機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)

張衍彬

摘 要：機(jī)電設(shè)備的出現(xiàn)，不僅實(shí)現(xiàn)了勞動(dòng)力的解放，而且還能夠代替人們高質(zhì)高效地完成多項(xiàng)作業(yè)。由此可見，機(jī)電設(shè)備走向智能化的發(fā)展趨勢必將成為必然。識(shí)別機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué)技術(shù)，對(duì)預(yù)防事故、保證設(shè)備和人身安全有著重要的作用。通過對(duì)機(jī)電設(shè)備故障診斷的現(xiàn)狀分析，舉例介紹了振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)、噪音檢測法、紅外線檢測法和射線掃描檢測，通過這些檢測手段和所檢測的信息特征分析，有效地判斷系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以達(dá)到 設(shè)備效率和運(yùn)行的可靠性。

關(guān)鍵詞：機(jī)電設(shè)備；故障診斷；診斷技術(shù)

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)電設(shè)備也得到了廣泛的應(yīng)用。機(jī)電設(shè)備的出現(xiàn)，不僅實(shí)現(xiàn)了勞動(dòng)力的解放，而且還能夠代替人們高質(zhì)高效地完成多項(xiàng)作業(yè)，但是機(jī)電設(shè)備故障診斷發(fā)展比較為緩慢。機(jī)電設(shè)備故障診斷原因主要來自于設(shè)備的自動(dòng)化和集成化，其發(fā)揮著預(yù)防事故、保障人身和設(shè)備安全、推動(dòng)設(shè)備維修制度的改革、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的作用。通過對(duì)信息的采集和分析處理來判斷設(shè)備工作的狀態(tài)是否正常，如果發(fā)生故障則需要查明故障部位、性質(zhì)、程度及其發(fā)展趨勢，以便于快速對(duì)機(jī)電設(shè)備故障進(jìn)行維修，減少損失，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)的發(fā)展可以分成三個(gè)階段：機(jī)電設(shè)備故障診斷初級(jí)階段的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)總結(jié)的判斷階段；計(jì)算機(jī)信息處理及動(dòng)態(tài)監(jiān)測階段；機(jī)電設(shè)備故障診斷系統(tǒng)智能化轉(zhuǎn)化為監(jiān)測、診斷、管理的快速發(fā)展階段。

現(xiàn)今機(jī)電設(shè)備的故障診斷技術(shù)仍然多數(shù)采用傳統(tǒng)的診斷方法，故障不可能是單獨(dú)零件出現(xiàn)故障，牽一發(fā)而動(dòng)全身，整個(gè)機(jī)電設(shè)備可能都存在著故障問題，我國對(duì)故障的處理主要來自于以往的經(jīng)驗(yàn)分析和先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用管理，最終篩選出以下幾種常用的技術(shù)值得使用：振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)、噪音檢測法、紅外線檢測法和射線掃描檢測法。在未來的發(fā)展趨勢里，這幾項(xiàng)技術(shù)依舊會(huì)得到推廣與使用，新的技術(shù)也會(huì)在科技的進(jìn)步中被創(chuàng)造與發(fā)明。

3 機(jī)電設(shè)備故障診斷中常用的技術(shù)

3.1 振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)

振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)由傳感器、測量儀器、記錄儀器和分析儀器四部分組成，從測量參數(shù)上來說，振動(dòng)測量參數(shù)有位移、速度、加速度，實(shí)際測量和時(shí)候應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)振動(dòng)選戰(zhàn)合理地選定測量參數(shù)，這樣才能最直接的反應(yīng)故障的嚴(yán)重性。振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)從測量數(shù)度的角度來說，低頻時(shí)應(yīng)測量位移，中頻時(shí)應(yīng)測量速度，調(diào)頻時(shí)應(yīng)測量加速度，整個(gè)測試的適用范圍頻率在10Hz～1000Hz的機(jī)械振動(dòng)，測點(diǎn)選擇的時(shí)候?qū)Τ叽缧〉脑O(shè)備允許只測一點(diǎn)（一點(diǎn)三個(gè)方向），如果外形較大的設(shè)備則應(yīng)該環(huán)繞機(jī)器外部，在具有代表性的分散點(diǎn)測量它在相互垂直的三個(gè)方向上的振動(dòng)量值。關(guān)于這項(xiàng)技術(shù)的使用標(biāo)準(zhǔn)，我國嚴(yán)格按照國際通用的ISO-DR2372＼ISODR3945《轉(zhuǎn)速為600pm～1200rpm的機(jī)械振動(dòng)判定標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行，但也在逐步制定有關(guān)行業(yè)振動(dòng)檢測標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 噪音檢測法

噪音檢測法主要有兩種：（1）簡易現(xiàn)場檢測，常用普通聲級(jí)計(jì)（噪聲劑量計(jì)）檢測設(shè)備的噪音，在檢測前估算出設(shè)備的尺寸，確定好位置后開始檢測，一般設(shè)備要選擇4個(gè)測試點(diǎn)，大型設(shè)備需要選擇6個(gè)測試點(diǎn)，測量高度上小型設(shè)備在三分之二處，大型設(shè)備在八分之一處，對(duì)于風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)或者水泵這些設(shè)備可以參考日本JIS標(biāo)準(zhǔn)。（2）ISO近場測試法，需要在平面內(nèi)畫出整個(gè)設(shè)備的包線絡(luò)線，也要了解到環(huán)境是一個(gè)自由場幾乎沒有反射，測量距離增加一倍噪音就會(huì)降低6dB，測量高度控制在設(shè)備的二分之一到三分之一間，沒測點(diǎn)的最大值與最小值的差低于5 dB，算出平均值即可，超過的話就要用能量平均的辦法來計(jì)算。

