機械電氣設備維修中的故障診斷和解決措施

張艷軍

（中國平煤神馬集團四礦機電科，河南 平頂山 467000）

機械電氣設備發生的故障并不是偶然的，而是因為長期使用造成的。如果機械電氣設備長期處在惡劣運行環境中，隨著機械電氣設備磨損與變形問題的加劇，就會引發嚴重的機械電氣設備故障。

在機械化開采過程中，采用了大量的機電設備，例如，通風設備、排水設備、支護設備及運輸設備等。設備不但種類眾多，而且數量也很多。機械電氣設備投入使用后，操作人員必須制定科學合理的設備檢修維護方案，從內到外檢查設備故障隱患，一旦發生問題后立即采取相應措施進行處理。所以，為了保證煤礦機電設備的安全運行，技術人員必須深刻認識到機械電氣設備運行過程中存在的各種潛在危險，并以此為基礎制定科學合理的預防性措施，保證機械電氣設備的安全穩定運行。

1 機械電氣設備的作用

各個領域對資源需求持續增加的過程中，工業生產面臨的挑戰也壓力也越來越大，隨著各領域對工業生產質量和效率的日益提高，企業也逐漸認識到自動化技術在機械設備中應用的重要性。機械電氣設備應用范圍的擴大，提高了工業生產的質量和效率，實現了實時監控自動化設備運行狀態的目的。如果機械電氣設備在運行過程中發生故障，系統會立即發出報警信息，以便于維修人員第一時間解決，避免因為機械設備發生故障，影響工業生產的進度。自動化技術在機械設備中的有效應用，減輕了工作人員的負擔，促進了企業管理水平的有效提升，確保了企業生產目標的順利實現。由于機械電氣設備在提高企業生產效率和質量方面發揮著不可替代的作用，借助自動化技術有效解決了傳統工業生產模式下出現的各種問題，降低了機械設備的故障發生率，保證了機械設備始終處在高效運轉的狀態。由于絕大多數情況下，機械電氣設備發生的故障，通過觀察表面是無法發現的，所以，維修技術人員必須切實做好機械電氣設備內部故障分析和檢修的相關工作，然后根據實際情況，制定針對性故障維修方案。隨著機械電氣設備運行時間的延長，機械電氣設備的部分動作參數不可避免地會出現偏離正常值的情況。對此，維修技術人員應該將設備參數與數據量異常動作數據結合在一起，準確識別設備運行過程中可能發生的故障。

機械電氣設備故障分析與檢修技術的創新與發展，加快了智能技術應用的速度，借助專業軟件分析技術診斷和分析機械電氣設備發生的故障以及導致故障發生的原因，維修技術人員即可準確找出機械設備內部缺陷，節省了故障診斷所需的時間，提高了機械設備的故障維修效率和質量。此外，隨著機械電氣設備向智能化、數字化方向的不斷發展，維修技術人員借助專業軟件不僅能夠及時獲取實時的機械電氣設備運行參數，同時為機械電氣設備故障診斷分析工作的開展提供了數據依據。所以，工業企業應該順應信息技術時代發展的需求，積極探索和研究自動化技術在機械電氣設備中應用的途徑，選擇環境適應性強且質量較高的傳感裝置，詳細記錄機械電氣設備的實時運行參數，為后續機械電氣設備故障判斷與診斷分析工作的開展打下良好的基礎。

2 機械電氣設備維修中的故障診斷

2.1 構建故障診斷模型

機械電氣設備在實際運行過程中，經常出現很多引發設備發生故障的振動數據，此類振動數據與傳統的訓練振動數據相比，其在分布特性方面存在很大的差異。工作人員在開展機械電氣設備故障診斷與維修工作時，應該嚴格按照機械電氣設備的運行環境、振動數據特性，建立相應的數據模型，才能將機械電氣設備產生的振動數據合理應用于不同運行環境的故障診斷工作中。維修技術人員應該從以下幾方面著手，構建完整的機械電氣自動化設備故障診斷模型。首先，采集機械電氣設備設備不同工況下的運行數據樣本，然后采用數據預訓練集策略，對比分析兩種故障診斷樣本之間的差異，即可形成完整的機械自動化電氣設備故障診斷分析結果。其次，嚴格按照機械電氣自動化設備故障診斷模型中的參數，將模型中完成訓練的隱含層連接在一起，以各個神經元節點參數為故障診斷模型的初始化參數，確保機械電氣自動化設備在故障診斷模型樣本數量不足的情況下，仍然可以通過自主學習的方式，完成故障診斷分析的工作。

