三位一體故障診斷技術(shù)的應(yīng)用

李忠　鄧曉凝　常寶富　郝長(zhǎng)亮　陸亞軒　張瑞航　田鵬　諶騰

摘? ? 要：三位一體故障診斷技術(shù)，即傳統(tǒng)診斷技術(shù)與簡(jiǎn)易診斷和精密診斷的一體化。傳統(tǒng)診斷技術(shù)和振動(dòng)圖譜分析相結(jié)合，提高了故障診斷和故障嚴(yán)重程度的準(zhǔn)確性和工作效率以及故障診斷的無(wú)遺漏率;簡(jiǎn)易診斷，對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效篩選，避免了不必要的時(shí)間和精力浪費(fèi)，提高了工作效率和診斷的準(zhǔn)確度;精密診斷，對(duì)篩選出的設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的分析，進(jìn)行根源性分析，從而診斷設(shè)備問(wèn)題的部位和根源，從根本上解決設(shè)備問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：三位一體故障診斷技術(shù);傳統(tǒng)診斷技術(shù);簡(jiǎn)易診斷;精密診斷

1? 傳統(tǒng)診斷+振動(dòng)圖譜診斷

傳統(tǒng)診斷和振動(dòng)圖譜診斷相結(jié)合：都能診斷的部分兩者互相驗(yàn)證，提高了設(shè)備故障診斷和判斷設(shè)備故障的嚴(yán)重程度的準(zhǔn)確性，從而決定什么時(shí)候維修（是現(xiàn)在不用維修，還是趁檢修和大修維修，還是立即停機(jī)維修），進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維修的目的;人體感覺(jué)器官不能感受到的、難以區(qū)分的和嚴(yán)重程度無(wú)法判斷的周期性振動(dòng)故障由振動(dòng)圖譜診斷來(lái)判斷，振動(dòng)圖譜難以區(qū)分的故障和非周期振動(dòng)的故障，以及振動(dòng)圖譜部分周期振動(dòng)的數(shù)據(jù)丟失的情況可通過(guò)傳統(tǒng)診斷來(lái)診斷和驗(yàn)證，從而提升了工作效率和提高了設(shè)備故障診斷的無(wú)遺漏率。

傳統(tǒng)診斷和振動(dòng)圖譜診斷都是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況一種體現(xiàn)和反應(yīng)，傳統(tǒng)診斷技術(shù)是人體感覺(jué)器官能感受到的設(shè)備運(yùn)行狀況，而振動(dòng)圖譜診斷是儀器采集到的設(shè)備運(yùn)行狀況。傳統(tǒng)診斷和振動(dòng)圖譜診斷相結(jié)合，是因?yàn)樵O(shè)備在出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，不僅會(huì)伴有不同幅值和不同頻率的振動(dòng)，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生聲音、溫度和振動(dòng)強(qiáng)度的變化，這些變化有一些變化可以被人體的感覺(jué)器官感受到，并根據(jù)這些變化來(lái)判斷設(shè)備出現(xiàn)的問(wèn)題及嚴(yán)重程度，這種診斷方法是傳統(tǒng)診斷。這種判斷方法的優(yōu)勢(shì)是直觀和快捷。缺點(diǎn)是：設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題伴隨的種種變化有很多是不能被人體感受到的，很多不同的變化成分交織在一塊時(shí)很難區(qū)分，另外，人體感受到的這些變化是模糊的，體現(xiàn)不出量值的變化，對(duì)嚴(yán)重程度很難把握。

2? 簡(jiǎn)易診斷+精密診斷

2.1? 簡(jiǎn)易診斷

簡(jiǎn)易診斷的主要目的是對(duì)設(shè)備進(jìn)行篩選，篩選出設(shè)備問(wèn)題較嚴(yán)重和有特殊問(wèn)題的設(shè)備，然后對(duì)這些設(shè)備做進(jìn)一步的診斷，通過(guò)精密診斷查找設(shè)備問(wèn)題的部位和根源，把更多的時(shí)間和精力放在該類(lèi)設(shè)備上，避免了不必要的時(shí)間和精力浪費(fèi)，提高了工作效率和診斷的準(zhǔn)確度。實(shí)現(xiàn)了最大化診斷更多設(shè)備的同時(shí)，篩選出問(wèn)題嚴(yán)重和有特殊問(wèn)題的設(shè)備。怎么樣進(jìn)行有效的篩選是簡(jiǎn)易診斷要解決的問(wèn)題，如何篩選，才能既篩選出這類(lèi)設(shè)備，又不多篩和漏篩。分兩類(lèi)：一是篩選出問(wèn)題嚴(yán)重的設(shè)備;二是篩選出有特殊問(wèn)題的設(shè)備。

