機(jī)械故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

摘 要：伴隨著機(jī)械產(chǎn)業(yè)的持續(xù)前進(jìn)，對(duì)辨析事故的水平要求也越來(lái)越高，最近這二十年以來(lái)，我國(guó)以及國(guó)際上辨析事故的手段都有很大的進(jìn)步，文章對(duì)機(jī)械事故的辨析技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r展開了具體的講述，同時(shí)對(duì)其前進(jìn)方向展開了預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：故障診斷；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

引言

從20世紀(jì)60-70年代開始，對(duì)機(jī)械事故的判斷技術(shù)作為一項(xiàng)新流行的學(xué)科，開始了快速的發(fā)展，在判斷中運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行協(xié)助，使對(duì)機(jī)械事故的判斷技術(shù)發(fā)展到了智能化的水準(zhǔn)。當(dāng)下，在工業(yè)制造企業(yè)中機(jī)械事故的判斷技術(shù)發(fā)揮著越來(lái)越關(guān)鍵的影響，在制造過(guò)程中完全證實(shí)了拓展事故判斷和狀況推測(cè)手段的探索是必然的。

我國(guó)對(duì)機(jī)械事故判斷的技術(shù)在思想上是很接近于發(fā)達(dá)國(guó)家的，但是在實(shí)際操作中的步驟實(shí)施距離發(fā)達(dá)國(guó)家還是有一定距離的。在國(guó)內(nèi)，對(duì)事故判斷理論上的探索和實(shí)際生產(chǎn)沒(méi)有緊密的連接起來(lái)，研究的工作者大多只會(huì)在理論上進(jìn)行探索，沒(méi)有實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，研究出的結(jié)果往往和真實(shí)的生產(chǎn)大相徑庭，一般都是在高校與研究院所作為起始點(diǎn)，接著滲入到各個(gè)行業(yè)中。國(guó)外對(duì)機(jī)械事故判斷技術(shù)的研究是通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作中發(fā)生的問(wèn)題反應(yīng)到研究所，對(duì)癥下藥。

在過(guò)去20年的發(fā)展中，中國(guó)自行研究的事故判斷體系一部分已經(jīng)很老練，被很多的工業(yè)廠商大范圍投入使用。不過(guò)很多新型的理論與實(shí)踐的運(yùn)用，讓事故判斷方法發(fā)展也越來(lái)越迅速，慢慢的做到及時(shí)、快捷與精準(zhǔn)。

1 故障診斷的含義及其現(xiàn)狀

事故判斷方法是有明白與掌控設(shè)施正常運(yùn)行時(shí)的情況，從而了解整個(gè)設(shè)施或者部分設(shè)施是否是正常運(yùn)行，這樣就能夠第一時(shí)間找出事故的原因，了解其發(fā)展的情況的手段，這種手段能夠防止事故的出現(xiàn)，盡最大的可能增加機(jī)械的運(yùn)行速度。

1.1 設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究?jī)?nèi)容

故障診斷技術(shù)主要包括以下三個(gè)基本環(huán)節(jié)：

（1）特征信號(hào)的采集：這一過(guò)程屬于準(zhǔn)備階段，主要用一些儀器測(cè)取被測(cè)儀器的有關(guān)特征值，如速度、溫度、噪聲、壓力、流量等。

對(duì)于信號(hào)的搜集大多使用傳感設(shè)備，對(duì)這一步驟的探索主要是研究搜集信號(hào)的方法，其宗旨是在任何情況下都能夠取得可信賴、平穩(wěn)的特征信號(hào)。我國(guó)傳感設(shè)備的種類主要有：電渦流傳感設(shè)備、速度以及加速度傳感設(shè)備、溫度傳感設(shè)備等；新研制出的傳感方法主要有聲發(fā)射、激光、纖維等。

（2）信號(hào)的提取與處理：從采集到的信號(hào)中提取與設(shè)備故障有關(guān)的特征信息，與正常信息值進(jìn)行對(duì)比，這一步就可稱之為狀態(tài)檢測(cè)。目前，小波分析在這方面得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸承故障診斷中。基于相空間重構(gòu)的GMDH數(shù)據(jù)處理方法也剛剛開始研究，此方法對(duì)處理一些復(fù)雜機(jī)械的非線性振動(dòng)，從而進(jìn)一步預(yù)測(cè)故障的發(fā)展趨勢(shì)非常有效。

（3）診斷事故類型：將第二步中得到的結(jié)果使用以往的經(jīng)驗(yàn)和理論，對(duì)設(shè)施的情況開展辨別，從而得出整修策略。這一項(xiàng)最主要的是探索體系因數(shù)辨別和判斷中使用的方法，研究傳感設(shè)備改進(jìn)配置問(wèn)題，研究在事故判斷中如何使用信息融合方法、模糊判斷、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波改換、專家體系等。

