淺談機械設備故障診斷與監(jiān)測的常用方法及其發(fā)展趨勢

張偉華，韓慶飛

（1.神華工程技術(shù)有限公司，北京 100011；2.龍杰機械裝備（太倉）有限公司，江蘇 太倉 215434）

1 設備機械故障分析診斷與性能檢測對新技術(shù)的重要意義

（1）機械故障狀態(tài)自動監(jiān)測和機械故障狀態(tài)診斷信息技術(shù)對于快速的推動經(jīng)濟社會增長至關(guān)重要?，F(xiàn)代機械生產(chǎn)技術(shù)演變而成為大型、自動、連續(xù)，高質(zhì)量精度和各種高性能的機械生產(chǎn)。生產(chǎn)率質(zhì)量得到了同比顯著大幅提高，產(chǎn)品質(zhì)量安全得到了可靠的質(zhì)量保證。但是，生產(chǎn)過程設備的一些突然故障往往是不可避免的，并且很容易就會導致巨大的社會經(jīng)濟損失。因此，對于連續(xù)和完全自動化的企業(yè)生產(chǎn)操作單位，有必要實時性地監(jiān)視生產(chǎn)操作設備狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設備故障發(fā)生跡象，并及時采取有效的故障補救措施及時修理生產(chǎn)設備，以有效減少由于生產(chǎn)設備發(fā)生故障而直接造成的重大財務資產(chǎn)損失。

（2）應廣泛使用工業(yè)機械設備安全檢查和機械故障檢測診斷等新技術(shù)工具來制定確保機械生產(chǎn)安全和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新策略?？茖W信息技術(shù)的飛速發(fā)展大大改變了當今人類的日常生活。例如，在進行人類核能控制期間一旦發(fā)現(xiàn)新的核能將給未來人類生活帶來巨大災難，并在美國島上連續(xù)造成大量核燃料泄漏。技術(shù)發(fā)展有兩個主要方面，盡管它非常有益于我們?nèi)祟?。但是，如果不及時進行有效制止，將來就會對其造成嚴重的社會災難。隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，污染物的問題已經(jīng)變得越來越嚴重，因此我們需要改進設備以及來達到盡量最小化空氣污染，要想真正實施“綠色的設計”，要考慮到設備的退化會加劇機器的污染。從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的角度來看，監(jiān)視和診斷機械設備狀況的技術(shù)至關(guān)重要。

（3）機械設備的檢查和錯誤診斷需要維護方面的改進。我國一直沿用前蘇聯(lián)的定期維修管理體系，除發(fā)生故障后定期維修外，還根據(jù)市場統(tǒng)計數(shù)據(jù)和產(chǎn)品生產(chǎn)銷售計劃定期進行小型批量維修，中級大型維修和售后定期檢查。但是，這種潛在的創(chuàng)傷修復治療技術(shù)正越來越適用于高科技醫(yī)療設備中。因為此時剩余的設備維護費用成本可能是巨大的，并且維護需要大量的時間勞動力和其他物質(zhì)上的資源以及防止事故可能造成的巨大經(jīng)濟損失?，F(xiàn)代機械設備的維護精度要求是非?？扇〉模诙ㄆ谶M行維護期間，經(jīng)常可能需要進行拆卸和重新設計組裝，并且經(jīng)常需要定期維護。重復性高的工作會嚴重影響傳動機械設備工作準確性。上述各種因素大大加速了從一個原計劃持續(xù)維護服務系統(tǒng)升級到全新狀態(tài)持續(xù)維護服務系統(tǒng)的持續(xù)維護技術(shù)改進。根據(jù)維修設備的正常運行狀況隨時進行日常維修?？梢詫崟r自動監(jiān)視每臺設備的正常運行狀況。根據(jù)信號接收器得到的每臺設備的運行狀態(tài)參數(shù)，它可以評估每臺機器的正常運行工作狀態(tài)并實時分析設備運行中的數(shù)據(jù)。這樣，您不僅可以有效避免過多的設備維護并不同程度地有效減少這些致命安全事故，并且您可以隨時監(jiān)視電子設備的日常健康狀況和采用故障分析診斷等新技術(shù)。

2 機械設備安全故障檢測診斷與危險檢測常用技術(shù)方法

（1）傳統(tǒng)的工業(yè)機械設備安全故障檢測診斷常用方法無非就只是眼一看，聞，問，割。這些經(jīng)驗方法更加適合使用經(jīng)驗處理方法，即我們需要較長的使用經(jīng)驗方法才能對機械故障處理有較深的知識了解，并且該經(jīng)驗方法通常針對一些技術(shù)含量較低的大型機械設備。當今的醫(yī)療機械設備發(fā)展趨向于高度上的智能化，因此，這種智能診斷病的方法逐漸被企業(yè)淘汰。