3.3 紅外線檢測法

紅外線檢測法是一種波長為760nm～0.3mm的電磁波，是一種看不見的光線，紅外線除具有可見光的一般特殊性外，還具有穿透某些物質(zhì)或被某些物質(zhì)吸收，反射的特點(diǎn)。紅外線檢測法利用了普朗克定律、下無立錐之地位移定理，屬于一種新興起的綜合性科學(xué)技術(shù)，有助于無損檢測，并不傷害機(jī)電設(shè)備本身，以不破壞被檢目標(biāo)的使用性能為前提，應(yīng)用被人類已知的物理和化學(xué)知識(shí)，對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行有效的檢測和測試，借以評(píng)價(jià)它們的有關(guān)性能。

3.4 射線掃描檢測

利用射線掃描檢測技術(shù)來判斷機(jī)電設(shè)備是否存在故障，是國外近十幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)先進(jìn)的檢測技術(shù)，但是在應(yīng)用過程中，國外一般只提供技術(shù)上的支持與服務(wù)，對(duì)于技術(shù)本身的核心部分是保密的。直到20世紀(jì)末，我國長嶺煉油化工有限責(zé)任公司與石油大學(xué)合作，經(jīng)過三年的研究，完成了射線掃描檢測的形制工作。射線掃描檢測技術(shù)是透過設(shè)備的厚度與密度及該設(shè)備對(duì)射線的吸收系數(shù)有關(guān)，設(shè)備在運(yùn)行中是否存在故障，需要在掃描后得到掃描圖譜，并對(duì)掃描圖譜進(jìn)行分析后確定。掃描檢測系統(tǒng)通常由硬件和軟件兩個(gè)部分組成，硬件包括了探測器、移動(dòng)結(jié)構(gòu)、射線源、射線掃描儀器和計(jì)算機(jī)，軟件包括數(shù)據(jù)信息采集和系統(tǒng)控制兩個(gè)部分，相比較于上面幾種檢測方法，射線掃描檢測法多用于醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)當(dāng)中，不僅造福于人類，更是對(duì)社會(huì)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。

4 傳統(tǒng)檢測方法存在的問題

機(jī)電設(shè)備的故障診斷技術(shù)一直沿用著傳統(tǒng)的診斷方式，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)電設(shè)備診斷技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但是我國的機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)仍然沒有形成一體化管理體系和成熟的診斷技術(shù)規(guī)范。現(xiàn)有的機(jī)電設(shè)備故障診斷主要是針對(duì)不同機(jī)電故障來進(jìn)行單一的研究和分析，然而機(jī)電設(shè)備故障的診斷都是根據(jù)故障的類型來判斷和分析并最終確定診斷的，在實(shí)際的使用中很少能把真正的理論和方法得以運(yùn)用，且沒有一個(gè)評(píng)價(jià)該理論和方法的標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)電設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確性也是急需解決的至關(guān)重要的問題，只有在提升故障診斷的準(zhǔn)確率，才能縮短故障的維修時(shí)間，以減少損失，提高經(jīng)濟(jì)效益。但提高故障診斷技術(shù)準(zhǔn)確率的關(guān)鍵是要快速確定故障的特點(diǎn)，這是一個(gè)非常復(fù)雜的問題。機(jī)電設(shè)備的故障不可能是單獨(dú)零件出現(xiàn)故障，它總是牽一發(fā)而動(dòng)全身，是比較多元化的，包括了電機(jī)的制造技術(shù)、材料、安裝、運(yùn)行、維護(hù)等因素。電機(jī)故障一般能通過聲音來判斷震動(dòng)大小從而發(fā)現(xiàn)異常，這及可能是安裝技術(shù)和材料的使用存在差異造成的。由于電機(jī)設(shè)備的內(nèi)部零件的組成之間存在較大的差異，大大降低了判斷故障的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)和發(fā)生故障時(shí)的運(yùn)行沒有很明顯的區(qū)分，特別是故障初期更不明顯，設(shè)備能正常工作，當(dāng)這種故障出現(xiàn)時(shí)我們就很難判斷是否有異常或是某個(gè)零件發(fā)生故障?，F(xiàn)在，國內(nèi)外的機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)研究是一個(gè)開放性的課題，因此建立一套完整的故障診斷理體系以用于判斷機(jī)電設(shè)備故障已經(jīng)成為這一門技術(shù)迫在眉睫的課題。

5 總結(jié)

機(jī)電設(shè)備在現(xiàn)代化工業(yè)中的地位越來越重要，機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測和診斷系統(tǒng)已經(jīng)成為全世界信息化高速發(fā)展和人類社會(huì)的信息化交流產(chǎn)物，關(guān)于機(jī)電設(shè)備故障的診斷技術(shù)也隨著需要提升，多種多樣的檢測技術(shù)有助于全方位的對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障檢測，能在一定程度上減少設(shè)備故障造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。在未來的發(fā)展道路上，機(jī)電設(shè)備故障的檢測對(duì)機(jī)電系統(tǒng)的安全性和可靠性尤為重要，需要大力倡導(dǎo)與發(fā)展。

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