機械電氣設(shè)備維修中的故障診斷和解決措施

張艷軍

（中國平煤神馬集團四礦機電科，河南 平頂山 467000）

機械電氣設(shè)備發(fā)生的故障并不是偶然的，而是因為長期使用造成的。如果機械電氣設(shè)備長期處在惡劣運行環(huán)境中，隨著機械電氣設(shè)備磨損與變形問題的加劇，就會引發(fā)嚴(yán)重的機械電氣設(shè)備故障。

在機械化開采過程中，采用了大量的機電設(shè)備，例如，通風(fēng)設(shè)備、排水設(shè)備、支護設(shè)備及運輸設(shè)備等。設(shè)備不但種類眾多，而且數(shù)量也很多。機械電氣設(shè)備投入使用后，操作人員必須制定科學(xué)合理的設(shè)備檢修維護方案，從內(nèi)到外檢查設(shè)備故障隱患，一旦發(fā)生問題后立即采取相應(yīng)措施進行處理。所以，為了保證煤礦機電設(shè)備的安全運行，技術(shù)人員必須深刻認(rèn)識到機械電氣設(shè)備運行過程中存在的各種潛在危險，并以此為基礎(chǔ)制定科學(xué)合理的預(yù)防性措施，保證機械電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

1 機械電氣設(shè)備的作用

各個領(lǐng)域?qū)Y源需求持續(xù)增加的過程中，工業(yè)生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn)也壓力也越來越大，隨著各領(lǐng)域?qū)I(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和效率的日益提高，企業(yè)也逐漸認(rèn)識到自動化技術(shù)在機械設(shè)備中應(yīng)用的重要性。機械電氣設(shè)備應(yīng)用范圍的擴大，提高了工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，實現(xiàn)了實時監(jiān)控自動化設(shè)備運行狀態(tài)的目的。如果機械電氣設(shè)備在運行過程中發(fā)生故障，系統(tǒng)會立即發(fā)出報警信息，以便于維修人員第一時間解決，避免因為機械設(shè)備發(fā)生故障，影響工業(yè)生產(chǎn)的進度。自動化技術(shù)在機械設(shè)備中的有效應(yīng)用，減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)，促進了企業(yè)管理水平的有效提升，確保了企業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)的順利實現(xiàn)。由于機械電氣設(shè)備在提高企業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量方面發(fā)揮著不可替代的作用，借助自動化技術(shù)有效解決了傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)模式下出現(xiàn)的各種問題，降低了機械設(shè)備的故障發(fā)生率，保證了機械設(shè)備始終處在高效運轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于絕大多數(shù)情況下，機械電氣設(shè)備發(fā)生的故障，通過觀察表面是無法發(fā)現(xiàn)的，所以，維修技術(shù)人員必須切實做好機械電氣設(shè)備內(nèi)部故障分析和檢修的相關(guān)工作，然后根據(jù)實際情況，制定針對性故障維修方案。隨著機械電氣設(shè)備運行時間的延長，機械電氣設(shè)備的部分動作參數(shù)不可避免地會出現(xiàn)偏離正常值的情況。對此，維修技術(shù)人員應(yīng)該將設(shè)備參數(shù)與數(shù)據(jù)量異常動作數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，準(zhǔn)確識別設(shè)備運行過程中可能發(fā)生的故障。

機械電氣設(shè)備故障分析與檢修技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，加快了智能技術(shù)應(yīng)用的速度，借助專業(yè)軟件分析技術(shù)診斷和分析機械電氣設(shè)備發(fā)生的故障以及導(dǎo)致故障發(fā)生的原因，維修技術(shù)人員即可準(zhǔn)確找出機械設(shè)備內(nèi)部缺陷，節(jié)省了故障診斷所需的時間，提高了機械設(shè)備的故障維修效率和質(zhì)量。此外，隨著機械電氣設(shè)備向智能化、數(shù)字化方向的不斷發(fā)展，維修技術(shù)人員借助專業(yè)軟件不僅能夠及時獲取實時的機械電氣設(shè)備運行參數(shù)，同時為機械電氣設(shè)備故障診斷分析工作的開展提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。所以，工業(yè)企業(yè)應(yīng)該順應(yīng)信息技術(shù)時代發(fā)展的需求，積極探索和研究自動化技術(shù)在機械電氣設(shè)備中應(yīng)用的途徑，選擇環(huán)境適應(yīng)性強且質(zhì)量較高的傳感裝置，詳細(xì)記錄機械電氣設(shè)備的實時運行參數(shù)，為后續(xù)機械電氣設(shè)備故障判斷與診斷分析工作的開展打下良好的基礎(chǔ)。

