淺析機(jī)械設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)

趙正軍

新形勢(shì)下，工業(yè)生產(chǎn)主要的動(dòng)力在于機(jī)械設(shè)備，即機(jī)械設(shè)備的完善性和科學(xué)性決定著企業(yè)生產(chǎn)的效率及其在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)能力。又因?yàn)檩^多的行業(yè)中都擁有機(jī)械設(shè)備，機(jī)械設(shè)備不同的制造原理、不同的工作原理，以及不同的工業(yè)原料，其所呈現(xiàn)出來(lái)的故障是不同的。但歸根究底，一些常見(jiàn)的機(jī)械設(shè)備故障具有一定的產(chǎn)生機(jī)制，如何處理這類機(jī)械設(shè)備故障的方法也擁有一定的適用性，本文以振動(dòng)分析法為例，對(duì)其如何發(fā)揮作用，對(duì)機(jī)械設(shè)備的故障進(jìn)行及時(shí)科學(xué)有效地診斷分析，為行業(yè)生產(chǎn)中的機(jī)械設(shè)備維護(hù)管理提供科學(xué)的依據(jù)[1]。

1 機(jī)械設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)研究的意義

1.1 提高機(jī)械設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)保障人身和設(shè)備安全

眾所周知，機(jī)械設(shè)備故障所帶來(lái)的工業(yè)事故層出不窮，對(duì)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與及人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)較大的危險(xiǎn)。只有加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備故障的事先檢測(cè)維護(hù)，才能夠最大程度的避免故障帶來(lái)的行業(yè)安全事故。如對(duì)水泥機(jī)械設(shè)備的故障的檢測(cè)具有先進(jìn)性，即在出現(xiàn)臨時(shí)性故障時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并且解決故障，在后期的生產(chǎn)中，還需要按照機(jī)械設(shè)備的操作標(biāo)準(zhǔn)正確展開(kāi)機(jī)械設(shè)備操作，就能夠最大程度的避免安全事故。而且當(dāng)機(jī)械設(shè)備的故障仍屬于小故障時(shí)，如軸承油不夠，帶來(lái)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)難，振動(dòng)性大，只需要在軸承中添加機(jī)油即可解決，一旦拖延到后期，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)軸承磨損嚴(yán)重，需要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行拆卸維修，更換軸承等零部件，這將會(huì)浪費(fèi)更多的人力、物力和財(cái)力。因此提高機(jī)械設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)的先進(jìn)性、科學(xué)性至關(guān)重要[2]。

1.2 提高機(jī)械設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)提高設(shè)備的生產(chǎn)效率

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中利用機(jī)械設(shè)備的主要目的在于提高生產(chǎn)效率，而一旦機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生各種突發(fā)故障，會(huì)影響工業(yè)生產(chǎn)中的正常目標(biāo)[3]。如，某水泥廠所共有2臺(tái)大型羅茨風(fēng)機(jī)，在正常的生產(chǎn)效率下，一天可以達(dá)到50t的生產(chǎn)量，而一旦一臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)故障，其生產(chǎn)量將會(huì)按比例下降，這將嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)效率，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。但通過(guò)提高機(jī)械設(shè)備故障的檢測(cè)技術(shù)能夠有效地杜絕該故障出現(xiàn)，有效地節(jié)約維修成本，如鐵路系統(tǒng)中出現(xiàn)燃軸事故后采用了紅外技術(shù)，關(guān)于燃軸的事故就不再出現(xiàn)。

2 常見(jiàn)的機(jī)械設(shè)備故障類型分析

一些大型的機(jī)組設(shè)備產(chǎn)生的不同故障所需要依靠的檢測(cè)技術(shù)是不同的。如果僅是一些零部件的老舊化所帶來(lái)的故障，可以通過(guò)日常的檢測(cè)維修，及時(shí)更換零部件，使其恢復(fù)正常運(yùn)行。當(dāng)下可以將機(jī)械設(shè)備故障分為以下幾種[4]。

2.1 機(jī)械設(shè)備老化故障

機(jī)械設(shè)備的使用是有一定的年限的，運(yùn)行期間較長(zhǎng)的機(jī)械設(shè)備必然會(huì)出現(xiàn)效率低下、故障頻出的現(xiàn)象。這是由于機(jī)械設(shè)備中的零部件出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損和老化問(wèn)題，從而帶動(dòng)整體機(jī)組的正產(chǎn)運(yùn)行。對(duì)于老化的機(jī)械設(shè)備的故障檢測(cè)，最重要的就是能夠定時(shí)定期維護(hù)管理，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備零部件的使用壽命等。

