機電設備故障診斷技術

張衍彬

摘 要：機電設備的出現，不僅實現了勞動力的解放，而且還能夠代替人們高質高效地完成多項作業。由此可見，機電設備走向智能化的發展趨勢必將成為必然。識別機電設備運行狀態的科學技術，對預防事故、保證設備和人身安全有著重要的作用。通過對機電設備故障診斷的現狀分析，舉例介紹了振動監測技術、噪音檢測法、紅外線檢測法和射線掃描檢測，通過這些檢測手段和所檢測的信息特征分析，有效地判斷系統的工作狀態，以達到 設備效率和運行的可靠性。

關鍵詞：機電設備；故障診斷；診斷技術

1 引言

隨著社會經濟的快速發展，機電設備也得到了廣泛的應用。機電設備的出現，不僅實現了勞動力的解放，而且還能夠代替人們高質高效地完成多項作業，但是機電設備故障診斷發展比較為緩慢。機電設備故障診斷原因主要來自于設備的自動化和集成化，其發揮著預防事故、保障人身和設備安全、推動設備維修制度的改革、提高企業經濟效益的作用。通過對信息的采集和分析處理來判斷設備工作的狀態是否正常，如果發生故障則需要查明故障部位、性質、程度及其發展趨勢，以便于快速對機電設備故障進行維修，減少損失，提高經濟效益。

2 機電設備故障診斷技術的歷史和發展現狀

機電設備故障診斷技術的發展可以分成三個階段：機電設備故障診斷初級階段的經驗和專業知識總結的判斷階段；計算機信息處理及動態監測階段；機電設備故障診斷系統智能化轉化為監測、診斷、管理的快速發展階段。

現今機電設備的故障診斷技術仍然多數采用傳統的診斷方法，故障不可能是單獨零件出現故障，牽一發而動全身，整個機電設備可能都存在著故障問題，我國對故障的處理主要來自于以往的經驗分析和先進科學技術的應用管理，最終篩選出以下幾種常用的技術值得使用：振動監測技術、噪音檢測法、紅外線檢測法和射線掃描檢測法。在未來的發展趨勢里，這幾項技術依舊會得到推廣與使用，新的技術也會在科技的進步中被創造與發明。

3 機電設備故障診斷中常用的技術

3.1 振動監測技術

振動監測技術由傳感器、測量儀器、記錄儀器和分析儀器四部分組成，從測量參數上來說，振動測量參數有位移、速度、加速度，實際測量和時候應根據系統振動選戰合理地選定測量參數，這樣才能最直接的反應故障的嚴重性。振動監測技術從測量數度的角度來說，低頻時應測量位移，中頻時應測量速度，調頻時應測量加速度，整個測試的適用范圍頻率在10Hz～1000Hz的機械振動，測點選擇的時候對尺寸小的設備允許只測一點（一點三個方向），如果外形較大的設備則應該環繞機器外部，在具有代表性的分散點測量它在相互垂直的三個方向上的振動量值。關于這項技術的使用標準，我國嚴格按照國際通用的ISO-DR2372＼ISODR3945《轉速為600pm～1200rpm的機械振動判定標準》執行，但也在逐步制定有關行業振動檢測標準。

3.2 噪音檢測法

噪音檢測法主要有兩種：（1）簡易現場檢測，常用普通聲級計（噪聲劑量計）檢測設備的噪音，在檢測前估算出設備的尺寸，確定好位置后開始檢測，一般設備要選擇4個測試點，大型設備需要選擇6個測試點，測量高度上小型設備在三分之二處，大型設備在八分之一處，對于風機、壓縮機或者水泵這些設備可以參考日本JIS標準。（2）ISO近場測試法，需要在平面內畫出整個設備的包線絡線，也要了解到環境是一個自由場幾乎沒有反射，測量距離增加一倍噪音就會降低6dB，測量高度控制在設備的二分之一到三分之一間，沒測點的最大值與最小值的差低于5 dB，算出平均值即可，超過的話就要用能量平均的辦法來計算。

