2025年注冊化工工程師考試化工設(shè)備故障診斷培訓(xùn)試卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在化工設(shè)備故障診斷中，監(jiān)測設(shè)備振動信號的主要目的是（）。A.直接測量設(shè)備振動的能量B.判斷設(shè)備是否存在異常狀態(tài)C.精確計算設(shè)備的運行效率D.評估設(shè)備的結(jié)構(gòu)強度2.某旋轉(zhuǎn)設(shè)備運行時出現(xiàn)周期性沖擊性振動，其振動頻譜圖上會顯示出（）。A.單一的低頻主頻B.與轉(zhuǎn)速成倍數(shù)的倍頻成分C.與轉(zhuǎn)速頻率相近的邊頻帶D.與轉(zhuǎn)速無關(guān)的隨機噪聲3.在油液分析中，發(fā)現(xiàn)油液中存在大量尺寸較粗、形狀不規(guī)則的磨損顆粒，這通常指示設(shè)備存在（）。A.疲勞磨損B.磨粒磨損C.黏著磨損D.腐蝕磨損4.設(shè)備溫度異常升高，除了可能由于負載過大或散熱不良外，還可能預(yù)示著（）。A.傳動帶打滑B.部件發(fā)生干摩擦C.潤滑油嚴重污染D.以上都是5.對于壓力容器的焊縫進行無損檢測，最常用的方法之一是（）。A.渦流檢測B.超聲波檢測C.X射線檢測D.磁粉檢測6.故障樹分析（FTA）主要用于（）。A.預(yù)測設(shè)備未來可能出現(xiàn)的故障B.對已發(fā)生的故障進行原因追溯C.評估不同故障組合的概率D.分析系統(tǒng)各部件之間的功能關(guān)聯(lián)7.在化工生產(chǎn)中，對泵類設(shè)備進行振動監(jiān)測時，重點關(guān)注的是（）。A.基礎(chǔ)頻率的幅值B.軸承故障特征頻率的幅值C.高頻噪聲的強度D.旋轉(zhuǎn)頻率的相位8.某設(shè)備運行多年后突然發(fā)生斷裂，分析其斷裂原因時，通常需要重點關(guān)注（）。A.設(shè)備的運行參數(shù)歷史B.材料的疲勞累積損傷C.外部沖擊或過載事件D.以上都是9.將狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)與設(shè)備的設(shè)計和運行歷史相結(jié)合進行分析，體現(xiàn)了故障診斷中（）的原則。A.綜合分析B.優(yōu)先考慮經(jīng)濟性C.動態(tài)監(jiān)測D.預(yù)防為主10.采用專家系統(tǒng)進行設(shè)備故障診斷，其核心優(yōu)勢在于（）。A.能夠自動進行大量數(shù)據(jù)計算B.可以模仿領(lǐng)域?qū)＜业耐评砗蜎Q策過程C.不受環(huán)境溫度變化的影響D.診斷速度絕對快于人工二、填空題（每空1分，共15分）1.化工設(shè)備故障診斷的目的是為了及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)，判斷設(shè)備是否正常，找出故障原因，并采取措施，以減少故障帶來的損失。2.振動分析是設(shè)備故障診斷的重要手段，通過分析振動信號的頻率、幅值和相位等特征，可以判斷設(shè)備的運行狀態(tài)和故障類型。3.溫度監(jiān)測是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的另一個重要方面，設(shè)備異常通常伴隨著溫度的升高或降低。4.油液分析不僅可以監(jiān)測設(shè)備的磨損狀態(tài)，還可以判斷油液的質(zhì)量和性能。5.無損檢測（NDT）技術(shù)可以在不損傷被檢對象的情況下，檢測其內(nèi)部或表面的缺陷。6.故障診斷過程通常包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、故障判斷和處理決策等主要步驟。7.對于轉(zhuǎn)動設(shè)備，常見的故障模式包括不平衡、軸承損壞、齒輪磨損和松動等。8.在進行故障診斷時，需要綜合考慮設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點、工作環(huán)境和運行參數(shù)等因素。