2 機械電氣設(shè)備維修中的故障診斷

2.1 構(gòu)建故障診斷模型

機械電氣設(shè)備在實際運行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)很多引發(fā)設(shè)備發(fā)生故障的振動數(shù)據(jù)，此類振動數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的訓(xùn)練振動數(shù)據(jù)相比，其在分布特性方面存在很大的差異。工作人員在開展機械電氣設(shè)備故障診斷與維修工作時，應(yīng)該嚴(yán)格按照機械電氣設(shè)備的運行環(huán)境、振動數(shù)據(jù)特性，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，才能將機械電氣設(shè)備產(chǎn)生的振動數(shù)據(jù)合理應(yīng)用于不同運行環(huán)境的故障診斷工作中。維修技術(shù)人員應(yīng)該從以下幾方面著手，構(gòu)建完整的機械電氣自動化設(shè)備故障診斷模型。首先，采集機械電氣設(shè)備設(shè)備不同工況下的運行數(shù)據(jù)樣本，然后采用數(shù)據(jù)預(yù)訓(xùn)練集策略，對比分析兩種故障診斷樣本之間的差異，即可形成完整的機械自動化電氣設(shè)備故障診斷分析結(jié)果。其次，嚴(yán)格按照機械電氣自動化設(shè)備故障診斷模型中的參數(shù)，將模型中完成訓(xùn)練的隱含層連接在一起，以各個神經(jīng)元節(jié)點參數(shù)為故障診斷模型的初始化參數(shù)，確保機械電氣自動化設(shè)備在故障診斷模型樣本數(shù)量不足的情況下，仍然可以通過自主學(xué)習(xí)的方式，完成故障診斷分析的工作。

2.2 進行振動信號分類

借助時間函數(shù)關(guān)系式，合理分類機械電氣設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的振動信號，將其詳細(xì)劃分為故障信號與無故障信號，即可確定故障信號是隨機性的信號，還是已經(jīng)確定的故障信號。以機械電氣設(shè)備振動時間瞬時值描述為基礎(chǔ)，設(shè)定體格定時刻，明確確定性信號的振動形式，并以此為基礎(chǔ)判斷出正弦函數(shù)規(guī)律振動產(chǎn)生的周期，從而達到根據(jù)振動波形，診斷機械電氣設(shè)備故障的目的。根據(jù)信號振動位移與速度變化的數(shù)據(jù)，確定振動信號的種類，然后借助不同類型的傳感器獲取機械電氣設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的故障信號。針對機械電氣設(shè)備運行過程中設(shè)備隨機信號與確定性信號振動幅值同步增大，振動閾值范圍擴大以及潛在風(fēng)險隱患較大的特點，維修技術(shù)人員應(yīng)該在機械電氣設(shè)備故障診斷分析時，應(yīng)該以故障信號變化的特點為基礎(chǔ)，診斷分析機械電氣設(shè)備的故障發(fā)生原因，如果機械電氣設(shè)備發(fā)生故障或存在潛在危險時，隨機振動信號與確定性振動信號同步增大的同時，機械電氣設(shè)備的波形周期性變化也隨之發(fā)生改變，且設(shè)備齒輪出現(xiàn)脫落的信號，而信號波形變化中存在的脈沖信號，不僅增加了機械電氣設(shè)備故障發(fā)生的概率，而且對信號諧波變化產(chǎn)生了極大的影響。

