淺談設(shè)備故障診斷技術(shù)

王豫江

（新疆五鑫銅業(yè)有限公司 阜康 831500）

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)正逐步向生產(chǎn)設(shè)備大型化、復(fù)雜化、高速化和自動化方向發(fā)展，在提高生產(chǎn)率、降低成本、節(jié)約能源、減少廢品率、保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面具有很大的優(yōu)勢。現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用一方面大大促進(jìn)了生產(chǎn)的發(fā)展;另一方面也潛伏著一個很大的危機(jī),即一旦發(fā)生故障所造成的直接和間接的損失將是十分嚴(yán)重的。機(jī)械設(shè)備故障診斷這門新技術(shù)的宗旨就是運(yùn)用當(dāng)代一切科技的新成就發(fā)現(xiàn)設(shè)備的隱患,以期對設(shè)備事故防患于未然。機(jī)械故障診斷技術(shù)對確保機(jī)械設(shè)備的安全、節(jié)約維修費(fèi)用均起到重要作用。因此,在生產(chǎn)中運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)備故障診斷技術(shù),可給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 機(jī)械設(shè)備診斷的含義

在設(shè)備運(yùn)行中或基本不拆卸全部設(shè)備的情況下，掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，判斷產(chǎn)生故障的部位和原因，并預(yù)測未來狀況的技術(shù)。是防止事故的有效措施，也是設(shè)備維修的重要依據(jù)。

2 應(yīng)用設(shè)備故障診斷技術(shù)的目的

采用設(shè)備故障診斷技術(shù)，至少可以達(dá)到以下目的：

（1）保證設(shè)備安全，防止突發(fā)事故；

（2）保證設(shè)備精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量；

（3）實(shí)施狀態(tài)維修，節(jié)約維修費(fèi)用；

（4）避免設(shè)備事故造成的環(huán)境污染；

（5）提高企業(yè)設(shè)備的現(xiàn)代化管理水平，給企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。

3 設(shè)備故障的概念

所謂設(shè)備故障，一般是指設(shè)備失去或降低其規(guī)定功能的事件或現(xiàn)象，表現(xiàn)為設(shè)備的某些零件失去原有的精度或性能，使設(shè)備不能正常運(yùn)行、技術(shù)性能降低，致使設(shè)備中斷生產(chǎn)或效率降低而影響生產(chǎn)。

設(shè)備在使用過程中，由于磨擦、外力、應(yīng)力及化學(xué)反應(yīng)的作用，零件總會逐漸磨損和腐蝕、斷裂導(dǎo)致因故障而停機(jī)。加強(qiáng)設(shè)備保養(yǎng)維修，及時掌握零件磨損情況，在零件進(jìn)入劇烈磨損階段前，進(jìn)行修理更換，就可防止故障停機(jī)所造成的經(jīng)濟(jì)損失。

事故也是一種故障，是側(cè)重安全與費(fèi)用上的考慮而建立的術(shù)語，通常是指設(shè)備失去了安全的狀態(tài)或設(shè)備受到非正常損壞等。

4 設(shè)備診斷的方法

4.1 按機(jī)械故障診斷方法的難易程度分

（1）簡易診斷法

這種方法主要指采用便攜式的簡易儀器,根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)或人的經(jīng)驗(yàn)分析,了解設(shè)備是否處于正常狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)異常則通過監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)一步了解其發(fā)展趨勢。這種方法的正常使用,得意于世界上許多大公司對便攜式設(shè)備的研究和生產(chǎn)。例如,便攜式測振儀、機(jī)器檢測器,油膜檢測器,小型測振儀、馬達(dá)檢測器,聲發(fā)射裂紋檢測器等。

（2）精密診斷法

這種方法指對已產(chǎn)生異常狀態(tài)的原因采用精密診斷儀器和各種分析手段,進(jìn)行綜合分析。通過精密診斷,不僅要確定故障是否的確存在,并且,當(dāng)存在故障時,還需診斷出它的位置,原因及程度及發(fā)展趨勢。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì),利用簡易診斷儀器可以解決設(shè)備運(yùn)行中50%的故障。由此可見,簡易診斷在設(shè)備管理與維修中的重要作用。

4.2 按測試手段分

（1）直接觀察法

即傳統(tǒng)的“聽、摸、看、聞”等方法,在一些情況下十分有效。但因其主要依靠人的感覺和經(jīng)驗(yàn)。故有較大的局限性。但隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,新的高科技產(chǎn)品(如紅外點(diǎn)溫儀、光纖內(nèi)窺鏡等)的問世延長了的感觀器官,從而使這種方法又成為一種有效的診斷方法。