（1）篩選出問(wèn)題嚴(yán)重的設(shè)備：先對(duì)設(shè)備設(shè)定振動(dòng)幅值極限值，然后通過(guò)和振動(dòng)幅值極限值作比較，幅值超過(guò)該振動(dòng)極限值的設(shè)備，則視為是問(wèn)題嚴(yán)重的設(shè)備。另外，即使振動(dòng)幅值合格，但變化量超過(guò)振動(dòng)幅值極限值的25%，都視為問(wèn)題嚴(yán)重。振動(dòng)幅值極限值的設(shè)定有兩種基本的辦法。第一種辦法是參考已公布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的振動(dòng)極限值來(lái)設(shè)置;第二種方法是根據(jù)已有的基線測(cè)試振動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)置或計(jì)算和推導(dǎo)出振動(dòng)幅值極限值。另外，只要傳統(tǒng)診斷判斷設(shè)備異常的設(shè)備，都視為問(wèn)題嚴(yán)重的設(shè)備。

（2）篩選出有特殊問(wèn)題的設(shè)備：通過(guò)查看圖譜振型、時(shí)域頻譜有沒(méi)有嚴(yán)重的沖擊現(xiàn)象和有無(wú)特殊頻率來(lái)確定。圖譜振型：查看頻譜振型是否有峰丘狀和底部噪聲抬升等的異常圖譜，這類(lèi)圖譜顯示的振動(dòng)能量大，問(wèn)題較嚴(yán)重，需要做進(jìn)一步的分析判斷;時(shí)域頻譜有沒(méi)有嚴(yán)重的沖擊現(xiàn)象，有的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)頻譜圖幅值不高和圖譜沒(méi)有異常，但是時(shí)域波形出現(xiàn)很?chē)?yán)重的沖擊現(xiàn)象，這種情況是設(shè)備局部損壞較嚴(yán)重導(dǎo)致的，譬如齒輪箱的斷齒情況，須要特別的注意;頻譜中出現(xiàn)不是特征頻率（例如：軸承的外圈通過(guò)頻率、內(nèi)圈通過(guò)頻率、滾動(dòng)體通過(guò)頻率和保持架故障特征頻率，齒輪嚙合頻率和扇葉通過(guò)頻率等等）及諧波和轉(zhuǎn)頻及倍頻的頻率時(shí)，這種情況有可能是設(shè)備某部件的固有頻率或其它設(shè)備傳過(guò)來(lái)的振動(dòng)，在結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況和經(jīng)濟(jì)利益最大化的前提下，考慮是否消除該類(lèi)振動(dòng)。

2.2? 精密診斷

精密診斷，對(duì)通過(guò)簡(jiǎn)易診斷篩選出來(lái)的問(wèn)題嚴(yán)重的設(shè)備和有特殊問(wèn)題的設(shè)備，做進(jìn)一步的分析，找出設(shè)備的問(wèn)題及部位，進(jìn)一步的判斷設(shè)備問(wèn)題的嚴(yán)重程度，進(jìn)而開(kāi)展根源性分析查找設(shè)備問(wèn)題的根本原因。分析頻譜圖的頻率和振型，結(jié)合時(shí)域波形、相位和幅值，區(qū)別判斷是哪種設(shè)備問(wèn)題的振動(dòng)模式和設(shè)備問(wèn)題的嚴(yán)重程度，根據(jù)需要進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試和選用分析手段，查找設(shè)備問(wèn)題的部位和根本原因。

