論機械設備的狀態(tài)故障與檢測方法

■王利群

論機械設備的狀態(tài)故障與檢測方法

■王利群

10.3969/j.issn.1671-489X.2012.35.113

作者：王利群，工程碩士，高級工程師，研究方向為機械加工、機械設備的管理與維修、工程設計與安裝、液壓傳動與氣動、礦山機械設備。

機械設備的故障診斷和檢測技術是在一定的工作環(huán)境之下，根據(jù)不同的機械設備在運行的過程中所發(fā)出的信息來判斷機械是否處于正常的工作狀態(tài)，并且能根據(jù)機械發(fā)生異常情況的部位和原因作出判斷，以便在最短的時間內及時去處理。

企業(yè)當中所使用的設備的狀態(tài)指的是設備具有的性能、精度及在生產等方面的技術狀態(tài)。設備是為了配合企業(yè)當中的一些工程項目、一些生產要求等配備的，所以設備的運行狀態(tài)的好壞會直接決定企業(yè)在生產過程中的價值。設備在使用的過程當中會受到工作條件和環(huán)境及生產性質等因素的影響，為了保證設備能有很好的運行狀態(tài)，及時解決在運行過程中出現(xiàn)的故障和問題，就應該對設備進行檢測和診斷，從而保證設備更加良好地運行。

1 機械設備技術狀態(tài)管理的重要作用

企業(yè)應當設置專門的人員去對設備進行日常的檢查和維修，以及對于設備的檢測和診斷活動，及時去判斷設備在精度、效率及在性能上面的變化，并且及時分析，一旦發(fā)現(xiàn)問題，應當在最短的時間內去進行維修，采取相應的方式去保證設備能夠正常良好地運行。

設備技術的狀態(tài)直接決定企業(yè)的生產活動是否能夠正常的運行，所以，設備技術的狀態(tài)管理就是要控制設備的狀態(tài)，并且對其進行檢查和診斷，盡早采取預防措施，排除設備中出現(xiàn)的隱患，降低設備出現(xiàn)的故障率，從而提高企業(yè)的效率和經(jīng)濟收益。

2 機械設備的狀態(tài)故障分析

通常機械設備在使用的過程中有三種技術狀態(tài)，分別是：1）比較完好的技術狀態(tài)，這種狀態(tài)就是設備處于非常正?？捎玫臓顟B(tài)；2）故障狀態(tài)，處于這種狀態(tài)時，設備就喪失了其主要的性能；3）設備出現(xiàn)一些異常情況，有一些缺陷出現(xiàn)，但是還沒有出現(xiàn)故障的狀態(tài)，這種狀態(tài)是處于第一種狀態(tài)和第二種狀態(tài)之間的，有時候又稱為故障前狀態(tài)。為了使設備劣化的過程能夠延緩，減少一些故障的發(fā)生，使設備能夠處于很好的運行狀態(tài)，不僅需要一些技術非常熟練的技術工人去保證設備能夠被合理地使用，同時需要對設備進行維護和清掃，定期檢查，更換一些比較舊的零件，去進行檢測和診斷等工作。除此之外，還要嚴格按照規(guī)章制度去進行執(zhí)行和管理，做好定期的檢查和維修的記錄，以便更好地積累原始數(shù)據(jù)。還要進行分析和統(tǒng)計，去探索故障的發(fā)生規(guī)律，從而更好地去控制故障的發(fā)生，使設備保持良好的運行狀態(tài)。

機械的狀態(tài)故障主要有以下幾個特性。

1）存在潛在性。因為機械設備在使用的過程中會受到各種損傷，這些損傷就會使一些小部件在參數(shù)結構上面發(fā)生一些變化，當這些變化超過部件結構的允許值的時候，機械就會存在潛在的故障，所以工作人員一定要在日常工作當中不斷地對這些小部件去進行維護和清潔，把這種隱患消除，使?jié)撛诘墓收系玫揭欢ǖ目刂疲@樣就會延長機械的使用壽命。

2）機械設備故障存在漸發(fā)性。由于設備發(fā)生磨損和老化等與時間的關系是非常密切的，所以引起機械的故障也和時間密不可分，機械的損傷是逐步產生的，零部件的結構參數(shù)也發(fā)生緩慢的變化。機械使用的時間越長，發(fā)生老化和機械設備故障的可能性就會越大。所以對于故障的漸發(fā)性一定要注意和預防。