1.2 故障診斷技術(shù)的發(fā)展歷程

故障診斷技術(shù)大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：

（1）事后維修階段：（2）預(yù)防維修階段：（3）預(yù)知維修階段。現(xiàn)在基本處于預(yù)知維修階段，預(yù)知維修的關(guān)鍵在于對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)或周期檢測(cè)，提取特征信號(hào)，通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析來(lái)預(yù)測(cè)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。

1.3 故障診斷的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)檢測(cè)診斷技術(shù)的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：

（1）傳感方法探討：傳感方法是對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況的儀表方法的研究。我國(guó)逐漸開發(fā)了多種不同類型不同功能的傳感器，比如：屯渦流式、速度式、加速度式與溫度式的傳感器等；現(xiàn)在研究出的技術(shù)種類有：聲發(fā)射、光纖與激光等。

（2）關(guān)于信號(hào)分析與處理技術(shù)的研究：從傳統(tǒng)的譜分析時(shí)序分析和時(shí)域分析，開始引入了一些先進(jìn)的信號(hào)分析手段，如快速傅立葉變換，Wigner譜分析和小波變換等。這類新方法的引入彌補(bǔ)了傳統(tǒng)分析方法的不足。

（3）經(jīng)過(guò)專家與智能系統(tǒng)的分析：對(duì)這一類型的研究目前是事故判斷技術(shù)發(fā)展重要的地方，現(xiàn)在已經(jīng)有日常機(jī)械事故判斷體系，不過(guò)對(duì)這方面的技術(shù)研究并沒(méi)有滿足人們的要求。

（4）關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究：比如旋轉(zhuǎn)機(jī)械神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類系統(tǒng)等的研究已經(jīng)取得了應(yīng)用，取得了滿意的效果。

（5）對(duì)于判斷體系的開拓和探索：從對(duì)簡(jiǎn)單設(shè)備的巡視檢查到上下機(jī)型的設(shè)備，直到以網(wǎng)絡(luò)為根本的布局式體系的構(gòu)造日益龐雜，速度也是越來(lái)越快了。

（6）專門化與便攜式診斷儀器和設(shè)備的研制與開發(fā)。

現(xiàn)在，中國(guó)的電力與化工等部分行業(yè)的事故判斷體系較為完善，在工業(yè)中運(yùn)用廣泛。

2 發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)機(jī)械裝置事故的判斷手段要和當(dāng)下走在最前端的科學(xué)技術(shù)所結(jié)合，是其前進(jìn)發(fā)展趨勢(shì)。現(xiàn)代事故判斷方法的前進(jìn)方向是判斷思想、判斷模式的多樣化，傳感設(shè)備的準(zhǔn)確化、多樣性，判斷方法的智能化，主要體現(xiàn)在以下五個(gè)方面：

（1）和現(xiàn)代含科技成分最多的技術(shù)特別是激光檢測(cè)手段的結(jié)合。最近幾年以來(lái)，激光手段的運(yùn)用開始從醫(yī)療、軍事、設(shè)備制作等方面前進(jìn)到探測(cè)以及裝備事故判斷中，同時(shí)在旋轉(zhuǎn)設(shè)備中已經(jīng)有所成果。

（2）與最新信號(hào)處理方法相融合。隨著新的信號(hào)處理方法在設(shè)各故障診斷領(lǐng)域中的應(yīng)用，傳統(tǒng)的基于快速弗利葉變換的信號(hào)分析技術(shù)有了新的突破性進(jìn)展。

（3）與非線性原理和方法的融合。機(jī)械設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)，其行為往往表現(xiàn)為非線性特征。如旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子在不平衡外力的作用下表現(xiàn)出的非線性振動(dòng)。隨著混沌與分型幾何方法的日趨完善，這類問(wèn)題必將得到進(jìn)一步解決。

（4）將多元傳感方式融入其中。智能型生產(chǎn)規(guī)定機(jī)器必須有整體，各個(gè)角度的檢測(cè)與保養(yǎng)，這樣能夠?qū)C(jī)器的日常運(yùn)行情況有個(gè)整體的掌握。所以，對(duì)機(jī)器事故判斷的過(guò)程中，能夠使用幾個(gè)傳感器同一時(shí)間對(duì)機(jī)器每個(gè)部位進(jìn)行監(jiān)控，接著根據(jù)指定的方式分析得到的數(shù)據(jù)，例如人工式精神網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

（5）將現(xiàn)代化的技術(shù)融入其中。其中就包括了：專家機(jī)制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊式邏輯思維以及進(jìn)化算法等。現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)器事故判斷系統(tǒng)里有很廣泛的平臺(tái)，伴隨現(xiàn)代化技術(shù)的進(jìn)步。機(jī)器狀態(tài)的自動(dòng)化檢測(cè)與事故判斷是事故判斷系統(tǒng)的必然要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

中國(guó)的事故判斷系統(tǒng)想要達(dá)到世界先進(jìn)水平，就應(yīng)該注重對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的觀察，始終堅(jiān)持用找出問(wèn)題、分析解決、將理論結(jié)合實(shí)踐的方法來(lái)解決。