機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是同一學(xué)科的兩個不同層次，它們既有聯(lián)系又有區(qū)別，為了方便起見統(tǒng)稱為機械設(shè)備故障診斷。
機械設(shè)備故障診斷是識別機械設(shè)備（機器或機組）運行狀態(tài)的一門綜合應(yīng)用科學(xué)和技術(shù)，它主要研究機械設(shè)備運行狀態(tài)的變化在診斷信息中的反映。具體來說，就是通過測取設(shè)備運行的狀態(tài)信號，并結(jié)合其歷史狀況對所測取的信號進行處理、分析、提取特征，從而定量診斷（識別）機械設(shè)備及其零部件的運行狀態(tài)（正常、異常、故障），再進一步預(yù)測設(shè)備未來的運行狀態(tài)，最終確定需要采取何種必要的措施來保證機械設(shè)備取得最優(yōu)的運行效果。
主要內(nèi)容包括對機械設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測、診斷（識別）和預(yù)測三個方面。其中，狀態(tài)監(jiān)測也被稱為簡易診斷，一般是通過測定設(shè)備的某些較為單一的特征參數(shù)（如：振動、溫度、壓力等）來檢查設(shè)備運行狀態(tài)，再根據(jù)特征參數(shù)值與門限值之間的關(guān)系來確定設(shè)備當(dāng)前是處于正常、異常還是故障狀態(tài)。如果對設(shè)備進行定期或連續(xù)的狀態(tài)監(jiān)測，就可以獲得設(shè)備運行狀態(tài)變化的趨勢和規(guī)律，據(jù)此就可以預(yù)報設(shè)備的未來運行發(fā)展趨勢，也就是人們常說的趨勢分析。診斷（識別）則不僅要掌握設(shè)備的運行狀態(tài)和發(fā)展趨勢，更重要的是查找產(chǎn)生故障的原因，識別、判斷故障的嚴(yán)重程度，為科學(xué)檢修指明方向。
這就是人們常說的精密診斷，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與設(shè)備故障診斷可以從以下兩個方面來理解。
一、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的基本環(huán)節(jié)
基本環(huán)節(jié)可分為狀態(tài)監(jiān)測、分析診斷和治理預(yù)防。
轉(zhuǎn)軸、軸承、齒輪是組成設(shè)備傳動鏈的三大組件，用振動法進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷時，可用電渦流位移傳感器在盡量靠近軸承的平面內(nèi)相互垂直的兩個方向上，測量轉(zhuǎn)軸的徑向振動，在靠近轉(zhuǎn)軸端面處測量其軸向位移；也可用加速度傳感器或速度傳感器在軸承座底部或側(cè)面測量機殼（軸承座）的水平、垂直和軸向振動。通過對特征信號的監(jiān)測、采集、記錄、分析處理及數(shù)據(jù)或圖譜顯示，對照判斷標(biāo)準(zhǔn)和參考圖譜，對機械設(shè)備進行狀態(tài)識別，并作出診斷結(jié)論。根據(jù)該結(jié)論選擇巡回檢測、監(jiān)護運行或停機檢修，對已確診原因、部位和危險程度的設(shè)備故障，可采取調(diào)整、檢修、更換等措施，防止類似故障再發(fā)生。
二、監(jiān)測與診斷的方法技巧
1．概念清晰
異常振動往往標(biāo)志著故障，欲根據(jù)提取的振動信號特征識別故障，就必須緊緊圍繞時間、頻率（轉(zhuǎn)速）、周期、相位、振幅（能量）等參量進行分析。
工程上遇到的多為動態(tài)信號，其幅值隨時間變化。動態(tài)信號又可分為確定性的周期信號（簡諧信號、復(fù)雜周期信號）和非周期信號（準(zhǔn)周期信號、瞬變信號）、非確定性的平穩(wěn)隨機信號（各態(tài)歷經(jīng)信號、非各態(tài)歷經(jīng)信號）和非平穩(wěn)隨機信號，這些信號與振動一一對應(yīng)，并與故障關(guān)系密切。
振動有四種分類方法。一是按振動實質(zhì)的動力學(xué)分類法，可分為強迫振動、瞬態(tài)振動、自激振動、參變振動；二是粗略估計故障部位的按振動頻率高低分類法；三是根據(jù)信號特點區(qū)分出各種振動特征，并能對譜圖特點作出理論說明的分類法；四是振動系統(tǒng)的特征（線性振動、非線性振動）分類法。
例如，轉(zhuǎn)子不平衡和不對中故障產(chǎn)生簡諧振動，這種在離心力作用下的振動屬于強迫振動；當(dāng)齒輪箱或機組同時存在幾個轉(zhuǎn)子不平衡或不對中故障時，產(chǎn)生復(fù)雜周期振動；滾動軸承元件損傷故障被激發(fā)導(dǎo)致的衰減振動，屬于準(zhǔn)周期振動；齒輪斷齒、轉(zhuǎn)子摩擦等故障則產(chǎn)生撞擊的瞬態(tài)振動。
2．思路明確
(1)了解測試對象的原理，結(jié)構(gòu)及運行狀況。監(jiān)測診斷前，應(yīng)確認(rèn)被測對象是旋轉(zhuǎn)機械還是往復(fù)機械，是滑動軸承還是滾動軸承，機組傳動鏈構(gòu)成，以及是否存在外來激勵；了解被測對象的運行狀況及其故障歷史，估計可能出現(xiàn)的故障及其部位，哪些參數(shù)變化最為敏感。
