機械設備故障診斷技術的現狀及趨勢

于雷 孟權

摘 要：隨著生產力的解放和科技水平的不斷提高，現代化工業生產過程中機械設備也得到越來越普遍的應用，其自動化水平越來越高，設備構造越來越精細化和復雜化。而機械設備故障診斷技術的發展和創新，不僅為現代化工業生產效率的提升奠定了良好的基礎，同時也確保了宏觀經濟的正常穩定運轉。所以必須進一步加大機械設備故障診斷技術研究的力度，才能發揮出其在社會經濟發展過程中的積極作用。本文主要是就機械設備故障診斷技術的發展現狀以及未來趨勢進行了研究和分析。

關鍵詞：機械設備；故障診斷；現狀；趨勢

前言

在機械故障診斷的操作中，通過機械信息識別其技術狀態是正常的，確定故障的性質和位置，找出故障原因，預報故障趨勢，并提出相應的技術對策。現代的機械設備正在迅速地向著精密化、高速化、自動化、系統化的方向發展，設備更加復雜，各個部件的聯系也越來越緊密，設備某部件的故障有可能會引起整個設備的損壞。機械設備發生故障不僅會造成巨大的經濟損失，而且會給人身安全帶來嚴重的后果。機械故障診斷受到廣大科研人員的關注和重視，隨著各個領域和技術的不斷發展，各種新技術、新理論不斷被應用于機械故障診斷中，并提出了一種新的診斷方法和理論。

1機械設備故障診斷技術的發展現狀

雖然相關部門已經逐步加大了智能故障診斷技術研究的力度，但是由于現階段這一技術的研究還處于探討和仿真試驗的階段，再加上仿真過程與現實情況存在的差距較大，因此，該技術的安全性與準確性還有待于進一步的提高。通過調查研究發現，目前存在于智能故障診斷技術研究與開發的過程中主要有以下幾個方面：（1）大部分機械故障信號分析融合是由不同的功能模塊，而功能模塊主要由機械和電氣系統之間實現聯系，再加上不同功能模塊所對應的故障信號表現也存在相應的差異，因此，對信號采集和處理技術的發展，出現了嚴重失衡現象，這不僅增加了故障信號融合提取和分析的難度，同時也增加了故障診斷的準確性。（2）故障診斷的決策效率相對較低。在這個階段的故障信號必須通過數據處理和決策推理兩個階段，最終將故障診斷結果，但由于當前故障信號的提取、處理、和工作時間相對較長，因此，導致護長體征無法與診斷決策實現實時的匹配，從而對診斷決策準確性的提升產生了一定程度的影響。（3）故障原因和特征對應關系不確定，因為不同的機械設備結構和相應的差異，增加綜合故障診斷決策的難度，因此，必須不斷調整，最終確定故障的特征和時間，故障診斷決策打下良好的基礎。

2機械設備故障診斷技術的發展趨勢

2.1不解體化

機械設備故障診斷技術將通過對可預埋在發動機內的傳感器的研究和開發，來進行不解體檢測的研究。美國、日本和其他國家取得了更先進的成果。通過嵌入發動機，他們嵌入了一個超薄傳感器，可以檢測發動機的溫度和主要部件的間隙，以診斷可能的故障。此外，發動機的轉速波動也是故障的重要指標，一些國家已研制出專門用于檢測該指標的光纖傳感器。

2.2高精度化

高精度化是指在處理信號技術的時候，通過一定的方法，來提高信號分析的信噪比。一般來講，高精度化可以從以下幾個方面來理解。（1）小波理論。比如：運動系統相對復雜的柴油機，其信號具有瞬態、突變且平穩性相對較差等特點。而高精度化則通過利用小波理論進行相關信號的分析和處理，從而達到促進信號分辨率的全面提升。（2）分形幾何。高精度化認為如果出現分形現象的話，那么分形維數則不一定是整數，而傳統的幾何方法則必須依靠整數維數進行相應的分析。而這也說明了高精度化在瞬態、突變、平穩性較差等信號分析以及處理上的優勢。（3）全息譜分析方法。這一方法大多應用于振動信號的分析與處理，其主要的工作原理是將幅、頻、相三者緊密結合在一起進行分析和處理，而傳統付氏譜則只關注幅與頻的分析和處理。所以，這一方法的應用不僅彌補了傳統付氏譜存在的不足與缺陷，同時也促進頻振動信號分析處理效率的有效提升。

2.3智能化

所謂智能化，是指一套能夠自動完成數據處理、分析、故障識別等一系列工作的開發型專家系統。機械設備故障診斷技術的智能化能夠大大減輕診斷工作量，也能夠大大提升機械設備故障診斷的效率和準確性。而要建立故障診斷專家系統，必須要對機械設備故障的形成機理進行細致的研究分析，讓系統的知識庫不斷充實完善起來，從而能夠擺脫制約專家系統發展的瓶頸，使其能夠更好、更有效地發揮作用。另外，機械設備故障診斷技術的智能化還需要把模糊神經網絡方法與專家系統相結合，讓模糊神經網絡具有自學習、自組織以及聯想等智能化功能，從而推動機械設備故障診斷系統的自我發展和完善。而機械設備故障診斷系統也逐漸從集中式發展為分布式，通過系統軟硬件生產設計的規范化、標準化、模塊化，來縮短機械設備故障診斷系統的開發周期，大大地提高其可靠性。

2.4網絡化

機械設備故障診斷技術在新世紀要取得長足的發展，網絡化是一個無法回避的重要方面。計算機技術和通信技術的飛速發展，使得網絡設備故障診斷技術成為可能。現在各種通信手段已經成為網絡連接，依靠網絡，可以有效地鏈接多個故障診斷系統，使彼此之間的信息共享＼資源共享，也有助于提高機械設備故障診斷的質量。此外另外，由故障診斷系統與數據采集系統組成的網絡也具有非常重要的作用，它能夠對機組實施有效地管理，對企業來說，這樣既能夠減少其設備投資，也能夠提高設備利用率，甚至還可以與企業的MIS系統相聯結，促進企業管理的一體化和現代化。

3結語

總之，機械設備故障發生的頻率隨著其設備復雜程度的日益提升而增加，因此，相關部門必須加大機械設備故障診斷決策與方法研究的力度，才能促進機械設備故障診斷效率有效提高。另外，隨著科學技術的不斷發展，智能控制技術在機械設備故障診斷技術中的應用也必將越來越廣泛，而這對于促進機械設備運行效率的提升具有積極的促進作用。

參考文獻

[1]鞠萍華.旋轉機械早期故障特征提取的時頻分析方法研究[D].重慶大學，2010.

[2]呂德衍.振動信號分析在乳化器故障診斷中的應用研究[D].杭州電子科技大學，2010.

（作者單位：1 可口可樂遼寧（北）飲料有限公司；

2 北方重工集團有限公司冶金裝備分公司）