機械設備狀態(tài)檢測與故障診斷技術分析

岑立德

摘要：機械設備是工程施工的重要物質保障，因而工程施工過程中必須加大對機械設備的狀態(tài)檢測與故障診斷，從而及時對潛存著故障隱患的機械設備進行維修。本文就機械設備狀態(tài)檢測與故障診斷技術進行了分析，指出正確的檢測與診斷技術在機械設備的維護過程中發(fā)揮著巨大的功效，希望更多相關人員強化對該方面知識的理解與實際應用。

關鍵詞：機械設備；狀態(tài)檢測；故障診斷

前言：

工程機械狀態(tài)檢測與故障診斷技術是一門綜合研究設備運行狀態(tài)各種情形的學問，設備檢測人員可以根據(jù)設備在運動狀態(tài)下運行狀態(tài)、發(fā)出的聲音等綜合判定該設備是否正常，以做到早發(fā)現(xiàn)早解決，避免在機械設備的故障完全癱瘓不能工作時才進行維修的狀況的發(fā)生。早期發(fā)現(xiàn)便及時維修可以在降低維修成本的同時保證機械設備的正常運作，不會對工業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的損失?，F(xiàn)有的機械狀態(tài)檢測與故障診斷技術是通過對機械設備的震動情況、噪音以及溫度等不同的特征參數(shù)進行檢測，通過將檢測出的數(shù)據(jù)與機械正常水平下的具體數(shù)值做比對，從而來斷定該設備的正常與否，而若發(fā)現(xiàn)設備的工作狀態(tài)不正常便利用相關的故障診斷技術對設備發(fā)生故障的具體原因進行判斷，從而為維修提供明確的方向與方案。

一、機械設備狀態(tài)檢測與故障診斷技術發(fā)展現(xiàn)狀

我國針對于機械設備狀態(tài)檢測與診斷技術的相關研究可以追溯到上世界八十年代初期，在積極引進國外先進理論與技術的基礎上，國內(nèi)的相關理論與實踐也取得了較大收獲。從實踐應用的反饋效果看可知我國國內(nèi)的機械設備狀態(tài)檢測診斷技術主要有如下四點：

（一）傳感技術

傳感技術是通過從自然信號源中獲取相關信息并對其進行處理的技術，其主要涉及傳感器、信息處理和識別的規(guī)劃設計、測試、應用于評價等改進活動。傳感技術在機械設備檢測中的應用主要是通過提取設備運轉中發(fā)出的相關信息并對這些信息資源進行處理，從而對設備的運作狀態(tài)進行綜合評價，其能夠較為精確的傳達出設備的相關參數(shù)，從而為后期的維修提供了重要的參考依據(jù)，故而其在狀態(tài)檢測與故障診斷中處于領先水平。目前我國市場上傳感器的種類越來越多，而光導纖維等先進的傳感技術也逐漸引進并作用于相關設備檢測中。如圖一所示，綜合反應了其作用于具體的機械設備檢測與診斷中的工作狀況。

圖一 診斷技術三階段

（二）信號分析與處理技術

信號按期性質分有確定信號與隨機信號，而按信號自變量的取值可分為連續(xù)時間信號與離散時間信號，根據(jù)自相關函數(shù)反應兩個信號在時移中的相關性，來檢測設備中的微弱信號，從而可以較為明確的指出設備具體的運作情況。

（三）神經(jīng)網(wǎng)絡

神經(jīng)網(wǎng)絡也是利用函數(shù)將兩個節(jié)點之間進行連接從而獲取信號的加權值，通過運行狀態(tài)下發(fā)出的信號的處理從而判定設備的健康狀況。該技術應用于機械設備的診斷中可以大大提高診斷效率，是非常有發(fā)展前景的檢測與診斷技術之一。

（四）人工智能與專家系統(tǒng)

人工智能與專家系統(tǒng)綜合利用了博弈、推理、歸結演繹、模糊推理等相關知識，應用于故障診斷系統(tǒng)大大精簡了檢測人員的工作量，目前其已成為機械設備故障診斷中最為主要的技術之一。

二、機械設備檢測與故障診斷技術

（一）震動監(jiān)測診斷技術

1.對診斷對象進行機理分析

震動監(jiān)測診斷技術要求首先要對設備的運行狀態(tài)、各個構件的銜接狀態(tài)等均作出詳細的分析，從而根據(jù)機械故障時發(fā)出的振動的具體特征來對機械可能存在的故障進行診斷并及時排除。

2.強化對可能存在異常振動的部位的詳細檢測

利用振動檢測診斷技術對重點部位設置成重點監(jiān)測點，通過將監(jiān)測點反饋回來的數(shù)據(jù)進行詳細的分析以更能精確的判斷出機械是否處于健康運行狀態(tài)下。

3.對明確的故障進行診斷

故障診斷是依據(jù)監(jiān)測點的各種參數(shù)對機械設備的故障部位、程度進行分析，從而在明確的判斷下采取有針對性的修復技術。

（二）機械性能測試技術

1.對發(fā)動機的功率進行測試

在對機械設備的是否處于正常運行狀態(tài)進行判斷后還需要根據(jù)相關的反饋數(shù)據(jù)對機械進行維修保養(yǎng)，首先便需要對機械的發(fā)動機的功率進行檢測。檢測人員可以利用無外載加速測試儀對人力無法及時判定的故障進行再次檢測以確保及時將機械中潛藏的故障找出來從而進行維護。