(2)估計被測對象的振動類型、振級和可能產(chǎn)生的最低、最高頻率，計算故障頻率，確定分析頻帶；根據(jù)機組結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件，選定傳感器及儀器或監(jiān)測診斷系統(tǒng)。例如滑動軸承可采用非接觸式電渦流位移傳感器，滾動軸承則采用速度或加速度傳感器。
(3)選用適宜的監(jiān)測診斷參數(shù)。位移d對低頻信號（100Hz以下）非常敏感，反映了質(zhì)點工作位置的變化程度，可監(jiān)測位能對設(shè)備的破壞；速度V對中頻信號（1kHz以下）非常敏感，反映了質(zhì)點運動的快慢，可監(jiān)測動能對設(shè)備的破壞；加速度a對高頻信號（IkHz以上）非常敏感，反映了質(zhì)點受力變化，可監(jiān)測沖擊力對設(shè)備的影響。雖然數(shù)學(xué)上三個量可以相互轉(zhuǎn)換，實際測試中則應(yīng)依據(jù)各自適宜的頻率合理選用。
(4)繪制機組測點示意圖、測試報告表。
(5)檢查測試系統(tǒng)，確定傳感器安裝位置。
(6)對實測的振動特征數(shù)據(jù)和圖譜，用判斷標(biāo)準(zhǔn)或參考圖譜反復(fù)對比、分析，從振動機理上逐項排除與故障無關(guān)的因素后，結(jié)合現(xiàn)場感官診斷經(jīng)驗作出診斷結(jié)論。
(7)采用對應(yīng)的治理預(yù)防措施，以消除隱患或故障。
3．方法得當(dāng)
如果有僅能顯示振動幅值（或能量）大小的簡易診斷儀器，應(yīng)根據(jù)傳感器的頻響范圍選擇最優(yōu)的安裝方式，選好測點并做標(biāo)記。要辨知儀器上顯示振動幅值大小是哪種參數(shù)（加速度、速度、位移），有無分檔量程（低通、高通、帶通）及其用途，能否顯示有量綱（或無量綱）的診斷參數(shù)值或分貝值等。
利用這類儀器，可選用振幅值（有效值Xrms峰值Xr、均值萬）、趨勢圖、波形因數(shù)（峰值Xp,均值X)、波峰因數(shù)（峰值Xp、有效值)、無量綱參數(shù)、沖擊脈沖等診斷法，對機組作出定性的簡易診斷。
若具有多種分析功能的旋轉(zhuǎn)（往復(fù)）式機械數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)（精密診斷儀器），則可同時測試四個測點的加速度參量信號和一個光電信號，或同時測試四個通道的位移參量信號和一個鍵相脈沖信號。采集存儲振動信號后，儀器可在時域、幅域和頻域上對任一信號給出加速度a、速度V和位移d三種譜圖，給診斷者提供了極大的方便。信號的三域分析譜圖具有不同的特征和用途。
時域波形主要用于以下場合：
(1)機器轉(zhuǎn)速低于100r/min時；
(2)故障比較嚴(yán)重且有明顯的沖擊時；
(3)信號存在調(diào)頻或調(diào)幅現(xiàn)象時；
(4)需要確定準(zhǔn)確的振動幅值時；
(5)需要確定信號中是否有外部干擾（隨機或固定的）時。從時域波形可大致判斷出主要頻率的組成，例如旋轉(zhuǎn)機械不平衡故障較嚴(yán)重時，信號中有明顯的以軸旋轉(zhuǎn)頻率為特征的周期成分；轉(zhuǎn)軸不對中時，信號在一個周期內(nèi)旋轉(zhuǎn)頻率的二倍頻成分明顯增大。利用時域的自相關(guān)函數(shù)可提取混于隨機噪聲中的周期分量，根據(jù)其形狀可判斷原信號的性質(zhì)；運行正常的設(shè)備，其振動信號的自相關(guān)函數(shù)往往與寬帶隨機噪聲的自相關(guān)函數(shù)相近（無周期性），而當(dāng)設(shè)備有故障，特別是出現(xiàn)周期性沖擊故障時，在滯后量為其周期的整倍數(shù)處，自相關(guān)函數(shù)會出現(xiàn)較大的峰值。
在頻域上進行頻譜分析時，可從以下幾方面入手：
(1)按頻譜的高中低頻段進行分析，以了解主要故障發(fā)生的部位；按特征頻率、工頻、超諧波、次諧波進行分析，以確定轉(zhuǎn)子故障的范圍。
(2)對主振動成分的來源進行分析，如工頻成分突出往往是不平衡所致，二倍頻為主往往是不對中或轉(zhuǎn)軸橫向裂紋，透平壓縮機喘振時振幅較正常時大為增加，喘振頻率一般為0.5~50Hz。
(3)做頻譜對比發(fā)現(xiàn)故障。在幅域分析中，必須把有量綱、無量綱診斷參數(shù)和對故障信號敏感性好的峭度指標(biāo)、裕度指標(biāo)、脈沖指標(biāo)與穩(wěn)定性好的波形指標(biāo)、均方根值（有效值）結(jié)合起來使用，以兼顧其敏感性和穩(wěn)定性。
4．刻苦實踐
實踐是檢驗成效的唯一標(biāo)準(zhǔn)。作為科研部門應(yīng)從實踐中不斷研究出新型適用的診斷方法；作為監(jiān)測診斷儀器或系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場需要，開發(fā)出性能穩(wěn)定、功能齊全、易于安裝或攜帶的監(jiān)測與診斷儀器或系統(tǒng)；從事狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的工程技術(shù)人員，則應(yīng)爭取領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，視情配置功能齊全的精密診斷儀器或系統(tǒng)，以堅韌不拔的毅力，不辭勞苦地去實踐，將監(jiān)測與診斷的理論、技巧、方法與生產(chǎn)實踐有機結(jié)合起來，方能取得成效