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述振動分析中頻譜分析的主要作用。2.簡述化工設(shè)備進行預(yù)防性維護的主要依據(jù)。3.簡述油液分析中，通過觀察磨粒尺寸和形狀判斷磨損類型的方法。4.簡述選擇設(shè)備故障診斷方法時需要考慮的主要因素。四、計算題（6分）某離心泵運行轉(zhuǎn)速為1450rpm，振動信號經(jīng)過頻譜分析，發(fā)現(xiàn)除了基頻（145Hz）外，在915Hz和1785Hz處有明顯的異常振動幅值。已知該泵的軸承型號，查閱軸承故障特征頻率表，發(fā)現(xiàn)其外圈故障特征頻率約為1563Hz（假設(shè)與基頻之比為1.08倍）。請分析該泵可能的故障原因，并說明理由。五、案例分析題（33分）某化工廠的反應(yīng)器A（操作溫度250°C，操作壓力2.0MPa，材質(zhì)為不銹鋼），運行約8000小時后，操作人員發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器殼體上出現(xiàn)異常響聲，并伴有輕微的振動加劇。同時，附近溫度監(jiān)測點顯示該反應(yīng)器本體溫度比正常值高約15°C。維護人員進行了初步檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯的泄漏，但靠近底部的幾個人孔蓋螺栓有輕微松動跡象。請結(jié)合該反應(yīng)器的操作條件和故障現(xiàn)象，分析可能存在的故障原因，并提出后續(xù)的故障診斷步驟和建議的解決方案。---試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.D5.C6.B7.B8.D9.A10.B二、填空題1.異常；是否正常；原因；相應(yīng)2.頻率；幅值3.異常4.磨損；質(zhì)量5.缺陷6.分析；判斷；處理決策7.不對中；松動8.結(jié)構(gòu)特點；工作環(huán)境；運行參數(shù)三、簡答題1.解析思路：頻譜分析是將復(fù)雜的振動信號通過傅里葉變換等手段分解為不同頻率成分及其幅值的過程。通過觀察頻譜圖上各頻率成分的幅值、頻率位置以及是否存在異常頻率成分（如故障特征頻率），可以判斷設(shè)備是否存在故障以及故障的類型和位置。例如，出現(xiàn)軸承故障特征頻率通常指示軸承損壞，出現(xiàn)齒輪嚙合頻率及其邊頻帶通常指示齒輪問題。因此，頻譜分析是識別設(shè)備振動異常特征、判斷故障性質(zhì)的關(guān)鍵手段。2.解析思路：預(yù)防性維護的主要依據(jù)來源于設(shè)備的運行記錄、故障歷史、制造商的建議以及狀態(tài)監(jiān)測的結(jié)果。通過分析設(shè)備在不同時期的運行參數(shù)（如溫度、壓力、振動、噪音等）的變化趨勢，當數(shù)據(jù)超出預(yù)設(shè)的正常范圍或出現(xiàn)異常模式時，即可預(yù)測潛在的故障風(fēng)險，從而提前安排停機檢查或維修，避免非計劃停機造成的損失。狀態(tài)監(jiān)測提供的數(shù)據(jù)是預(yù)防性維護決策最直接、最可靠的依據(jù)。3.解析思路：在油液分析中，通過觀察磨粒的大小、形狀、成分和分布，可以判斷設(shè)備的磨損類型。例如：*尺寸很小的球狀顆粒通常指示滾動接觸疲勞磨損。*尺寸較大的片狀或塊狀顆粒，邊緣光滑，指示磨粒磨損（磨料磨損）。*尺寸很小的點狀或針狀顆粒，硬度高，指示粘著磨損。*形狀不規(guī)則的碎片，伴有腐蝕產(chǎn)物，指示腐蝕磨損。*磨粒的成分分析（如光譜分析）可以進一步確定磨粒來自哪個摩擦副（如軸、軸承、齒輪等）。4.解析思路：選擇設(shè)備故障診斷方法時需要考慮多方面因素：*故障類型和機理：不同的診斷方法適用于不同的故障類型（如振動分析適用于旋轉(zhuǎn)設(shè)備，油液分析適用于磨損診斷，溫度分析適用于過熱診斷等）。*設(shè)備類型和結(jié)構(gòu)：設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點（如是否便于安裝傳感器、是否有密閉空間等）會影響診斷方法的選擇。