機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)方法研究

劉沖 張寶東 李致明

摘要：機(jī)械設(shè)備大多是應(yīng)用于生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)性設(shè)施，同時(shí)機(jī)械設(shè)備的完整性和相關(guān)機(jī)械設(shè)備是否能夠正常運(yùn)行都會(huì)直接和生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)安全和效率產(chǎn)生聯(lián)系。所以，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行必要的故障診斷與監(jiān)測(cè)是十分有必要的，這樣能夠保證企業(yè)的生產(chǎn)流程穩(wěn)定性，并保證企業(yè)能夠在日后獲得更好的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)備;故障診斷;監(jiān)測(cè)技術(shù)

1機(jī)械設(shè)備的常見故障

1.1累積的故障

累積的故障主要因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)中，由一些小的問題累積而成，最終導(dǎo)致發(fā)生機(jī)械設(shè)備故障。這種故障的誘發(fā)原因比較好查明，很多問題都是之前確實(shí)存在的，檢修人員也能夠迅速的找到問題，并及時(shí)進(jìn)行檢修處理。之所以會(huì)存在這一類型的故障，主要原因還是在于有些設(shè)備因?yàn)槭褂媚晗揲L(zhǎng)，使用環(huán)境惡劣，設(shè)備零構(gòu)件陳舊，存在老化、腐蝕、破損等情況所致。此種故障具有一定的預(yù)測(cè)性，檢修人員能夠通過防范手段進(jìn)行規(guī)避，如果故障出現(xiàn)檢修人員能夠及時(shí)的解決。

1.2突發(fā)的故障

突發(fā)的故障為機(jī)械設(shè)備的常見故障，此種故障都是突然發(fā)生的，且設(shè)備不能在繼續(xù)使用，嚴(yán)重影響工作效率。發(fā)生這種故障的原因，一般都是由于設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境突然發(fā)生改變，或者是人為因素破壞了設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)，產(chǎn)生了設(shè)備在正常運(yùn)轉(zhuǎn)下不能承受的壓力或者外界阻力，最終迫使設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)備發(fā)生突發(fā)故障，一般事前都不會(huì)有任何預(yù)兆，因此檢修人員不能及時(shí)找到故障出現(xiàn)的原因，給機(jī)械帶來的影響也不明確。在出現(xiàn)此種故障以后，需要及時(shí)找到檢修人員進(jìn)行故障查看，分析故障出現(xiàn)的原因，檢修人員要具備較強(qiáng)的業(yè)務(wù)能力，能夠及時(shí)找到故障并優(yōu)化。

2機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)方法探討

2.1噪聲監(jiān)測(cè)與診斷

機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，除了振動(dòng)之外，還會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲，通過對(duì)噪聲的監(jiān)測(cè)，可以為故障診斷提供依據(jù)。對(duì)于聲音而言，聲強(qiáng)和聲壓是較為重要的參數(shù)，同時(shí)，這兩個(gè)參數(shù)也是噪聲測(cè)量的主要對(duì)象。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，使得FFT（快速傅里葉變換）分析儀，在機(jī)械噪聲監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。

不僅如此，雙話筒互譜技術(shù)在聲強(qiáng)測(cè)量中也得到一定的應(yīng)用，由此不但提高了檢測(cè)速度，還確保了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)噪聲進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以借助聲級(jí)計(jì)，該儀器最為突出的特點(diǎn)是能夠直接測(cè)得聲壓級(jí)。在對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行測(cè)量后，根據(jù)所得的結(jié)果，便可對(duì)機(jī)械故障的部位及其程度進(jìn)行確定。當(dāng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)發(fā)出噪聲，便可通過噪聲監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)，對(duì)機(jī)械設(shè)備的故障進(jìn)行診斷，從而為故障維修提供依據(jù)。

2.2溫度監(jiān)測(cè)及紅外診斷

體現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的一項(xiàng)重要且明顯的指標(biāo)便是溫度。機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的溫度是恒定的，只有在出現(xiàn)異常時(shí)才會(huì)顯現(xiàn)出溫度的變化，因此溫度的非常規(guī)變化也是維護(hù)人員判斷故障的一項(xiàng)重要提示信息。為了促進(jìn)機(jī)器保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)與維護(hù)的人員通常借助溫度感應(yīng)設(shè)備，對(duì)機(jī)械不同位置進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，根據(jù)具體的數(shù)據(jù)信息判斷機(jī)械不同位置的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，判斷是否出現(xiàn)磨損及材料方面的問題，從而優(yōu)化機(jī)械工作狀態(tài)，提高其性能。實(shí)踐證明，通過對(duì)機(jī)械運(yùn)行過程中溫度的判斷來實(shí)施異常情況的排查，這種做法在行業(yè)監(jiān)測(cè)工作中的應(yīng)用率達(dá)半數(shù)以上，可見其實(shí)用性較強(qiáng)。此外，通過紅外線對(duì)設(shè)備表面進(jìn)行掃描檢測(cè)的方式也較為常見，掃描后會(huì)得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，技術(shù)人員通過分析數(shù)據(jù)確認(rèn)故障情況，并對(duì)異常情況的后續(xù)發(fā)展進(jìn)行預(yù)判。該類技術(shù)通過信息檢測(cè)、設(shè)備異常情況識(shí)別及評(píng)估等環(huán)節(jié)完成檢測(cè)工作，實(shí)現(xiàn)技術(shù)程度較高的精準(zhǔn)檢測(cè)。