2.3 分解設(shè)備振動信號

為了提高機械電氣設(shè)備振動信號分解的準(zhǔn)確性，維修技術(shù)人員必須構(gòu)建完整的故障診斷模型，獲取機械設(shè)備故障發(fā)生后產(chǎn)生的高階體格正數(shù)據(jù)信號。將時間作為自變量，按照時間先后順序，將采集的機械電氣設(shè)備振動信息時域信號，用于機械電氣設(shè)備故障診斷工作中。通過對設(shè)備振動信號的時域分解與處理，利用最終得到了信號故障時域波形，監(jiān)測波形變化特點，得出準(zhǔn)確無誤的波形變化信號脈沖與諧波，即可實現(xiàn)準(zhǔn)確識別設(shè)備共振現(xiàn)象的目的，提高機械電氣設(shè)備故障診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于機械電氣設(shè)備維修管理過程中，不同類型的故障信號、波形變化時的特征也各不相同，維修技術(shù)人員針對機械電氣設(shè)備運行過程中可能存在的異常問題，采用科學(xué)合理的算法，分解振動信號中的頻率，才能準(zhǔn)確診斷出機械電氣設(shè)備存在的故障問題，為后續(xù)機械電氣設(shè)備維修工作的開展提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.4 設(shè)置振動監(jiān)測點

維修技術(shù)人員采取的設(shè)置機械電氣設(shè)備振動觀測點的方式，準(zhǔn)確分析機械電氣設(shè)備的位置信息，即可根據(jù)采集的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，判斷出機械電氣設(shè)備可能存在的故障信息。根據(jù)機械電氣設(shè)備故障診斷要求，將振動觀測點設(shè)置于機械電氣設(shè)備齒輪、軸承等關(guān)鍵部位，然后按照機械電氣設(shè)備運行規(guī)律，對比分析各個故障振動觀測點位置差異，保證機械電氣設(shè)備針對觀測點位置信息的準(zhǔn)確性與可靠性，提高機械電氣設(shè)備故障診斷效率。

2.5 處理診斷信息熵

借助時域分解設(shè)備分解機械電氣設(shè)備振動信號，維修技術(shù)人員可以根據(jù)獲得的與機械電氣設(shè)備故障信號函數(shù)與衰減變化特點，完成對機械電氣設(shè)備故障樣本信息的篩選標(biāo)記工作。機械電氣設(shè)備故障具有的不確定性特點，決定了信息熵在診斷機械電氣設(shè)備故障不確定性發(fā)揮著不可替代的作用。一般情況下，機械電氣設(shè)備信息熵存在的差異過大的特點，對于機械電氣設(shè)備故障診斷準(zhǔn)確性的提升有著極大的促進作用。所以，維修技術(shù)人員應(yīng)該嚴(yán)格按照機械電氣設(shè)備故障診斷的要求，詳細(xì)計算不同類型的振動信號平均密度與領(lǐng)域密度的數(shù)據(jù)，才能達到有效減少樣本平均密度的目的。通過對機械電氣設(shè)備管理維修數(shù)據(jù)的整理與分析，剔除機械電氣設(shè)備維修模型中的主動學(xué)習(xí)樣本，建立健全故障信號離群點常亮系數(shù)，并在綜合考慮機械電氣設(shè)備故障振動信號波形變化特點的基礎(chǔ)上，完成對機械電氣設(shè)備故障診斷信息樣本的篩選工作，減少了信息不確定性問題對機械電氣設(shè)備故障診斷結(jié)果準(zhǔn)確性產(chǎn)生的影響。

3 機械電氣設(shè)備維修優(yōu)化措施

3.1 加強機械設(shè)備的定期檢修保養(yǎng)

