機械設備狀態檢測與故障診斷技術分析

岑立德

摘要：機械設備是工程施工的重要物質保障，因而工程施工過程中必須加大對機械設備的狀態檢測與故障診斷，從而及時對潛存著故障隱患的機械設備進行維修。本文就機械設備狀態檢測與故障診斷技術進行了分析，指出正確的檢測與診斷技術在機械設備的維護過程中發揮著巨大的功效，希望更多相關人員強化對該方面知識的理解與實際應用。

關鍵詞：機械設備；狀態檢測；故障診斷

前言：

工程機械狀態檢測與故障診斷技術是一門綜合研究設備運行狀態各種情形的學問，設備檢測人員可以根據設備在運動狀態下運行狀態、發出的聲音等綜合判定該設備是否正常，以做到早發現早解決，避免在機械設備的故障完全癱瘓不能工作時才進行維修的狀況的發生。早期發現便及時維修可以在降低維修成本的同時保證機械設備的正常運作，不會對工業生產帶來巨大的損失。現有的機械狀態檢測與故障診斷技術是通過對機械設備的震動情況、噪音以及溫度等不同的特征參數進行檢測，通過將檢測出的數據與機械正常水平下的具體數值做比對，從而來斷定該設備的正常與否，而若發現設備的工作狀態不正常便利用相關的故障診斷技術對設備發生故障的具體原因進行判斷，從而為維修提供明確的方向與方案。

一、機械設備狀態檢測與故障診斷技術發展現狀

我國針對于機械設備狀態檢測與診斷技術的相關研究可以追溯到上世界八十年代初期，在積極引進國外先進理論與技術的基礎上，國內的相關理論與實踐也取得了較大收獲。從實踐應用的反饋效果看可知我國國內的機械設備狀態檢測診斷技術主要有如下四點：

（一）傳感技術

傳感技術是通過從自然信號源中獲取相關信息并對其進行處理的技術，其主要涉及傳感器、信息處理和識別的規劃設計、測試、應用于評價等改進活動。傳感技術在機械設備檢測中的應用主要是通過提取設備運轉中發出的相關信息并對這些信息資源進行處理，從而對設備的運作狀態進行綜合評價，其能夠較為精確的傳達出設備的相關參數，從而為后期的維修提供了重要的參考依據，故而其在狀態檢測與故障診斷中處于領先水平。目前我國市場上傳感器的種類越來越多，而光導纖維等先進的傳感技術也逐漸引進并作用于相關設備檢測中。如圖一所示，綜合反應了其作用于具體的機械設備檢測與診斷中的工作狀況。

圖一 診斷技術三階段

（二）信號分析與處理技術

信號按期性質分有確定信號與隨機信號，而按信號自變量的取值可分為連續時間信號與離散時間信號，根據自相關函數反應兩個信號在時移中的相關性，來檢測設備中的微弱信號，從而可以較為明確的指出設備具體的運作情況。

（三）神經網絡

神經網絡也是利用函數將兩個節點之間進行連接從而獲取信號的加權值，通過運行狀態下發出的信號的處理從而判定設備的健康狀況。該技術應用于機械設備的診斷中可以大大提高診斷效率，是非常有發展前景的檢測與診斷技術之一。

（四）人工智能與專家系統

人工智能與專家系統綜合利用了博弈、推理、歸結演繹、模糊推理等相關知識，應用于故障診斷系統大大精簡了檢測人員的工作量，目前其已成為機械設備故障診斷中最為主要的技術之一。

二、機械設備檢測與故障診斷技術

（一）震動監測診斷技術

1.對診斷對象進行機理分析

震動監測診斷技術要求首先要對設備的運行狀態、各個構件的銜接狀態等均作出詳細的分析，從而根據機械故障時發出的振動的具體特征來對機械可能存在的故障進行診斷并及時排除。

2.強化對可能存在異常振動的部位的詳細檢測

利用振動檢測診斷技術對重點部位設置成重點監測點，通過將監測點反饋回來的數據進行詳細的分析以更能精確的判斷出機械是否處于健康運行狀態下。

3.對明確的故障進行診斷

故障診斷是依據監測點的各種參數對機械設備的故障部位、程度進行分析，從而在明確的判斷下采取有針對性的修復技術。

（二）機械性能測試技術

1.對發動機的功率進行測試

在對機械設備的是否處于正常運行狀態進行判斷后還需要根據相關的反饋數據對機械進行維修保養，首先便需要對機械的發動機的功率進行檢測。檢測人員可以利用無外載加速測試儀對人力無法及時判定的故障進行再次檢測以確保及時將機械中潛藏的故障找出來從而進行維護。