（2）傳感器質(zhì)量檢測使用方法。這種電流檢測試驗方法在使用電流表的檢測試驗方法中更為普遍。例如，溫度傳感器系統(tǒng)可廣泛用于間接性地檢測各種機械設備的各種功能和零部件的實際溫度參數(shù)變化，并將這些溫度參數(shù)變化信號轉(zhuǎn)換而成為輸入電壓控制信號或輸出電流控制信號并發(fā)送至ECU，從而更有步驟地確定各種機械設備的溫度故障發(fā)生位置。

（3）噪聲頻譜原理分析。該診斷方法同時也是工業(yè)機械設備常見的機械故障原因診斷分析方法之一。我們必須知道任何一種材料都應具有其固有的諧波振動量和頻率。通常，振動器的頻率系數(shù)具有一個可用于檢測的額定值。如果振動機械設備的一部分或某些部分受到損壞，則機械振動器的頻率必定會發(fā)生變化。我們首先使用此諧波變化的數(shù)值，然后，通過使用儀器相應的諧波噪聲頻譜進行分析，通過使用聲納器和設備器來檢測各種機械設備諧波中的噪聲諧波頻率值和噪聲頻率值的變化，從而可以確定發(fā)生故障的所在位置。只是由于機械設備通常整體尺寸較大，零件和內(nèi)部組件眾多，而且在發(fā)生故障后需要檢測振動頻率發(fā)生變化并不容易，因此，這種快速診斷故障方法操作精度不是很高。

3 機械設備性能故障分析診斷智能技術(shù)的發(fā)展趨勢

（1）智能技術(shù)趨勢分析當今社會的人工智能技術(shù)發(fā)展迅速，諸如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法之類的智能名詞并不罕見。這些診斷方法將機械故障中的表征結(jié)果與民用機械設備進行故障表征診斷中的技術(shù)結(jié)果緊密結(jié)合，不僅大大提高了機械故障表征診斷的工作效率，而且大大提高了機械故障表征診斷的技術(shù)準確性。實踐證明，智能質(zhì)量控制系統(tǒng)理論在企業(yè)決策執(zhí)行過程中不僅可以有效診斷各種錯誤。

（2）高標準精度波動趨勢分析信息的采集準確性直接地會影響最終產(chǎn)品故障分析診斷的準確可靠性，而傳統(tǒng)的故障診斷分析方法很難完全滿足隨著波動分析理論的不斷變化發(fā)展的技術(shù)需求。幾何、分數(shù)和數(shù)學全息以及光譜學的分析方法等都可以很好地解決此類的問題。小波理論研究可以完全幫助提高高頻信號的小波分辨率。分數(shù)式的幾何頻譜理論研究可以幫助使電子信號頻譜處理在特定瞬態(tài)時間周期，突然時間變化，凍結(jié)和形成整體化的頻譜信號分析方法論等方面變得更具技術(shù)優(yōu)勢。我們可以緊密地相互結(jié)合測量幅度、頻率和時間相位。由于圖像分析和光譜處理工作是一起共同進行的，因此，該分析方法的廣泛應用不僅是可以有效彌補目前傳統(tǒng)傅氏譜的處理缺點和技術(shù)不足，而且還大大促進了電子振動器的信號測量分析，頻率和信號處理系統(tǒng)效率的重大改進。

（3）網(wǎng)絡應用趨勢已發(fā)展成為當今社會發(fā)展的一種主流，幾乎所有新生事物都密不可分地相互連接到一個網(wǎng)絡。網(wǎng)絡的飛速發(fā)展也直接導致了電子機械設備中的故障分析診斷處理技術(shù)的飛速發(fā)展。網(wǎng)絡信息技術(shù)，通信網(wǎng)絡技術(shù)，計算機通信技術(shù)等。這些新材料技術(shù)在工業(yè)機械設備的故障處理診斷分析技術(shù)研究中的廣泛應用，不僅大大提高了機械故障分析診斷的工作效率，而且還可以允許用戶交換相關(guān)信息和數(shù)據(jù)資源，用于及時診斷各種機械設備存在故障，為機械技術(shù)的不斷發(fā)展奠定了良好的技術(shù)基礎。