格式也能使用

———“”“”,“”“”,“”

失效模式产生症状用主要的监测技术可有效地检测症状当以指定的监测频率监

,。

测时会导致高置信度的诊断结论与预报

———“”,“”。

当以指定的监测频率监测时使用相关技术能增加诊断结论与预报的置信度

4.3.3等级评估指南

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

4.3.3.1总则

,、。

等级评估是对每一列赋值以评估检测可能性预报准确性和严酷等级只要用户在所有分析中均

,()。

使用一致的等级评估则较高的风险策略反映出较高的监测优先数MPN

4.3.3.2检测等级评估()

DET

,,

检测的可能性等级评估分为1~5级不管以后诊断结论或预报的准确性如何它只反映失效模式

。:

综合的可检测性该等级评估是为了突显失效模式

———,;

产生的症状可检测但不能重复

———产生的症状不能检测;

———产生的症状实际不能测量;

———产生的症状可被其他失效模式症状掩盖。

评估的等级为1~5:

。

———该失效模式被检测到的可能性非常小

1

2———该失效模式被检测到的概率低。

3———该失效模式被检测到的概率中等。

4———该失效模式被检测到的概率高。

———该失效模式一定会被检测到。

5

失效严酷等级()

4.3.3.3SEV

,。

该等级评估反映出任何先前的FMECA分析并按风险等级评估每种失效模式

评估的等级为1~4:

3

/—/:

GBT22394.12015ISO13379-12012

———,,

1任何可能引起系统性能功能劣化的事件对系统或其环境的损害可以忽略不计对生命或肢

体没有损伤。

———,。

2任何劣化系统性能功能的事件对系统或生命或肢体没有明显的损伤

———,,

3任何潜在的可能引起主要系统功能丧失的事件引起系统或其环境严重损伤但对生命或肢

体的伤害可以忽略不计。

———,,()

4任何潜在的可能引起主要系统功能丧失的事件引起系统或其环境严重损伤而且或者会

引起人体伤亡。

诊断结论置信度()

4.3.3.4DGN

。:

诊断结论的预计准确性也分为1~5级该等级评估用于识别与失效模式相关的

———可检测但不能重复的症状;

———未知的症状;

———与其他失效模式症状不能区分的症状。

评估的等级为1~5:

———该失效模式被准确诊断的可能性非常小。

1

2———该失效模式被准确诊断的概率低。

3———该失效模式被准确诊断的概率中等。

4———该失效模式被准确诊断的概率高。

———该失效模式一定能被准确诊断。

5

4.3.3.5预报置信度()

PGN

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。:

预报的预计准确性也分为1~5级该等级评估用于识别失效模式症状中的以下情况

———可检测但不能重复的症状;

———对劣化的变化不灵敏的症状;

———未知的失效率;

———与其他失效模式症状不能区分的症状。

评估的等级为1~5:

———该失效模式被准确预报的可能性非常小。

1

2———该失效模式被准确预报的概率低。

3———该失效模式被准确预报的概率中等。

4———该失效模式被准确预报的概率高。

———该失效模式一定能被准确预报。

5

,,

监测的频率对确定期望预报的准确性也有贡献即用于监测的频率越高预期的失效率和预报的置

信度越高。

监测优先数()

4.3.3.6MPN

,。

该等级是前面四个等级的乘积并导出每个失效模式的综合等级

、。

高MPN值表示指定的技术最适合于相应的失效模式的检测诊断和预报

,,,,

应注意MPN值低并不意味着监测不必要更确切地说用指定的监测技术和频率只能期望得到

、。

置信度低的检测分析和预报

、、,。

最不利的情况是失效模式严酷等级高很难检测诊断结论置信度低并且预报置信度低

,、、,

最有利的情况是失效模式严酷等级低容易检测已知失效模式和相应的模型因而诊断和预报的

置信度高。

4

/—/:

GBT22394.12015ISO13379-12012

,:

因此执行FMSA评审和监测系统设计时宜考虑完成如下事项

———每种失效模式的安全风险;

———每种失效模式预计的恶化率;

———每种失效模式的平均失效间隔时间();

MTBF

———次生或后续的失效模式;

———失效模式间的相互关系;

———要求的维修超前时间;

———备用零件的可用性;

———要求的可靠性与可用率。

,。

当设备新安装或已经改造后宜进行连续的再评价

4.4诊断要求报告

“”。:

建议把初步研究综合保存在诊断要求报告中该报告通常宜包括

)列出机器可能损坏的部件;

a

)列举与这些部件有关的故障;

b

)对每一故障给出潜在的能观察到的症状;

c

)给将要使用的状态监测表征量命名;

d

)指出计算表征量所使用的方法和参数。

e

,。,

也可出现所有的危害度故障都没有被状态监测涵盖的情况这样是不能诊断的为此强烈推荐在

,。

报告中应清楚地强调哪些故障已论述哪些还没有论述这个报告可用来再评估是否值得增加额外的

,。

能力以检测特定的故障

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

,:

形式上诊断需求报告可由两部分组成

)[))]:、、、;

1机器描述相应于4.2a~b识别机器在过程中的作用部件危害度分析

)/[))]:、、。

2失效模式症状分析相应于4.2c~i失效模式症状诊断用的表征量和测量

)。

用附录中的图表容易理解项

AFMSAb

。,。

还建议计算诊断系统的理论有效性为此在附录中给出了诊断系统的有效性准则的建议

B

5诊断用的要素

5.1状态监测数据

5.1.1测量

。,

状态监测用的所有测量一般都适用于诊断诊断时宁可选择表征量而不用原始测量因为表征量

对故障提供更大的针对性。

,。

作为举例表给出了一些用于机器状态监测和诊断的多种测量量和参数

1

5.1.2表征量

,。,

表征量可以由状态监测系统直接得到或者对测量结果处理后得到由于选择性的原因经常采用

。,,。

表征量而不采用测量量表征量针对性越强症状对应性就越好从而使诊断更容易当由症状推断故

,数目减少。

障时表征量的针对性可使故障假设的

:、、、、、

示例轴振动位移的一次谐波的幅值振动加速度的波峰因数油的总酸值转速滚动轴承损伤因子红外热成像图

形的温度梯度。

5

/—/:

GBT22394.12015ISO13379-12012

表1用于诊断的测量量和参数举例

、

性能机械的电气的油分析产品品质和其他

功率损耗热膨胀电流油液分析

效率位置电压铁谱磨屑分析

温度液面电阻产品尺寸

压力温度电感产品物理性质

红外热成像红外热成像红外热成像产品化学性质

流量振动位移电容———颜色

振动速度磁场———视觉

振动加速度绝缘电阻———嗅觉

可听到的噪声局部放电———其他无损测试

超声波

5.1.3症状

症状能用下述项目表示:

):。

a时间特性表征量演化的时间常数

示例:;;。

1h10天很慢

)演化的类型和量值变化。

b

:;;;;;;;。

示例存在不存在有规律的增加减少稳定性>10<20040m循环变化

μ

):。国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

c表征量所使用的表征量

:;。

示例温度振动位移的一次谐波

):。

d位置在机器上能观察到症状的地方

:;;();。

示例在号轴承轴线的垂直方向号轴承座高压缸左前方号轴承