大型設(shè)備機(jī)組的使用壽命診斷系統(tǒng)研究

楊光

【摘 要】對某工業(yè)領(lǐng)域中大型設(shè)備機(jī)組的使用壽命診斷系統(tǒng)進(jìn)行研究，能夠?yàn)榇笮驮O(shè)備機(jī)組的安全運(yùn)行提供保障。本文首先分析了大型設(shè)備機(jī)組使用壽命診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的理論基礎(chǔ)，然后給出了壽命診斷系統(tǒng)的設(shè)計方法，并對可能存在的問題進(jìn)行了探討。為大型設(shè)備機(jī)組使用壽命診斷系統(tǒng)的設(shè)計提供了準(zhǔn)確依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】大型設(shè)備機(jī)組；壽命；診斷

0 引言

大型設(shè)備機(jī)組是某工業(yè)領(lǐng)域中的核心設(shè)備，一旦發(fā)生故障，將會引起重要的安全隱患，甚至造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，對某工業(yè)領(lǐng)域中大型設(shè)備機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性要求也越來越高。但是，某工業(yè)領(lǐng)域中大型設(shè)備機(jī)組的運(yùn)行條件比較復(fù)雜，且大型設(shè)備機(jī)組中的組成單元數(shù)量眾多，如此復(fù)雜的大型設(shè)備機(jī)組在長期連續(xù)運(yùn)行的過程中會逐漸老化，剩余壽命大幅降低，難以保障大型設(shè)備機(jī)組的運(yùn)行安全。如果對大型設(shè)備機(jī)組中的組成單元進(jìn)行盲目的維修與更換，將會無助于排除安全隱患，甚至造成巨大的浪費(fèi)。因此，研究大型設(shè)備機(jī)組的使用壽命診斷系統(tǒng)對于保證大型設(shè)備機(jī)組的安全運(yùn)行具有重要的應(yīng)用價值。同時，大型設(shè)備機(jī)組中的組成單元具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴、采購周期長等特點(diǎn)，因此，某工業(yè)中需要提前進(jìn)行采購備件以保證大型設(shè)備機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。所以，對大型設(shè)備機(jī)組的使用壽命診斷系統(tǒng)進(jìn)行研究又能夠?yàn)閭浼少徲媱澋闹贫ㄌ峁?zhǔn)確的依據(jù)。由于大型設(shè)備機(jī)組的使用壽命診斷系統(tǒng)有著如此重要的作用，因此，該課題擁有廣闊的發(fā)展前景，受到了越來越多的關(guān)注。

本文針對某工業(yè)領(lǐng)域中大型設(shè)備機(jī)組的使用壽命診斷系統(tǒng)的設(shè)計方法進(jìn)行了分析，從而為大型設(shè)備機(jī)組的使用壽命診斷系統(tǒng)的設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。

1 大型設(shè)備機(jī)組的使用壽命診斷系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法

1.1 大型設(shè)備機(jī)組的使用壽命診斷系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

在大型設(shè)備機(jī)組中，由于機(jī)器都是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，因此，可以需要引入連續(xù)損傷這一概念。利用連續(xù)損傷這一概念能夠?qū)C(jī)器在連續(xù)尺度不斷退化的特征進(jìn)行準(zhǔn)確描述，因此，要對機(jī)器的機(jī)械損傷程度進(jìn)行準(zhǔn)確計算，從而估計出機(jī)器的剩余壽命。機(jī)器在連續(xù)長時間的高速運(yùn)轉(zhuǎn)的作用下，其內(nèi)部的材料就會發(fā)生損傷，若出現(xiàn)微裂紋或者微空洞等，這些損傷基本都是連續(xù)分布的，因此，由損傷引起的材料和結(jié)構(gòu)的性能減退程度能用損傷變量進(jìn)行描述，損傷變量都是具有物理特性的變量，主要包括標(biāo)量、矢量以及常量等，因此能夠進(jìn)行直接測量。由于機(jī)器中的金屬疲勞都是各項(xiàng)同性的，因此，損傷程度可以表示為彈性模量的降低。在擁有相同應(yīng)變疲勞的情況下，大型設(shè)備機(jī)組中組成單元的金屬材料的連續(xù)損傷能夠用下述公式進(jìn)行計算：