2.2 進行振動信號分類

借助時間函數關系式，合理分類機械電氣設備運行過程中產生的振動信號，將其詳細劃分為故障信號與無故障信號，即可確定故障信號是隨機性的信號，還是已經確定的故障信號。以機械電氣設備振動時間瞬時值描述為基礎，設定體格定時刻，明確確定性信號的振動形式，并以此為基礎判斷出正弦函數規律振動產生的周期，從而達到根據振動波形，診斷機械電氣設備故障的目的。根據信號振動位移與速度變化的數據，確定振動信號的種類，然后借助不同類型的傳感器獲取機械電氣設備運行過程中產生的故障信號。針對機械電氣設備運行過程中設備隨機信號與確定性信號振動幅值同步增大，振動閾值范圍擴大以及潛在風險隱患較大的特點，維修技術人員應該在機械電氣設備故障診斷分析時，應該以故障信號變化的特點為基礎，診斷分析機械電氣設備的故障發生原因，如果機械電氣設備發生故障或存在潛在危險時，隨機振動信號與確定性振動信號同步增大的同時，機械電氣設備的波形周期性變化也隨之發生改變，且設備齒輪出現脫落的信號，而信號波形變化中存在的脈沖信號，不僅增加了機械電氣設備故障發生的概率，而且對信號諧波變化產生了極大的影響。

2.3 分解設備振動信號

為了提高機械電氣設備振動信號分解的準確性，維修技術人員必須構建完整的故障診斷模型，獲取機械設備故障發生后產生的高階體格正數據信號。將時間作為自變量，按照時間先后順序，將采集的機械電氣設備振動信息時域信號，用于機械電氣設備故障診斷工作中。通過對設備振動信號的時域分解與處理，利用最終得到了信號故障時域波形，監測波形變化特點，得出準確無誤的波形變化信號脈沖與諧波，即可實現準確識別設備共振現象的目的，提高機械電氣設備故障診斷結果的準確性。由于機械電氣設備維修管理過程中，不同類型的故障信號、波形變化時的特征也各不相同，維修技術人員針對機械電氣設備運行過程中可能存在的異常問題，采用科學合理的算法，分解振動信號中的頻率，才能準確診斷出機械電氣設備存在的故障問題，為后續機械電氣設備維修工作的開展提供數據依據。

2.4 設置振動監測點

維修技術人員采取的設置機械電氣設備振動觀測點的方式，準確分析機械電氣設備的位置信息，即可根據采集的相關數據信息，判斷出機械電氣設備可能存在的故障信息。根據機械電氣設備故障診斷要求，將振動觀測點設置于機械電氣設備齒輪、軸承等關鍵部位，然后按照機械電氣設備運行規律，對比分析各個故障振動觀測點位置差異，保證機械電氣設備針對觀測點位置信息的準確性與可靠性，提高機械電氣設備故障診斷效率。

2.5 處理診斷信息熵

借助時域分解設備分解機械電氣設備振動信號，維修技術人員可以根據獲得的與機械電氣設備故障信號函數與衰減變化特點，完成對機械電氣設備故障樣本信息的篩選標記工作。機械電氣設備故障具有的不確定性特點，決定了信息熵在診斷機械電氣設備故障不確定性發揮著不可替代的作用。一般情況下，機械電氣設備信息熵存在的差異過大的特點，對于機械電氣設備故障診斷準確性的提升有著極大的促進作用。所以，維修技術人員應該嚴格按照機械電氣設備故障診斷的要求，詳細計算不同類型的振動信號平均密度與領域密度的數據，才能達到有效減少樣本平均密度的目的。通過對機械電氣設備管理維修數據的整理與分析，剔除機械電氣設備維修模型中的主動學習樣本，建立健全故障信號離群點常亮系數，并在綜合考慮機械電氣設備故障振動信號波形變化特點的基礎上，完成對機械電氣設備故障診斷信息樣本的篩選工作，減少了信息不確定性問題對機械電氣設備故障診斷結果準確性產生的影響。