由于機械電氣設(shè)備在長期運行過程中，必須保持正常運行狀態(tài)，所以采取有效措施定期開展機械電氣設(shè)備部檢修保養(yǎng)工作對于機械電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運行有著極為重要的意義。工作人員在開展機械電氣設(shè)備定期檢修保養(yǎng)工作時，應(yīng)該從機械電氣設(shè)備運行狀態(tài)的分析著手，如果確定機械電氣設(shè)備運行錯誤，則應(yīng)該立即執(zhí)行設(shè)備調(diào)試策略，直至機械電氣設(shè)備恢復(fù)正常運行狀態(tài)為止，避免因為機械電氣設(shè)備存在故障隱患，造成更大的經(jīng)濟損失。首先，定期開展機械電氣設(shè)備的檢修保養(yǎng)工作，避免因為機械電氣設(shè)備運行環(huán)境溫度不合適或灰塵過大影響設(shè)備的安全運行，采取有效措施控制環(huán)境溫度，定期清掃設(shè)備運行環(huán)境，才能在有效提升機械電氣設(shè)備運行安全性與可靠性的基礎(chǔ)上，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。其次，維修人員在開展機械電氣設(shè)備定期檢修保養(yǎng)工作時，應(yīng)該仔細(xì)檢查機械電氣設(shè)備的各個零部件，及時發(fā)現(xiàn)和排除可能存在的潛在安全隱患，降低設(shè)備損失與消耗，降低機械電氣設(shè)備安全事故的發(fā)生率。另外，機械電氣設(shè)備使用壽命的不斷增加，設(shè)備運行故障的發(fā)生率以及設(shè)備使用成本也隨之增加。所以，為了提高機械電氣設(shè)備運行的效率，維修人員必須加大設(shè)備定期檢修保養(yǎng)工作的力度，在日常檢修過程中，根據(jù)設(shè)備實際運行情況，建立設(shè)備檢修保養(yǎng)期限，由檢修人員嚴(yán)格按照檢修記錄中記錄的項目開展設(shè)備檢修工作，為后續(xù)工作人員開展設(shè)備檢修和保養(yǎng)工作提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.2 完善機械設(shè)備的檢修管理機制

由于機械電氣設(shè)備類型較多，因此，工作人員必須建立完善的機械電氣設(shè)備檢修管理機制，才能達到有效提升機械電氣設(shè)備工作效率的目的。（1）編制機械電氣設(shè)備型號與使用年限數(shù)據(jù)庫。制定科學(xué)合理的機械電氣設(shè)備檢修任務(wù)與計劃，有效提升機械電氣設(shè)備檢修管理工作的精準(zhǔn)性。（2）機械電氣設(shè)備的有效應(yīng)用，雖然有助于企業(yè)經(jīng)營利潤的提升，但是機械電氣設(shè)備運行過程中發(fā)生的故障，也在一定程度上增加了企業(yè)的經(jīng)營成本。所以，相關(guān)企業(yè)必須采取有效措施，加大機械電氣設(shè)備檢修管理工作的力度，嚴(yán)格按照機械電氣設(shè)備使用情況和環(huán)境，制定科學(xué)合理的故障診斷檢修策略，通過對機械電氣設(shè)備故障的及時檢修，提高生利用率。（3）組建專業(yè)化機械電氣設(shè)備故障診斷檢修技術(shù)團隊，全面負(fù)責(zé)企業(yè)機械電氣設(shè)備的故障診斷與檢修工作。針對機械電氣設(shè)備類型較多的特點，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自身的實際情況，組建專業(yè)化維修技術(shù)團隊，根據(jù)機械電氣設(shè)備故障診斷工作的特點，選擇最佳的故障診斷與檢修技術(shù)，為后續(xù)設(shè)備故障維修工作的順利開展做好充分的準(zhǔn)備。

3.3 實施機械設(shè)備崗位責(zé)任制

為了提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，各個企業(yè)應(yīng)該加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的速度，加大生產(chǎn)設(shè)備更新?lián)Q代的速度，提高機械電氣設(shè)備的技術(shù)水平。企業(yè)在開展機械自動化檢修管理與保養(yǎng)工作時，應(yīng)該鼓勵技術(shù)人員，合理利用先進的材料與工藝，解決企業(yè)在設(shè)備安全管理過程中存在的問題，充分發(fā)揮技術(shù)更新的優(yōu)勢，增強企業(yè)的市場競爭力，為后續(xù)機械電氣設(shè)備管理流程的開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。另外，技術(shù)人員在開展機械電氣設(shè)備故障檢修與保養(yǎng)工作時，應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)備運行規(guī)則和要求，做好機械電氣設(shè)備的清潔工作，保證機械電氣設(shè)備始終保持安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

4 結(jié)語

總而言之，科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，為工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了強有力的技術(shù)支持。隨著工業(yè)生產(chǎn)對機械電氣設(shè)備需求量的持續(xù)增大，企業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量也隨之大幅度提升。所以，企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中，必須積極探索和研究機械電氣設(shè)備管理維修過程中故障診斷與技術(shù)創(chuàng)新的途徑，運用先進的數(shù)據(jù)模型分析技術(shù)提高機械電氣設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確性，制定科學(xué)合理的機械電氣設(shè)備故障維修方案，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。