根據(jù)上面闡述的方法，通過建立大型設(shè)備機(jī)組的組成單元材料損傷模型，能夠?yàn)榇笮驮O(shè)備機(jī)組的使用壽命進(jìn)行計算，從而為大型設(shè)備機(jī)組使用壽命的診斷系統(tǒng)設(shè)計提供準(zhǔn)確的理論基礎(chǔ)。

1.2 大型設(shè)備機(jī)組使用壽命系統(tǒng)的設(shè)計

系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和壽命診斷模塊這三部分構(gòu)成。具體如下：

（1）運(yùn)行數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計方法。數(shù)據(jù)采集模塊在設(shè)計的過程中需要重復(fù)考慮大型設(shè)備機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集方法、采集周期和采集精度。運(yùn)行數(shù)據(jù)主要包括α、β、r、L、Dr、rc、C2和r等參數(shù)數(shù)據(jù)。運(yùn)行數(shù)據(jù)采集的方法主要有以下兩種形式：①通過運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)采集；②通過便捷式現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行采集。

（2）運(yùn)行數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計方法。運(yùn)行數(shù)據(jù)處理模塊需要具備以下功能：①對采集到的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等預(yù)處理，以消除干擾因素，得到準(zhǔn)確的運(yùn)行數(shù)據(jù)；②對處理過的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，提取機(jī)械材料參數(shù)在運(yùn)行過程中的特征；③對提取到的特征進(jìn)行分類，確定機(jī)器材料參數(shù)的變化情況，以確定機(jī)器的運(yùn)行狀況。

（3）壽命診斷模塊的設(shè)計方法。故障診斷能夠?qū)Υ笮驮O(shè)備機(jī)組的各種運(yùn)行狀態(tài)下的特征參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和狀態(tài)識別分類，從而根據(jù)大型設(shè)備機(jī)組中組件的狀態(tài)變化，確定其剩余的使用壽命，對剩余壽命進(jìn)行準(zhǔn)確估計，并由此提出相應(yīng)的應(yīng)對措施。壽命診斷模塊中的核心是專家分析系統(tǒng)和專家知識庫等。

2 需要考慮的事項(xiàng)

（1）需要建立獨(dú)立的大型設(shè)備機(jī)組使用壽命的診斷系統(tǒng)。由于大型設(shè)備機(jī)中機(jī)器的作用極為重要，因此需要對其壽命進(jìn)行準(zhǔn)確估計。獨(dú)立的壽命診斷系統(tǒng)可以重復(fù)利用大型設(shè)備機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，因此減少了硬件投入和現(xiàn)場的施工量。對新投入或者已完成的運(yùn)行系統(tǒng)來說尤為適合。

（2）在進(jìn)行大型設(shè)備機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)測量的過程中需要進(jìn)行如下考慮：①能夠準(zhǔn)確反映機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)的典型數(shù)據(jù)點(diǎn)；②與大型設(shè)備機(jī)組中運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)中的測量點(diǎn)相配合，可以取長補(bǔ)短，既要考慮科學(xué)性又要考慮安全性；③新增加的測量點(diǎn)需要充分考慮大型設(shè)備機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境和安裝工藝，以及安裝后對大型設(shè)備機(jī)組的運(yùn)行可能產(chǎn)生的影響。

（3）運(yùn)行參數(shù)可以利用以下兩種方法進(jìn)行采集：①直接通過布線進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)采集；②在現(xiàn)場利用便捷式數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行參數(shù)采集，然后輸入到壽命診斷系統(tǒng)。

3 結(jié)束語

對某工業(yè)中的大型設(shè)備機(jī)組使用壽命診斷系統(tǒng)的設(shè)計方法開展研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價值。實(shí)現(xiàn)大型設(shè)備機(jī)組使用壽命的準(zhǔn)確估計，能夠減低運(yùn)行成本，并為大型設(shè)備機(jī)組的運(yùn)行安全提供重要保障。本文首先詳細(xì)闡述了大型設(shè)備機(jī)組使用壽命診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的理論基礎(chǔ)，并給出了具體的設(shè)計方法，最后對設(shè)計過程中的注意事項(xiàng)進(jìn)行了探討，為大型設(shè)備使用壽命診斷系統(tǒng)的設(shè)計提供了可借鑒的方向。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：湯靜]