2.3無損監(jiān)測(cè)與診斷

（1）射線檢測(cè)故障診斷技術(shù)。工作原理是通過對(duì)機(jī)械設(shè)備中的針氣孔、裂紋和熔合缺陷等進(jìn)行的檢測(cè)，進(jìn)而對(duì)金屬設(shè)備使用價(jià)值，一般應(yīng)用于金屬構(gòu)件的故障監(jiān)測(cè)工作。此外，該項(xiàng)技術(shù)在非金屬構(gòu)件故障檢測(cè)應(yīng)用中也有很好的效果。例如起重機(jī)，高壓鍋爐等特種機(jī)械設(shè)備。

（2）超聲檢測(cè)故障診斷技術(shù)。一般來說，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中多以設(shè)備整體對(duì)故障進(jìn)行判斷分析，通過對(duì)聲波在設(shè)備中反射、透射和散射波進(jìn)行深分析。該技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中的原理是通過分析超聲波與設(shè)備構(gòu)件間的互相影響與作用達(dá)到檢測(cè)的目的。除此以外，因?yàn)槌暀z測(cè)具有局限性，只能對(duì)設(shè)備中某些特定性能進(jìn)行檢測(cè)分析。

（3）磁粉探傷故障診斷技術(shù)。主要是通過將鋼鐵表面和近表面之間的缺陷磁導(dǎo)率與正常情況下的鋼鐵進(jìn)行對(duì)比，以此來分析判斷設(shè)備故障。因?yàn)樵谠O(shè)備發(fā)生故障后，故障部位會(huì)出現(xiàn)磁化，導(dǎo)致未連續(xù)位置的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化，導(dǎo)致一定部位磁通泄漏，引發(fā)設(shè)備表面出現(xiàn)漏磁場(chǎng)，漏磁部位吸引鐵粉。實(shí)際工作中，只要有合適的光源就能幫助操作人員找到故障部位，然后針對(duì)故障進(jìn)行維修。

2.3振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷

機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行時(shí)由于在動(dòng)力的作用下會(huì)產(chǎn)生一些機(jī)械振動(dòng)，對(duì)于正常的機(jī)械振動(dòng)對(duì)設(shè)備的影響很小，而出現(xiàn)振動(dòng)異常則說明機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)了故障。機(jī)械設(shè)備通過齒輪、軸承等構(gòu)件來進(jìn)行工作，一旦振動(dòng)超過了這些構(gòu)件承受的極限時(shí)，則很容易引發(fā)嚴(yán)重的機(jī)械安全事故。

在一般情況下，這些構(gòu)件多處于一些內(nèi)部，很難憑肉眼觀測(cè)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的異常。為了判斷這些關(guān)鍵構(gòu)件的運(yùn)行情況，可以在這些構(gòu)件上安裝一些振動(dòng)傳感器，通過傳感器測(cè)得的構(gòu)件的振幅來檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)的變化，制定合適的設(shè)備維護(hù)以及檢修的時(shí)間，有助于預(yù)防機(jī)械故障的發(fā)生，從而保證生產(chǎn)的安全性。這項(xiàng)技術(shù)從根本上對(duì)故障的發(fā)生進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，使得故障發(fā)現(xiàn)的更早，減輕了故障帶來的后果，有著廣泛的應(yīng)用前景。

2.4潤(rùn)滑油磨粒監(jiān)測(cè)與診斷

機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行的過程中，部分零部件可能會(huì)因?yàn)槟p程度過于嚴(yán)重而導(dǎo)致失效。機(jī)械零件出現(xiàn)磨損時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磨粒，其中隱含著大量與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)的信息，通過對(duì)機(jī)械設(shè)備潤(rùn)滑油中的磨損顆粒進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)其成分、形貌、尺寸等指標(biāo)進(jìn)行分析，可以判斷出機(jī)械設(shè)備的磨損程度，從而為故障診斷提供依據(jù)。由于機(jī)械設(shè)備的磨損狀態(tài)具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，致使磨損顆粒的分析結(jié)果會(huì)受到一些因素的影響，如工況、運(yùn)行環(huán)境等等，因此，需要對(duì)磨損顆粒進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，借助傳感器和通信網(wǎng)絡(luò)，將現(xiàn)場(chǎng)采集到的信息傳給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.5智能監(jiān)測(cè)與診斷

近年來，在AI（人工智能）技術(shù)快速發(fā)展的推動(dòng)下，一些智能化的監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)隨之出現(xiàn)，這給機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，不僅提高了監(jiān)測(cè)效率，而且還使診斷結(jié)果更加準(zhǔn)確。因此，在機(jī)械設(shè)備故障診斷中，推廣應(yīng)用智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)尤為必要。

從目前的總體情況來看，智能監(jiān)測(cè)是機(jī)械設(shè)備故障診斷最為先進(jìn)的技術(shù)之一，可將該技術(shù)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷當(dāng)中，借助設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集裝置，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)傳給智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)這些參數(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中，泵和齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)是較為重要的組成部分之一，這兩個(gè)部分在機(jī)械運(yùn)行中，會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損，并且有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)螺栓松動(dòng)、軸對(duì)中偏移等現(xiàn)象，如果上述問題得不到及時(shí)有效地處理，將會(huì)逐步演變?yōu)楣收?。通過智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)用，可以在機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)異常時(shí)，發(fā)出報(bào)警提示，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷出故障的成因，從而為故障快速處理提供詳實(shí)、可靠的依據(jù)，避免了故障問題擴(kuò)大造成的損失。

3結(jié)語

綜上所述，機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜以及設(shè)備處于高負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行，很容易發(fā)生各種故障，這會(huì)嚴(yán)重制約正常生產(chǎn)。企業(yè)要對(duì)機(jī)械設(shè)備故障給予高度重視，積極利用故障診斷及監(jiān)測(cè)技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題，以便進(jìn)行快速維修。

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