面向機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的現(xiàn)代技術(shù)

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)不斷革新，運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)，對機(jī)電系統(tǒng)的狀態(tài)和故障情況進(jìn)行檢測和診斷，例如使用計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代測試技術(shù)、機(jī)械電子技術(shù)等等，這些高科技的技術(shù)日趨成熟，不僅能夠更加科學(xué)的監(jiān)測故障點(diǎn)，同時(shí)也能夠促進(jìn)機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行的科學(xué)性和高效性，為保障人們基本生活的同時(shí)，也能促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)又好又快的發(fā)展。本文主要研究面向機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)檢測與故障診斷的現(xiàn)代技術(shù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)電系統(tǒng)；狀態(tài)監(jiān)測；故障診斷；現(xiàn)代技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.142

0 前言

我國機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)是依托電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工自動(dòng)化智能技術(shù)以及電子測試系統(tǒng)，將這些技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，是現(xiàn)代化冶金技術(shù)與其他制造業(yè)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，也是促進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備高效安全生產(chǎn)的重要因素。利用面向機(jī)電狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷等現(xiàn)代化技術(shù)，能夠及時(shí)有效的排查機(jī)電系統(tǒng)中的隱患，減少由于故障造成的設(shè)備損壞和人員傷亡，從而有效的保障企業(yè)的機(jī)電生產(chǎn)安全，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

1 機(jī)電系統(tǒng)中狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的發(fā)展

1.1 定期離線的監(jiān)測與診斷系統(tǒng)

監(jiān)測人員定期到機(jī)電運(yùn)行的現(xiàn)場利用傳感器，對各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行測試，并利用記錄儀器對信號(hào)進(jìn)行檢測，在專用的計(jì)算機(jī)或是內(nèi)置微機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。因?yàn)檫@類的系統(tǒng)成本相對較低，方便使用，在機(jī)電系統(tǒng)早期的監(jiān)測中頻繁使用，但是這類系統(tǒng)的監(jiān)測工作相對繁瑣，一旦監(jiān)測人員一時(shí)疏忽，容易造成嚴(yán)重的安全事故，對監(jiān)測人員的素質(zhì)要求也相對較高，以此定期離線的監(jiān)測與診斷系統(tǒng)難以得到全面的應(yīng)用。

1.2 在線、離線分析監(jiān)測與診斷系統(tǒng)

在線、離線分析監(jiān)測與診斷系統(tǒng)又稱為主機(jī)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)，具體是指在機(jī)電設(shè)備均勻安裝傳感器，利用微型處理器對現(xiàn)場中的各個(gè)測試點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與計(jì)算，由技術(shù)人員在主機(jī)系統(tǒng)上進(jìn)行故障分析和排查，與定期離線系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)雖然省去了更換測試點(diǎn)的環(huán)節(jié)，并能夠及時(shí)在線進(jìn)行警報(bào)和預(yù)測，但是對于數(shù)據(jù)的分析依然需要檢測人員進(jìn)行離線判斷，增加了檢測人員的工作難度，浪費(fèi)人力資源。

1.3 在線自動(dòng)檢測與診斷系統(tǒng)

在線自動(dòng)檢測系統(tǒng)能夠基本對設(shè)備上的故障進(jìn)行自動(dòng)的監(jiān)測，而且能夠自動(dòng)分析數(shù)據(jù)，對事故的類型和規(guī)模進(jìn)行判斷。這類監(jiān)測與診斷系統(tǒng)不要求專業(yè)過硬的技術(shù)人員，普通的技術(shù)人員就能進(jìn)行茶操作，同時(shí)也不需要人為地更換操作點(diǎn)，省去了一定的人力資源，但是其軟件的開發(fā)及研制的工作量過大，也過于繁瑣，使用的成本過高，不適于廣泛發(fā)的在機(jī)電系統(tǒng)中應(yīng)用。

2 機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障技術(shù)診斷技術(shù)的研究

2.1 信號(hào)采集系統(tǒng)

為了能夠促進(jìn)機(jī)電系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的完整性，需要采集到機(jī)電系統(tǒng)中實(shí)際運(yùn)行的各類信號(hào)，因此需要突出傳感技術(shù)的重要性，我國的傳感技術(shù)大多分為以下幾類，振動(dòng)傳感器、聲發(fā)射傳感器以及溫度傳感器等等，以前對于傳感器的技術(shù)要求，是需要其具備優(yōu)質(zhì)的靈敏性和動(dòng)態(tài)特征，能夠抵抗住外界信號(hào)的干擾，從而促進(jìn)傳感技術(shù)的穩(wěn)定性。但是隨著監(jiān)測系統(tǒng)的逐漸完善，診斷技術(shù)也日趨復(fù)雜化，傳感器的數(shù)量和質(zhì)量也隨之上升。因此，不同組合的傳感器和監(jiān)測設(shè)備，也能為不同類型的數(shù)據(jù)和信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一的整理，從而促進(jìn)整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)的信息資源整合。