精密診斷，為的是區(qū)別判斷設(shè)備具體是什么問(wèn)題，問(wèn)題的根源是什么。設(shè)備問(wèn)題的共性振動(dòng)模式有：怎么樣來(lái)區(qū)別判斷不對(duì)中、松動(dòng)、軸彎曲和不平衡;怎么樣來(lái)判斷滾動(dòng)軸承問(wèn)題嚴(yán)重程度;共振時(shí)，怎么樣來(lái)查找共振源。設(shè)備的特殊振動(dòng)模式，不同的設(shè)備類(lèi)型，有自己的特征如：齒輪箱、電機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵、滑動(dòng)軸承和汽輪機(jī)等，每類(lèi)設(shè)備又有自己的分類(lèi)，振動(dòng)特征也不一樣，如電機(jī)分異步電機(jī)、同步電機(jī)和直流電機(jī)，異步電機(jī)分繞線型和鼠籠型等等。

分析振動(dòng)圖譜時(shí)，分析頻譜圖，要結(jié)合時(shí)域波形和相位，從而達(dá)到判斷設(shè)備具體問(wèn)題的目的。頻譜圖直觀，通過(guò)頻率可以確定設(shè)備問(wèn)題的部位，可知道頻率結(jié)構(gòu)和各種頻率成分的幅值大小，不同部件、不同設(shè)備問(wèn)題常出現(xiàn)自己特有的頻率特征，根據(jù)這些特征可分析判斷設(shè)備問(wèn)題性質(zhì)、部位和原因，這是分析振動(dòng)圖譜的首要信息，通過(guò)頻譜圖確定思考問(wèn)題的方向，有可能是什么問(wèn)題。時(shí)域波形，通在時(shí)域波形中能看到一些頻譜中無(wú)法看到的現(xiàn)象（非周期性的事件，如瞬態(tài)和脈沖不會(huì)在頻譜上顯示出來(lái)，像齒輪箱的斷齒，頻譜上是看不到的），許多設(shè)備問(wèn)題狀態(tài)需要根據(jù)時(shí)域波形來(lái)識(shí)別（如調(diào)制、共振、氣穴、喘振和失速等）。相位：表示設(shè)備兩個(gè)部位的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向，用來(lái)分析設(shè)備的振動(dòng)模式，相位包括：絕對(duì)相位與相對(duì)相位。如：轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡用的是絕對(duì)相位;設(shè)備振動(dòng)模式判定時(shí)，用的是相位差即相對(duì)相位。同相、反相振動(dòng)清晰地表明兩個(gè)振動(dòng)在時(shí)間和空間上的相同或相反關(guān)系。用來(lái)同一振動(dòng)不同測(cè)點(diǎn)之間、不同部件之間的相同或相反的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，確定具體是哪種振型。

根源性分析：如果只進(jìn)行簡(jiǎn)單的修理，例如更換軸承，而沒(méi)有找到設(shè)備故障的根本原因并采取相應(yīng)措施。那么即使軸承被更換，但仍然可能會(huì)再次失效。為提高設(shè)備的可靠性，我們需要研究軸承為何會(huì)失效，從而從根本上減少今后發(fā)生同樣故障的可能性，這就是根源性分析，即查找問(wèn)題的根本原因。有許多故障都是由于設(shè)備的共振、松動(dòng)、不平衡和不對(duì)中導(dǎo)致的。如果能夠盡早的檢測(cè)和解決這些問(wèn)題，把設(shè)備問(wèn)題消除在早期階段，故障發(fā)生的可能性就會(huì)減少，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維修。如果查看在線檢測(cè)歷史數(shù)據(jù)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)故障前幾個(gè)月已經(jīng)出現(xiàn)軸承故障的信號(hào)，但最早可能是不平衡或不對(duì)中或松動(dòng)或共振的信號(hào)。除非存在潤(rùn)滑不良的問(wèn)題，否則軸承是不容易由于自身原因而發(fā)生損壞的。通常情況下它都是由于其它外力作用而導(dǎo)致的損壞。如果能夠找出振動(dòng)源，并使其振動(dòng)減小，那么設(shè)備的可靠性就會(huì)得到提高。

參考文獻(xiàn)：

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