2.2 機(jī)械設(shè)備突發(fā)性故障

機(jī)械設(shè)備的突發(fā)性故障一般是在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中，受到外界因素的影響所帶來(lái)的。以水泥生產(chǎn)中的立磨生產(chǎn)為例，在生產(chǎn)中突然有大塊物料卡在鎖風(fēng)閥中，造成減速機(jī)出現(xiàn)斷齒、斷軸等問(wèn)題，導(dǎo)致水泥機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)停止運(yùn)行的故障。這類故障的原因可以很快的通過(guò)反推得出，并且能夠得到有效的處理，如，大塊料的卡入，減速機(jī)將會(huì)出現(xiàn)明顯的故障反應(yīng)，而此時(shí)需要停機(jī)進(jìn)行排查，即可以排除出故障在哪里。

2.3 機(jī)械設(shè)備臨時(shí)性故障

機(jī)械設(shè)備的臨時(shí)性故障是由于其他的生產(chǎn)工序所帶來(lái)的故障，如機(jī)械設(shè)備24h高速運(yùn)行帶來(lái)的機(jī)械內(nèi)部的溫度過(guò)高，使部分機(jī)械部件出現(xiàn)停機(jī)等問(wèn)題，這類的故障可以通過(guò)日常的維護(hù)以及按照機(jī)械設(shè)備的操作條例展開(kāi)故障的排查和管理。

2.4 機(jī)械設(shè)備永久性故障

機(jī)械設(shè)備永久性故障的產(chǎn)生機(jī)制是復(fù)雜的，也是機(jī)械設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)的重點(diǎn)排查對(duì)象。第一是機(jī)械設(shè)備自身的技術(shù)短板多帶來(lái)的故障，與打印機(jī)用久后會(huì)出現(xiàn)卡紙等現(xiàn)象相同，這些故障將會(huì)影響生產(chǎn)生活的有序性，但是也無(wú)法很快找到故障在哪里，因此必須提高檢測(cè)技術(shù)，及時(shí)排查出故障在哪里。第二是機(jī)械設(shè)備前期小故障未能檢測(cè)出來(lái)所帶來(lái)的后期大故障，這類故障是長(zhǎng)期運(yùn)行積累下來(lái)的故障，可能涉及到多個(gè)零部件的故障問(wèn)題，因此要求能夠提高機(jī)械設(shè)備的故障檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全部故障的排查[5]。

3 機(jī)械設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用分析

通過(guò)上文的分析可知，機(jī)械設(shè)備的故障檢測(cè)對(duì)于機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行具有重要的意義，同時(shí)，展開(kāi)機(jī)械設(shè)備故障檢測(cè)最終的目的在于能夠在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后解決問(wèn)題，保障機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)中能夠較長(zhǎng)時(shí)間的保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。機(jī)械設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)主要有4大任務(wù)：對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的故障進(jìn)行分析；對(duì)故障的問(wèn)題進(jìn)行研究，對(duì)存在的長(zhǎng)期故障問(wèn)題進(jìn)行分析；對(duì)機(jī)械設(shè)備的自身運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)隱藏的故障；對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為設(shè)備的故障檢測(cè)提供資料數(shù)據(jù)?；谠撊蝿?wù)本文主要展開(kāi)機(jī)械設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)中的振動(dòng)分析法進(jìn)行闡述。