3 機械電氣設備維修優化措施

3.1 加強機械設備的定期檢修保養

由于機械電氣設備在長期運行過程中，必須保持正常運行狀態，所以采取有效措施定期開展機械電氣設備部檢修保養工作對于機械電氣設備的安全穩定運行有著極為重要的意義。工作人員在開展機械電氣設備定期檢修保養工作時，應該從機械電氣設備運行狀態的分析著手，如果確定機械電氣設備運行錯誤，則應該立即執行設備調試策略，直至機械電氣設備恢復正常運行狀態為止，避免因為機械電氣設備存在故障隱患，造成更大的經濟損失。首先，定期開展機械電氣設備的檢修保養工作，避免因為機械電氣設備運行環境溫度不合適或灰塵過大影響設備的安全運行，采取有效措施控制環境溫度，定期清掃設備運行環境，才能在有效提升機械電氣設備運行安全性與可靠性的基礎上，為企業創造更多的經濟效益。其次，維修人員在開展機械電氣設備定期檢修保養工作時，應該仔細檢查機械電氣設備的各個零部件，及時發現和排除可能存在的潛在安全隱患，降低設備損失與消耗，降低機械電氣設備安全事故的發生率。另外，機械電氣設備使用壽命的不斷增加，設備運行故障的發生率以及設備使用成本也隨之增加。所以，為了提高機械電氣設備運行的效率，維修人員必須加大設備定期檢修保養工作的力度，在日常檢修過程中，根據設備實際運行情況，建立設備檢修保養期限，由檢修人員嚴格按照檢修記錄中記錄的項目開展設備檢修工作，為后續工作人員開展設備檢修和保養工作提供數據依據。

3.2 完善機械設備的檢修管理機制

由于機械電氣設備類型較多，因此，工作人員必須建立完善的機械電氣設備檢修管理機制，才能達到有效提升機械電氣設備工作效率的目的。（1）編制機械電氣設備型號與使用年限數據庫。制定科學合理的機械電氣設備檢修任務與計劃，有效提升機械電氣設備檢修管理工作的精準性。（2）機械電氣設備的有效應用，雖然有助于企業經營利潤的提升，但是機械電氣設備運行過程中發生的故障，也在一定程度上增加了企業的經營成本。所以，相關企業必須采取有效措施，加大機械電氣設備檢修管理工作的力度，嚴格按照機械電氣設備使用情況和環境，制定科學合理的故障診斷檢修策略，通過對機械電氣設備故障的及時檢修，提高生利用率。（3）組建專業化機械電氣設備故障診斷檢修技術團隊，全面負責企業機械電氣設備的故障診斷與檢修工作。針對機械電氣設備類型較多的特點，相關企業應該根據自身的實際情況，組建專業化維修技術團隊，根據機械電氣設備故障診斷工作的特點，選擇最佳的故障診斷與檢修技術，為后續設備故障維修工作的順利開展做好充分的準備。

3.3 實施機械設備崗位責任制

為了提高企業的生產效率和質量，各個企業應該加快產業結構調整的速度，加大生產設備更新換代的速度，提高機械電氣設備的技術水平。企業在開展機械自動化檢修管理與保養工作時，應該鼓勵技術人員，合理利用先進的材料與工藝，解決企業在設備安全管理過程中存在的問題，充分發揮技術更新的優勢，增強企業的市場競爭力，為后續機械電氣設備管理流程的開發打下良好的基礎。另外，技術人員在開展機械電氣設備故障檢修與保養工作時，應該嚴格按照設備運行規則和要求，做好機械電氣設備的清潔工作，保證機械電氣設備始終保持安全穩定的運行狀態。

4 結語

總而言之，科學技術的迅速發展，為工業制造產業的可持續發展提供了強有力的技術支持。隨著工業生產對機械電氣設備需求量的持續增大，企業的生產效率和質量也隨之大幅度提升。所以，企業在生產經營過程中，必須積極探索和研究機械電氣設備管理維修過程中故障診斷與技術創新的途徑，運用先進的數據模型分析技術提高機械電氣設備故障診斷的準確性，制定科學合理的機械電氣設備故障維修方案，為企業的可持續發展打下堅實的基礎。