（2）振動噪聲法

機(jī)械設(shè)備在動態(tài)下(正常狀態(tài)或異常狀態(tài))都會產(chǎn)生振動和噪聲。進(jìn)一步的研究表明：振動的強(qiáng)弱及其包含的主要頻率成份和故障類型、部位和原因等有著密切的聯(lián)系。一臺設(shè)計(jì)得很好的機(jī)器,它的固有振級也很低。但當(dāng)機(jī)器磨損、基礎(chǔ)下沉、部件變形時,機(jī)器的動態(tài)性能開始出現(xiàn)各種細(xì)微的變化:軸變得不對中,部件開始磨損,轉(zhuǎn)子變得不平衡,間隙增大。所有這些因素都在振動能量的增加上反映出來。因此,振動加劇常常是機(jī)器要出毛病的一種標(biāo)志,而振動是可以從機(jī)器的外表面測到的。過去,設(shè)備工程師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)靠手摸、耳聽來判斷機(jī)器是否正常或其故障是否在發(fā)展。但今天機(jī)器的轉(zhuǎn)速很高,許多起警告性的振動出現(xiàn)在高頻段,因此,只有用儀器才能檢測出來。做法是:在機(jī)器運(yùn)行良好的狀況下,具有一個典型的振級和頻譜特征。而當(dāng)機(jī)器的故障在發(fā)展的時候,機(jī)器的動態(tài)過程以及機(jī)器零件上的一些作用力也隨著變化,從而影響機(jī)器的振動能級和頻譜的圖形。通過這樣的振動的測量和分析,我們可以知道機(jī)器的工作狀態(tài)的變化以及是否需要維修。因振動法不受背景噪聲干擾的影響,使信號處理比較容易,故在現(xiàn)代故障診斷技術(shù)中應(yīng)用更加普遍。

（3）無損檢驗(yàn)

指在不破壞材料表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下檢驗(yàn)機(jī)械零部件缺陷的一種方法。

（4）磨損殘余物測定法

具有潤滑系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)的循環(huán)油路中,通常攜帶著大量的磨損殘余物(磨粒),這些磨粒的數(shù)量、大小、幾何形狀及成份等反映了機(jī)器的磨損部位、程度和性質(zhì),如根據(jù)我們觀測到的滾動兼滑動疲勞磨粒的鐵譜圖,可確定齒輪產(chǎn)生疲勞失效。

（5）機(jī)器性能參數(shù)測定法

這是一種輔助的手段,通過測量機(jī)器的性能參數(shù)判定機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)是否離開正常工作范圍,從而為故障診斷提供一個佐證。

5 故障診斷技術(shù)的應(yīng)用范圍

在以下場合可考慮應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù),但也不是絕對的：

（1）生產(chǎn)中的重大關(guān)鍵設(shè)備、價值昂貴的大機(jī)組；

（2）不能接近檢查、不能解體檢查的設(shè)備；

（3）維修困難、維修成本高的設(shè)備；

（4）對安全性要求高的設(shè)備；

（5）從生產(chǎn)的重要性、人身安全、環(huán)境保護(hù)、社會影響等方面考慮,必須采取診斷技術(shù)的場合。

6 結(jié)束語

從今后的發(fā)展看,故障診斷技術(shù)必須跳出僅針對機(jī)械運(yùn)行過程這個環(huán)節(jié)的局限性,而應(yīng)該放在產(chǎn)品的整個生命周期中來統(tǒng)籌考慮,對機(jī)械系統(tǒng)的整個壽命周期進(jìn)行有效的分析,從而提高機(jī)械系統(tǒng)的可靠性和可維修性,延長系統(tǒng)的壽命,降低壽命周期費(fèi)用。從診斷的方式上來看,傳統(tǒng)的診斷方法和理論對單過程、單故障和漸發(fā)性故障的簡單系統(tǒng)可以發(fā)揮較好的作用,對于多過程、多故障和突發(fā)性故障以及復(fù)雜龐大、高度自動化的大型設(shè)備和系統(tǒng),就具有較大的局限性。將人工智能的理論和方法應(yīng)用于機(jī)械故障診斷,發(fā)展智能化的機(jī)械故障診斷技術(shù),是機(jī)械故障診斷的一個新的途徑,成為機(jī)械故障診斷的一個重要研究方向。