2.對機械的液壓系統的功率進行測試

機械設備中發生故障頻率較大的部位主要有液壓系統故障，如果不及時對其進行檢測，一旦機械設備在此方面發生故障將會對整個機械設備的正常運行造成極大的影響。在對液壓系統進行檢測時主要是綜合分析壓力傳感器反饋出來的壓力沖信息，而這些數據經過計算機的匯總與存儲，最后計算機將數據與正常的參數進行比較從而最終明確液壓系統的運作狀況。

（三）油樣分析

油樣分析的實際運作中主要采用的是鐵譜與光譜兩種分析方法，其中光譜分析是通過分析磨損物的數量來對故障進行檢測，而鐵譜分析則既可以通過分析磨損物數量又可以分析磨損物的形態，兩種方法綜合比較后可知鐵譜分析較之光譜分析更為精確。油樣分析主要通過判斷機油中的金屬成分來確定機械設備的故障具體發生部位，以促使工作人員可以及時進行維修。

三、現代檢測診斷技術

（一）計算機輔助檢測診斷技術

計算機輔助檢測技術是利用計算機相關軟件對設備進行自動化的診斷，該項技術下系統需要掌握大量關于不同性質、型號、生產廠家等有關于機械設備方面的數據資料，從而能為計算機的自動化診斷提供數據參考。當然，系統中的數據并非是完美無缺的其也有可能存在無法對故障進行檢測與診斷的情況，而利用計算機輔助檢測診斷技術的一大優點是其能在無法正常檢測時及時將情況反映給技術人員。系統在對一臺機械設備進行故障的診斷與修復后會自動將相關資料存儲到每臺設備各自的數據庫中，從而為設備后期的檢測、診斷與維修提供有價值的參考數據。

（二）神經網絡診斷技術

新階段發展的神經網絡診斷技術是利用人腦結構而研制出的一種全新的人工神經網絡診斷方法，其實質是通過在系統中輸入相關的數據、質量來促使其實現自動化的診斷。該診斷技術下利用相關專家在處理某些機械設備的故障的范例來訓練人工神經網絡，其便能夠根據專家處理工作中的相關指示來完成類似故障的設備的維護。雖然其在故障的診斷與維護上取得了一些成就，其畢竟是在模仿人腦的運作機能而非真正的大腦，因而其缺乏人的主觀能動性不能向專家處理設備問題時那樣，對設備進行具體的研究與分析從而得出科學的診斷或維修結論，其目前只能應用于故障較為明確的設備的診斷與維護中。

（三）專家診斷系統

如圖二所示，機械設備檢測與故障診斷技術中專家診斷系統是一種利用現代的計算機技術綜合作用而研制出的人工智能系統，該系統通過對機械設備所發出的各種信號的檢測、對設備運行狀態的識別以實現對整個機械設備運行狀況的全面干預，從而強化對設備的檢測與故障的診斷。專家診斷系統較為全面的承襲了計算機輔助診斷系統的所有功能，還結合了人工神經網絡診斷技術的優勢，充分將機械設備診斷專家的經驗與檢測方法傳輸到計算機中，計算機通過對不同性質、不同型號的機械設備的故障信息進行收集與儲存從而逐漸形成了人工智能的計算機系統，因此其便能根據系統中固有的數據資料對機械設備進行檢測與故障診斷。

由圖二的專家診斷系統發揮作用的平面圖可以一目了然的看出，專家將在對機械設備的檢測與故障維修中總結出的各種知識、經驗、故障檢驗方法等輸入到計算機的知識獲取程序與知識庫中，而計算機根據一定的程序設計將知識獲取程序中的不同類型的知識進行匯總從而在知識庫中形成各自的知識體系，而系統在檢測與診斷過程中將知識庫的知識與計算機中原有的數據庫資料集中到推理機中，通過解釋程序的運作使各種知識、數據資料進行自動化的處理從而通過接口成功的作用到用戶即被檢測的機械設備上。整個流程便是專家診斷系統發揮作用的基本流程，是系統實現對機械設備檢測與故障診斷的核心內容。

專家

用

戶

圖二 專家診斷系統

總結：

隨著科學技術的發展作用于機械設備檢測與故障診斷中的技術會愈加多樣化，而強化機械設備運作狀態下的檢測更能為發現設備的具體故障做出明確的指導，通過對機械設備狀態檢測與故障診斷技術的綜合分析不難發現檢測與診斷技術的精準度在不斷的提升，為工程建設中合理的應用與維護機械設備提供了更為科學的指導，極大的保證工程的穩定發展。

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