2.2 分析和處理信號(hào)

機(jī)電系統(tǒng)只一個(gè)關(guān)鍵的監(jiān)測和故障診斷技術(shù)就是對于信號(hào)的處理，因此在實(shí)際的系統(tǒng)中，能夠放大原始信號(hào)，許多連接點(diǎn)不能夠直接引用，需要對點(diǎn)上的大量信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析其中是否存在大型故障，才能讓機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行得更加穩(wěn)定和敏捷。在機(jī)電系統(tǒng)中對于信號(hào)的處理和檢測，利用空間域?yàn)V波進(jìn)行預(yù)處理，利用VoldKalman濾波進(jìn)行多階信號(hào)處理，采用Wigner Ville分布數(shù)據(jù)對非平穩(wěn)的信號(hào)進(jìn)行處理，除此之外，利用混沌分析的方法、智能傳感技術(shù)、小波變幻的方法以及檢測技術(shù)，也能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行分析和處理，并與傳感系統(tǒng)相互連接，促進(jìn)整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)作。

2.3 機(jī)電系統(tǒng)故障的診斷方法

診斷機(jī)電系統(tǒng)中的故障時(shí)機(jī)電監(jiān)測系統(tǒng)中的中心技術(shù)環(huán)節(jié)，其主要的監(jiān)測內(nèi)容是識(shí)別機(jī)電系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)正常的運(yùn)行狀態(tài)。我國現(xiàn)有的故障診斷系統(tǒng)具有不同的技術(shù)類型，其中主要有溫度診斷技術(shù)、光譜分析技術(shù)以及振聲診斷技術(shù)等等。在初期階段，由于就技術(shù)條件的限制，經(jīng)過儀器處理之后的信號(hào)還需要經(jīng)過大量的人工處理，因此可能會(huì)造成數(shù)據(jù)的誤差，從而出現(xiàn)大的失誤以造成重大的安全隱患。但是隨著科技的逐漸進(jìn)步，機(jī)電系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)以及朝著技術(shù)化、自動(dòng)化以及智能化的方向轉(zhuǎn)變，通過這些技術(shù)，能夠使信息進(jìn)一步融合，使小波、分形以及非線性的技術(shù)理論得到廣泛的應(yīng)用，從而擴(kuò)大了技術(shù)診斷的范圍和規(guī)模。

3 機(jī)電系統(tǒng)狀態(tài)趨勢預(yù)測技術(shù)分析

3.1 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對于機(jī)電系統(tǒng)的狀態(tài)和故障檢測，可以利用網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，對設(shè)備的狀態(tài)和故障的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程的監(jiān)測，其中主要是對生產(chǎn)設(shè)備中的重要參數(shù)、開關(guān)的狀態(tài)、軸承的溫度以及設(shè)備的振動(dòng)量進(jìn)行檢測，并通過IP 協(xié)議等技術(shù)類型，向服務(wù)器設(shè)備中輸入需要的數(shù)值，一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況，計(jì)算機(jī)能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)，向?qū)＜野l(fā)出呼救信號(hào)，對故障進(jìn)行及時(shí)并快速的排除，促進(jìn)機(jī)電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

3.2 利用虛擬儀器等技術(shù)

虛擬儀器設(shè)備主要是依托現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和深層次的儀器設(shè)備，促使其緊密結(jié)合，由于我國技術(shù)開發(fā)的環(huán)境和諧友善，并具有一定的開放性，專家通過不斷增加設(shè)備的新功能，使用戶能夠自己改變軟件和設(shè)備的規(guī)格，無需受到語言和技術(shù)的困擾。同時(shí)以虛擬儀器為主要標(biāo)志的智能化、網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備得到有力的開發(fā)，使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和檢測儀器能夠緊密的結(jié)合在一起，綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)信號(hào)處理技術(shù)、軟件工程技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)總線技術(shù)以及計(jì)算機(jī)計(jì)算技術(shù)等等，為監(jiān)測儀器的未來發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 總結(jié)

綜上所述可知，機(jī)電產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)重要的組成部分，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的人們生活水平的提升，對于機(jī)電技術(shù)的要求也就越來越高。面向機(jī)電系統(tǒng)的監(jiān)測以及故障管理技術(shù)，需要相關(guān)部門組織專家及時(shí)開發(fā)新技術(shù)，依托電子信息理論，發(fā)展全自動(dòng)、高效的系統(tǒng)監(jiān)測體系，節(jié)省不必要的人力和成本資源，從而促進(jìn)機(jī)電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，提升機(jī)電系統(tǒng)的運(yùn)行能力。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：吉萍萍（1988-），女，山東諸城人，碩士研究生，研究方向：機(jī)電工程。