3）耗損性。機械發(fā)生老化和疲勞是隨著能量和質量而不斷地變化的，隨著使用時間的增加，盡管局部故障的排除會恢復機械設備的性能，但是機械設備的故障率是在不斷提升的。

4）多樣性。因為機械設備在使用的過程中，會受到老化和磨損、腐蝕等的作用，所以一個零部件可能存在很多的故障原因和模式，比如軸承的彎曲和疲勞斷裂等。這些故障不僅在故障機理及表現(xiàn)形式上面有很大的不同，并且影響程度也是不同的，表現(xiàn)出多樣性。

5）模糊性。機械設備由于在使用的過程中會受到環(huán)境等條件的影響，使得其損傷的程度和參數(shù)的變化都會有一定的隨機性，而且由于設備的制造材料也有一定的影響，同一機械設備在不同的環(huán)境下使用，其參數(shù)變化和產生故障發(fā)生的標準也會不同，所以就會使設備的故障發(fā)生具有一定的模糊性。

3 機械設備故障檢測及診斷技術

隨著現(xiàn)代科學技術水平的飛快發(fā)展，機械設備也是越來越復雜，機械設備的自動化水平也逐漸提高，所以就要做好對于設備故障的檢測，對故障產生的原因進行診斷，找出設備出現(xiàn)故障的原因，使之能夠更加安全地進行工作和生產。

對于機械設備的狀態(tài)檢測過程主要有兩點：第一就是對于設備的運行狀態(tài)進行很好的檢測，第二就是在一些特殊情況發(fā)生之后要對機械設備的故障進行分析和診斷。

對于故障檢測的方法主要有兩種。

1）基于系統(tǒng)數(shù)學模型的故障診斷檢測方法。這種診斷檢測方法是通過使用觀測器來對系統(tǒng)的輸出進行估計，再讓這個估計與實際的輸出的值進行比較，從而獲取故障的信息。這種方法能夠很好地控制系統(tǒng)密切地結合，是監(jiān)控和系統(tǒng)修復的重要的前提。這種方法是通過現(xiàn)代的控制理論以及現(xiàn)代化的方法作為指導的，然后在數(shù)學模型的基礎上進行診斷和檢測。

2）基于非模型的故障診斷檢測方法。

①基于故障診斷專家的系統(tǒng)診斷檢測方法。專家系統(tǒng)是在最近幾年非常顯著的成就系統(tǒng)之一，這種診斷檢測方法主要包括對于診斷知識和推理的方法以及對于不確定的推理和診斷知識的獲取方法等，隨著計算機和人工智能的不斷發(fā)展，這種方法已經(jīng)克服了對于模型的依賴性，是一種非常有效的機械設備故障檢測方法。

②故障模式識別的故障診斷檢測方法。這種方法主要是以技術為基礎，在故障模式特征量上面去進行提取的。這種方法主要分為離線分析以及在線分析這兩個階段，通過離線分析能夠確定出系統(tǒng)的狀態(tài)故障以及這種特征的向量描述的故障模式的向量，然后再形成故障基準模式集，并且能夠確定和識別出故障模式向量的函數(shù)，根據(jù)在診斷時所提取的故障的特征向量，再判別函數(shù)對故障去進行分離定位。

4 要做好機械設備的維護工作，降低設備發(fā)生故障的概率

首先應當加強對于設備的保養(yǎng)工作，管理人員要嚴格按照設備的使用說明來對設備進行管理和保養(yǎng)，并且要與技術人員做好溝通，從而延長設備的使用壽命，減少故障發(fā)生的次數(shù)和可能；

其次，要提高管理人員的操作水平，加強設備日常檢查的工作，管理人員一定要對機械設備的性能和原理有很好的了解，同時要對機械設備進行檢查，做好記錄，便于分析設備發(fā)生故障的原因；

第三，就是要提高機械維修的質量以及維修隊伍的素質，提高他們的責任心和技術水平。

5 總結

本文主要介紹了機械設備的狀態(tài)故障主要的特性，機械設備技術狀態(tài)管理的重要作用，以及主要的機械設備狀態(tài)故障的檢測和診斷技術。現(xiàn)在的機械設備正在朝著大型化、精密化、自動化等方向不斷地發(fā)展，其設備結構也越來越復雜，所以一定要做好對于機械設備的故障檢測，從而減少由于機械設備發(fā)生故障所造成的經(jīng)濟損失。

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