2.對機械的液壓系統(tǒng)的功率進行測試

機械設備中發(fā)生故障頻率較大的部位主要有液壓系統(tǒng)故障，如果不及時對其進行檢測，一旦機械設備在此方面發(fā)生故障將會對整個機械設備的正常運行造成極大的影響。在對液壓系統(tǒng)進行檢測時主要是綜合分析壓力傳感器反饋出來的壓力沖信息，而這些數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機的匯總與存儲，最后計算機將數(shù)據(jù)與正常的參數(shù)進行比較從而最終明確液壓系統(tǒng)的運作狀況。

（三）油樣分析

油樣分析的實際運作中主要采用的是鐵譜與光譜兩種分析方法，其中光譜分析是通過分析磨損物的數(shù)量來對故障進行檢測，而鐵譜分析則既可以通過分析磨損物數(shù)量又可以分析磨損物的形態(tài)，兩種方法綜合比較后可知鐵譜分析較之光譜分析更為精確。油樣分析主要通過判斷機油中的金屬成分來確定機械設備的故障具體發(fā)生部位，以促使工作人員可以及時進行維修。

三、現(xiàn)代檢測診斷技術

（一）計算機輔助檢測診斷技術

計算機輔助檢測技術是利用計算機相關軟件對設備進行自動化的診斷，該項技術下系統(tǒng)需要掌握大量關于不同性質、型號、生產(chǎn)廠家等有關于機械設備方面的數(shù)據(jù)資料，從而能為計算機的自動化診斷提供數(shù)據(jù)參考。當然，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)并非是完美無缺的其也有可能存在無法對故障進行檢測與診斷的情況，而利用計算機輔助檢測診斷技術的一大優(yōu)點是其能在無法正常檢測時及時將情況反映給技術人員。系統(tǒng)在對一臺機械設備進行故障的診斷與修復后會自動將相關資料存儲到每臺設備各自的數(shù)據(jù)庫中，從而為設備后期的檢測、診斷與維修提供有價值的參考數(shù)據(jù)。

（二）神經(jīng)網(wǎng)絡診斷技術

新階段發(fā)展的神經(jīng)網(wǎng)絡診斷技術是利用人腦結構而研制出的一種全新的人工神經(jīng)網(wǎng)絡診斷方法，其實質是通過在系統(tǒng)中輸入相關的數(shù)據(jù)、質量來促使其實現(xiàn)自動化的診斷。該診斷技術下利用相關專家在處理某些機械設備的故障的范例來訓練人工神經(jīng)網(wǎng)絡，其便能夠根據(jù)專家處理工作中的相關指示來完成類似故障的設備的維護。雖然其在故障的診斷與維護上取得了一些成就，其畢竟是在模仿人腦的運作機能而非真正的大腦，因而其缺乏人的主觀能動性不能向專家處理設備問題時那樣，對設備進行具體的研究與分析從而得出科學的診斷或維修結論，其目前只能應用于故障較為明確的設備的診斷與維護中。

（三）專家診斷系統(tǒng)

如圖二所示，機械設備檢測與故障診斷技術中專家診斷系統(tǒng)是一種利用現(xiàn)代的計算機技術綜合作用而研制出的人工智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對機械設備所發(fā)出的各種信號的檢測、對設備運行狀態(tài)的識別以實現(xiàn)對整個機械設備運行狀況的全面干預，從而強化對設備的檢測與故障的診斷。專家診斷系統(tǒng)較為全面的承襲了計算機輔助診斷系統(tǒng)的所有功能，還結合了人工神經(jīng)網(wǎng)絡診斷技術的優(yōu)勢，充分將機械設備診斷專家的經(jīng)驗與檢測方法傳輸?shù)接嬎銠C中，計算機通過對不同性質、不同型號的機械設備的故障信息進行收集與儲存從而逐漸形成了人工智能的計算機系統(tǒng)，因此其便能根據(jù)系統(tǒng)中固有的數(shù)據(jù)資料對機械設備進行檢測與故障診斷。

由圖二的專家診斷系統(tǒng)發(fā)揮作用的平面圖可以一目了然的看出，專家將在對機械設備的檢測與故障維修中總結出的各種知識、經(jīng)驗、故障檢驗方法等輸入到計算機的知識獲取程序與知識庫中，而計算機根據(jù)一定的程序設計將知識獲取程序中的不同類型的知識進行匯總從而在知識庫中形成各自的知識體系，而系統(tǒng)在檢測與診斷過程中將知識庫的知識與計算機中原有的數(shù)據(jù)庫資料集中到推理機中，通過解釋程序的運作使各種知識、數(shù)據(jù)資料進行自動化的處理從而通過接口成功的作用到用戶即被檢測的機械設備上。整個流程便是專家診斷系統(tǒng)發(fā)揮作用的基本流程，是系統(tǒng)實現(xiàn)對機械設備檢測與故障診斷的核心內(nèi)容。

專家

用

戶

圖二 專家診斷系統(tǒng)

總結：

隨著科學技術的發(fā)展作用于機械設備檢測與故障診斷中的技術會愈加多樣化，而強化機械設備運作狀態(tài)下的檢測更能為發(fā)現(xiàn)設備的具體故障做出明確的指導，通過對機械設備狀態(tài)檢測與故障診斷技術的綜合分析不難發(fā)現(xiàn)檢測與診斷技術的精準度在不斷的提升，為工程建設中合理的應用與維護機械設備提供了更為科學的指導，極大的保證工程的穩(wěn)定發(fā)展。

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