*診斷目的：是為了早期預(yù)警、故障定位、原因分析還是性能評估？*可用的信息：是否有歷史數(shù)據(jù)？需要采集什么類型的數(shù)據(jù)？*診斷資源：可用的設(shè)備（傳感器、分析儀）、經(jīng)費預(yù)算、專業(yè)人員技能等。*現(xiàn)場環(huán)境：工作環(huán)境（溫度、濕度、振動、危險品等）對傳感器安裝和數(shù)據(jù)采集有影響。*成本和效率：不同方法的成本和所需時間不同。四、計算題可能的故障原因：泵的軸承可能存在故障（如外圈損壞）。理由：1.泵的基頻為1450rpm/60=24.17Hz。2.題目給出的異常頻率之一為915Hz。計算其與基頻的倍頻比：915Hz/24.17Hz≈37.9。這個倍頻比非常接近于1.08倍的軸承外圈故障特征頻率（1563Hz/1450rpm/60≈18.6Hz，換算為倍頻比約為37.9）。3.另一個異常頻率為1785Hz。計算其與基頻的倍頻比：1785Hz/24.17Hz≈73.8。這個倍頻比接近于基頻的3倍(3*24.17Hz=72.51Hz)。4.雖然另一個異常頻率（1785Hz）更符合基頻的整數(shù)倍，但915Hz與理論計算的軸承外圈故障特征頻率（按轉(zhuǎn)速換算）有非常好的吻合度。5.因此，可以判斷該泵的主要故障嫌疑在于軸承，特別是外圈的故障。高基頻倍頻（1785Hz）可能反映了基礎(chǔ)的旋轉(zhuǎn)問題或與軸承相關(guān)聯(lián)的高頻振動。溫度升高和響聲也支持軸承故障的可能性（軸承摩擦加劇導(dǎo)致發(fā)熱和異響）。五、案例分析題可能存在的故障原因分析：1.反應(yīng)器殼體缺陷：長期在高溫高壓下運行，殼體材料可能存在疲勞裂紋或應(yīng)力集中導(dǎo)致的裂紋，裂紋擴展產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕或疲勞斷裂，導(dǎo)致異常響聲和振動加劇。2.軸承或密封件故障：反應(yīng)器內(nèi)部的軸承（如攪拌器軸封或支撐軸承）可能因磨損、潤滑不良或疲勞而損壞，產(chǎn)生高頻振動和異常響聲，并可能伴隨發(fā)熱導(dǎo)致溫度升高。3.支撐結(jié)構(gòu)問題：反應(yīng)器的支撐架或地腳螺栓可能松動、損壞或存在缺陷，在振動和負載下產(chǎn)生異常響聲和振動。4.內(nèi)部構(gòu)件松動或碰撞：反應(yīng)器內(nèi)部攪拌器槳葉、導(dǎo)流板等構(gòu)件可能因長期振動或操作沖擊而松動，甚至在高速旋轉(zhuǎn)時發(fā)生碰撞，產(chǎn)生異響和振動。5.人孔蓋螺栓松動：雖然只是輕微松動，但如果松動發(fā)生在振動節(jié)點或敏感位置，也可能加劇殼體的振動或產(chǎn)生附加的響聲，并且可能暗示整體緊固件狀態(tài)不佳，存在潛在風(fēng)險。后續(xù)故障診斷步驟建議：1.詳細監(jiān)測：增加對反應(yīng)器關(guān)鍵部位（如殼體、軸承座、支撐點）的振動、溫度、噪音的連續(xù)監(jiān)測或更高頻率的采樣，獲取更詳細的數(shù)據(jù)。2.外觀檢查：仔細檢查反應(yīng)器殼體表面，特別是底部的焊縫、人孔、接管等部位，使用磁粉或超聲波探傷等無損檢測手段檢查是否存在裂紋或變形。3.內(nèi)部檢查：在安全條件下，盡量打開反應(yīng)器人孔，檢查內(nèi)部構(gòu)件（攪拌器、內(nèi)襯等）的緊固情況和狀態(tài)，是否存在松動、磨損或損壞。4.軸承檢查：檢查相關(guān)軸承的潤滑狀況、溫度和外觀，必要時進行拆卸檢查。5.結(jié)構(gòu)檢查：檢查反應(yīng)器的支撐結(jié)構(gòu)、地腳螺栓、基礎(chǔ)狀態(tài)，確認是否存在松動或沉降。建議的解決方案：1.針對殼體缺陷：若確認存在裂紋，根據(jù)裂紋尺寸和位置，采取修復(fù)措施（如補焊），并評估材料疲勞壽命，考慮加強設(shè)計或縮短維護周期。2.針對軸承或密封件故障：更換故障的軸承或密封件，改善潤滑條件，檢查軸的對中情況。3.針對支撐結(jié)構(gòu)