工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的研究

曾祥龍

（黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 　齊齊哈爾　161000）

工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的研究

曾祥龍

（黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾161000）

【摘要】工程機(jī)械作業(yè)多在露天條件下，工作環(huán)境惡劣，工作強(qiáng)度大，因此故障率較高。一旦工程機(jī)械出現(xiàn)了故障，將會嚴(yán)重影響工程進(jìn)度，影響工程經(jīng)濟(jì)效率，甚至釀成生產(chǎn)安全事故。隨著科技的進(jìn)步，出現(xiàn)了工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是利用傳感器技術(shù)和微機(jī)處理技術(shù)，對工程機(jī)械運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，憑借數(shù)據(jù)庫建立的專家分析系統(tǒng)，對特性參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，能夠提早發(fā)現(xiàn)故障隱患起到最大程度預(yù)防故障產(chǎn)生的作用，同時一旦故障產(chǎn)生依靠狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)能夠為維修技術(shù)人員提供快速診斷依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】工程機(jī)械；監(jiān)測；故障診斷

隨著工程機(jī)械電子控制化程度的加深，給工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷帶來了必要性。工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是利用傳感器技術(shù)和微機(jī)處理技術(shù)，對工程機(jī)械運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，憑借數(shù)據(jù)庫建立的專家分析系統(tǒng)，對特性參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，能夠提早發(fā)現(xiàn)故障隱患起到最大程度預(yù)防故障產(chǎn)生的作用，同時一旦故障產(chǎn)生，依靠狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)能夠為維修技術(shù)人員提供快速診斷依據(jù)。

1　工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

自80年代開始，國內(nèi)開始設(shè)備監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的研究。經(jīng)過幾十年的研究和應(yīng)用推廣，現(xiàn)在設(shè)備監(jiān)測與診斷系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行業(yè)中。主要應(yīng)用的技術(shù)有兩個階段，第一個階段是傳感器與信號分析處理階段。傳感器技術(shù)是依靠光敏、熱敏、霍爾效應(yīng)、電磁感應(yīng)、聲吶等原理，利用傳感器反映設(shè)備的工作狀態(tài)參數(shù)的技術(shù)。信號分析與處理技術(shù)是依靠微機(jī)，利用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行采集信號對比分析的技術(shù)。第二個階段是人工智能和專家系統(tǒng)的應(yīng)用，是指利用計算機(jī)實(shí)現(xiàn)一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能系統(tǒng)，現(xiàn)在的故障診斷系統(tǒng)已經(jīng)朝向遠(yuǎn)程控制的趨勢的發(fā)展，相關(guān)研究還處于試驗階段，技術(shù)不是非常成熟。

2　工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)

2.1工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的作用

工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)能夠確定工程機(jī)械的運(yùn)行狀況，監(jiān)測故障產(chǎn)生的部位，分析故障原因和推薦維修方案。工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)是維修技術(shù)人員進(jìn)行快速診斷維修的有力工具，此外能夠及時、正確地對各種異常狀態(tài)或故障做出診斷，預(yù)防或消除故障，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，安全性和有效性，以期把故障損失降低到最低水平。

2.2工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的原理

工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)涉及到力學(xué)、電學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)等多門學(xué)科，核心是傳感器技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)。工程機(jī)械故障在運(yùn)行中可以通過狀態(tài)信號來預(yù)判或者顯示。通過監(jiān)測轉(zhuǎn)速、溫度、聲音、震動、尾氣成份濃度等工作狀態(tài)信號，將其與數(shù)據(jù)庫對比，能夠?qū)崿F(xiàn)有效排除工程機(jī)械故障或?qū)⒐收舷麥缭诎l(fā)生的初期，延長工程機(jī)械的使用壽命。系統(tǒng)原理及工作流程見圖所示，針對傳感器和各監(jiān)測電路的采集信號，要首先經(jīng)過信號處理，將模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，并進(jìn)行必要的濾波整流或者信號放大。計算機(jī)將經(jīng)過處理后的信號與數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，并按照數(shù)據(jù)比照結(jié)果進(jìn)行故障種類判斷，并根據(jù)采集信號分類進(jìn)行故障部位確定，點(diǎn)亮報警燈，并輸出故障信息。故障信息包括故障產(chǎn)生的部位、故障原因、推薦維修方案。

3　工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)與當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的融合是工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的未來發(fā)展方向。總體來說，有以下幾個發(fā)展趨勢：

1)工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)與當(dāng)前最新的激光測試技術(shù)相融合。激光測試技術(shù)作為一種高科技技術(shù)手段能夠精密化檢測。

2)工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)與當(dāng)前最新的光纖傳導(dǎo)技術(shù)相融合。工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)一旦應(yīng)用光纖傳導(dǎo)技術(shù)，憑借其信號傳導(dǎo)速度快、信息量大的特點(diǎn)，其系統(tǒng)運(yùn)行速度和反映能力將會大大提高。

3)工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)與智能技術(shù)相融合。智能技術(shù)包括模糊邏輯理論技術(shù)、混沌理論技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，能夠更好的實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測診斷的科技性。

4)工程機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)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， 其行為往往表現(xiàn)為非線性特征。如旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)于在不平衡外力的作用下表現(xiàn)出的非線性振動。隨著混沌與分型幾何方法的日趨完善，這類問題必將得到進(jìn)一步解決。

4　結(jié)束語

工程機(jī)械故障診斷系統(tǒng)，能夠?qū)鹘y(tǒng)的故障出現(xiàn)以后的維修轉(zhuǎn)換到故障預(yù)報維修，以主動維修的方式有效排除工程機(jī)械故障或?qū)⒐收舷麥缭诎l(fā)生的初期，延長工程機(jī)械的使用壽命。這門技術(shù)還處于發(fā)展初期階段，其功能，由其是遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)的功能還有待于研究完善。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐曉光，喻道遠(yuǎn)，饒運(yùn)清，郭偉，李培根.工程機(jī)械的智能化趨勢與發(fā)展對策[J].工程機(jī)械,2002年06期.

[2]王世明，楊為民，李天石，賈鴻社.國外工程機(jī)械新技術(shù)新結(jié)構(gòu)和發(fā)展趨勢[J].工程機(jī)械,2004年01期 .

[3]袁海英，陳光，謝永樂.故障診斷中基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特征提取方法研究[J].儀器儀表學(xué)報.2007年01期.

[4]謝寶義.工程機(jī)械狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)[J].計量與測試技術(shù),2002年04期 .

[5]周汝勝，焦宗夏,王少萍.液壓系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].機(jī)械工程學(xué)報,2006年09期.

【作者簡介】

曾祥龍（1982-），男，漢，甘肅民勤，本科，講師，研究方向：工程機(jī)械。