3.3 紅外線檢測法

紅外線檢測法是一種波長為760nm～0.3mm的電磁波，是一種看不見的光線，紅外線除具有可見光的一般特殊性外，還具有穿透某些物質或被某些物質吸收，反射的特點。紅外線檢測法利用了普朗克定律、下無立錐之地位移定理，屬于一種新興起的綜合性科學技術，有助于無損檢測，并不傷害機電設備本身，以不破壞被檢目標的使用性能為前提，應用被人類已知的物理和化學知識，對機電設備進行有效的檢測和測試，借以評價它們的有關性能。

3.4 射線掃描檢測

利用射線掃描檢測技術來判斷機電設備是否存在故障，是國外近十幾年發展起來的一項先進的檢測技術，但是在應用過程中，國外一般只提供技術上的支持與服務，對于技術本身的核心部分是保密的。直到20世紀末，我國長嶺煉油化工有限責任公司與石油大學合作，經過三年的研究，完成了射線掃描檢測的形制工作。射線掃描檢測技術是透過設備的厚度與密度及該設備對射線的吸收系數有關，設備在運行中是否存在故障，需要在掃描后得到掃描圖譜，并對掃描圖譜進行分析后確定。掃描檢測系統通常由硬件和軟件兩個部分組成，硬件包括了探測器、移動結構、射線源、射線掃描儀器和計算機，軟件包括數據信息采集和系統控制兩個部分，相比較于上面幾種檢測方法，射線掃描檢測法多用于醫學檢驗當中，不僅造福于人類，更是對社會的發展起到了積極的推動作用。

4 傳統檢測方法存在的問題

機電設備的故障診斷技術一直沿用著傳統的診斷方式，但隨著社會經濟的發展，機電設備診斷技術已經得到了廣泛的應用。但是我國的機電設備故障診斷技術仍然沒有形成一體化管理體系和成熟的診斷技術規范。現有的機電設備故障診斷主要是針對不同機電故障來進行單一的研究和分析，然而機電設備故障的診斷都是根據故障的類型來判斷和分析并最終確定診斷的，在實際的使用中很少能把真正的理論和方法得以運用，且沒有一個評價該理論和方法的標準。機電設備故障診斷的準確性也是急需解決的至關重要的問題，只有在提升故障診斷的準確率，才能縮短故障的維修時間，以減少損失，提高經濟效益。但提高故障診斷技術準確率的關鍵是要快速確定故障的特點，這是一個非常復雜的問題。機電設備的故障不可能是單獨零件出現故障，它總是牽一發而動全身，是比較多元化的，包括了電機的制造技術、材料、安裝、運行、維護等因素。電機故障一般能通過聲音來判斷震動大小從而發現異常，這及可能是安裝技術和材料的使用存在差異造成的。由于電機設備的內部零件的組成之間存在較大的差異，大大降低了判斷故障的準確性，導致設備正常運行時和發生故障時的運行沒有很明顯的區分，特別是故障初期更不明顯，設備能正常工作，當這種故障出現時我們就很難判斷是否有異常或是某個零件發生故障?，F在，國內外的機電設備故障診斷技術研究是一個開放性的課題，因此建立一套完整的故障診斷理體系以用于判斷機電設備故障已經成為這一門技術迫在眉睫的課題。

5 總結

機電設備在現代化工業中的地位越來越重要，機電設備的遠程監測和診斷系統已經成為全世界信息化高速發展和人類社會的信息化交流產物，關于機電設備故障的診斷技術也隨著需要提升，多種多樣的檢測技術有助于全方位的對設備進行故障檢測，能在一定程度上減少設備故障造成人員傷亡和經濟損失。在未來的發展道路上，機電設備故障的檢測對機電系統的安全性和可靠性尤為重要，需要大力倡導與發展。

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