大型設備機組的使用壽命診斷系統研究

楊光

【摘 要】對某工業領域中大型設備機組的使用壽命診斷系統進行研究，能夠為大型設備機組的安全運行提供保障。本文首先分析了大型設備機組使用壽命診斷系統實現的理論基礎，然后給出了壽命診斷系統的設計方法，并對可能存在的問題進行了探討。為大型設備機組使用壽命診斷系統的設計提供了準確依據。

【關鍵詞】大型設備機組；壽命；診斷

0 引言

大型設備機組是某工業領域中的核心設備，一旦發生故障，將會引起重要的安全隱患，甚至造成巨大的經濟損失，因此，對某工業領域中大型設備機組運行的穩定性要求也越來越高。但是，某工業領域中大型設備機組的運行條件比較復雜，且大型設備機組中的組成單元數量眾多，如此復雜的大型設備機組在長期連續運行的過程中會逐漸老化，剩余壽命大幅降低，難以保障大型設備機組的運行安全。如果對大型設備機組中的組成單元進行盲目的維修與更換，將會無助于排除安全隱患，甚至造成巨大的浪費。因此，研究大型設備機組的使用壽命診斷系統對于保證大型設備機組的安全運行具有重要的應用價值。同時，大型設備機組中的組成單元具有結構復雜、價格昂貴、采購周期長等特點，因此，某工業中需要提前進行采購備件以保證大型設備機組的穩定運行。所以，對大型設備機組的使用壽命診斷系統進行研究又能夠為備件采購計劃的制定提供準確的依據。由于大型設備機組的使用壽命診斷系統有著如此重要的作用，因此，該課題擁有廣闊的發展前景，受到了越來越多的關注。

本文針對某工業領域中大型設備機組的使用壽命診斷系統的設計方法進行了分析，從而為大型設備機組的使用壽命診斷系統的設計提供了理論基礎。

1 大型設備機組的使用壽命診斷系統的實現方法

1.1 大型設備機組的使用壽命診斷系統的理論基礎

在大型設備機組中，由于機器都是高速運轉的設備，因此，可以需要引入連續損傷這一概念。利用連續損傷這一概念能夠對機器在連續尺度不斷退化的特征進行準確描述，因此，要對機器的機械損傷程度進行準確計算，從而估計出機器的剩余壽命。機器在連續長時間的高速運轉的作用下，其內部的材料就會發生損傷，若出現微裂紋或者微空洞等，這些損傷基本都是連續分布的，因此，由損傷引起的材料和結構的性能減退程度能用損傷變量進行描述，損傷變量都是具有物理特性的變量，主要包括標量、矢量以及常量等，因此能夠進行直接測量。由于機器中的金屬疲勞都是各項同性的，因此，損傷程度可以表示為彈性模量的降低。在擁有相同應變疲勞的情況下，大型設備機組中組成單元的金屬材料的連續損傷能夠用下述公式進行計算：

根據上面闡述的方法，通過建立大型設備機組的組成單元材料損傷模型，能夠為大型設備機組的使用壽命進行計算，從而為大型設備機組使用壽命的診斷系統設計提供準確的理論基礎。

1.2 大型設備機組使用壽命系統的設計

系統主要包括數據采集模塊、數據處理模塊和壽命診斷模塊這三部分構成。具體如下：

（1）運行數據采集模塊的設計方法。數據采集模塊在設計的過程中需要重復考慮大型設備機組運行數據的采集方法、采集周期和采集精度。運行數據主要包括α、β、r、L、Dr、rc、C2和r等參數數據。運行數據采集的方法主要有以下兩種形式：①通過運行監控系統采集；②通過便捷式現場的數據采集設備進行采集。

（2）運行數據處理模塊的設計方法。運行數據處理模塊需要具備以下功能：①對采集到的運行數據進行濾波、模數轉換等預處理，以消除干擾因素，得到準確的運行數據；②對處理過的運行數據進行特征提取，提取機械材料參數在運行過程中的特征；③對提取到的特征進行分類，確定機器材料參數的變化情況，以確定機器的運行狀況。

（3）壽命診斷模塊的設計方法。故障診斷能夠對大型設備機組的各種運行狀態下的特征參數數據進行分析和狀態識別分類，從而根據大型設備機組中組件的狀態變化，確定其剩余的使用壽命，對剩余壽命進行準確估計，并由此提出相應的應對措施。壽命診斷模塊中的核心是專家分析系統和專家知識庫等。

2 需要考慮的事項

（1）需要建立獨立的大型設備機組使用壽命的診斷系統。由于大型設備機中機器的作用極為重要，因此需要對其壽命進行準確估計。獨立的壽命診斷系統可以重復利用大型設備機組運行監測系統中的數據，因此減少了硬件投入和現場的施工量。對新投入或者已完成的運行系統來說尤為適合。

（2）在進行大型設備機組運行狀態參數測量的過程中需要進行如下考慮：①能夠準確反映機器運行狀態的典型數據點；②與大型設備機組中運行監測系統中的測量點相配合，可以取長補短，既要考慮科學性又要考慮安全性；③新增加的測量點需要充分考慮大型設備機組的運行環境和安裝工藝，以及安裝后對大型設備機組的運行可能產生的影響。

（3）運行參數可以利用以下兩種方法進行采集：①直接通過布線進行系統參數采集；②在現場利用便捷式數據采集設備進行參數采集，然后輸入到壽命診斷系統。

3 結束語

對某工業中的大型設備機組使用壽命診斷系統的設計方法開展研究，具有重要的現實意義和應用價值。實現大型設備機組使用壽命的準確估計，能夠減低運行成本，并為大型設備機組的運行安全提供重要保障。本文首先詳細闡述了大型設備機組使用壽命診斷系統實現的理論基礎，并給出了具體的設計方法，最后對設計過程中的注意事項進行了探討，為大型設備使用壽命診斷系統的設計提供了可借鑒的方向。

【參考文獻】

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[責任編輯：湯靜]