3.1 機(jī)械設(shè)備故障振動(dòng)分析法概述

振動(dòng)分析法是根據(jù)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生不同強(qiáng)度的振動(dòng)，而出現(xiàn)故障的機(jī)械設(shè)備同正常設(shè)備的振動(dòng)的強(qiáng)度、聲音等都不同。經(jīng)驗(yàn)豐富的維修人員，可以根據(jù)觸摸和傾聽(tīng)振動(dòng)強(qiáng)度、聲音、頻次等來(lái)檢測(cè)故障。在采用振動(dòng)分析法時(shí)必須能夠?qū)C(jī)械設(shè)備進(jìn)行前期的綜合評(píng)價(jià)，才能夠得出對(duì)比數(shù)據(jù)。但是該方式無(wú)法檢測(cè)出機(jī)械設(shè)備早期或是特征不突出的故障。采用振動(dòng)分析法展開(kāi)機(jī)械設(shè)備故障的檢測(cè)主要的原理是機(jī)械振動(dòng)分析是衡量機(jī)械設(shè)備情況的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，如當(dāng)機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的小螺絲出現(xiàn)脫落或是開(kāi)裂，其所連接的兩個(gè)機(jī)械部件的固定性將會(huì)大大不如之前，會(huì)產(chǎn)生共振響應(yīng)，帶來(lái)更大幅度的振動(dòng)，也會(huì)影響其他設(shè)備的損壞。研究機(jī)械的振動(dòng)能夠在不拆卸的基礎(chǔ)上進(jìn)行故障的檢測(cè)診斷。

3.2 機(jī)械設(shè)備故障振動(dòng)分析法的檢測(cè)

（1）機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)信號(hào)的增幅分析。根據(jù)機(jī)械設(shè)備在不同故障情況下所呈現(xiàn)出來(lái)的振幅的變化情況，要求對(duì)振幅的最大值、最小值、均值、均方根和絕對(duì)平均值等進(jìn)行計(jì)算，提高對(duì)不同故障的敏感性數(shù)據(jù)的計(jì)算，由此才能夠?qū)Σ幻舾械墓收线M(jìn)行有效的區(qū)分。另外為了提高振動(dòng)的變化的精確性，當(dāng)前有無(wú)量綱的幅域參數(shù)，如脈沖指標(biāo)、波形指標(biāo)等，這些參數(shù)所需數(shù)據(jù)的收集以及計(jì)算分析，而做好這些慘呼的頻域的分析，主要是根據(jù)頻譜分析方式，即通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)信號(hào)的相位、幅值和頻率之間的轉(zhuǎn)換情況的分析。采用頻譜分析方式還涉及到對(duì)倒頻譜分析、功率譜密度函數(shù)分析等，這些信號(hào)處理方式主要是基于一定的設(shè)備和數(shù)學(xué)模型所展開(kāi)的，能夠通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的輸入和輸出之間的相互關(guān)系，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的特性和故障的來(lái)源信息的改變情況的掌握。

（2）振動(dòng)信號(hào)的相關(guān)分析，主要是通過(guò)相關(guān)系數(shù)和相關(guān)函數(shù)對(duì)于兩個(gè)信號(hào)之間的相關(guān)性的分析，不同的信號(hào)之間的相位信息，能夠有效的展開(kāi)機(jī)械振動(dòng)信息的特性的界定。如機(jī)械的基本運(yùn)用變量是對(duì)于機(jī)械設(shè)備的部件的振動(dòng)量值的大小的特征性描述，而出現(xiàn)故障的機(jī)械設(shè)備其自變量會(huì)產(chǎn)生變化，振動(dòng)信息也因此變動(dòng)。在基于功率譜分析、坎貝爾圖譜分析、時(shí)間譜陣分析的前提下，將機(jī)械設(shè)備振動(dòng)信息中所呈現(xiàn)出來(lái)的各種信息篩選出來(lái)，對(duì)比分析其變化特征，以此來(lái)確定機(jī)械設(shè)備的正常與否。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械設(shè)備故障是所有工業(yè)生產(chǎn)中不可避免的現(xiàn)狀，但是故障也有分類，如臨時(shí)性故障、突發(fā)行故障以及永久性故障，這些故障對(duì)于機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行帶來(lái)的影響是不一致的。機(jī)械振動(dòng)分析可以成為衡量機(jī)械設(shè)備情況的重要方式，機(jī)械設(shè)備在發(fā)生不同的故障以及不同的嚴(yán)重性，會(huì)直接反應(yīng)到振動(dòng)的性狀中，如機(jī)械設(shè)備的零部件發(fā)生振動(dòng)，帶來(lái)其他設(shè)備和部件的共振響應(yīng)，從而帶來(lái)更大的故障損壞。因此，專業(yè)的故障檢測(cè)人員，能夠通過(guò)機(jī)械的振動(dòng)情形正確判斷故障的發(fā)生，并且能夠進(jìn)行及時(shí)處理，減少對(duì)機(jī)械設(shè)備的拆卸次數(shù)，確保機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率和使用壽命，提高其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。