機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)的常用方法及其發(fā)展趨勢(shì)

范學(xué)明(中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)事業(yè)部 天津市 300452)

機(jī)械設(shè)備故障診斷、監(jiān)測(cè)與維修等工作都影響著機(jī)械設(shè)備功能與作用的正常發(fā)揮，而且維修與監(jiān)測(cè)制度也在持續(xù)發(fā)展，從以往的定期維修到當(dāng)前的按照需要加以維修，實(shí)現(xiàn)了一種發(fā)展與飛躍，多元化的故障診斷與監(jiān)測(cè)方法都達(dá)到了良好的效果，但是這些診斷監(jiān)測(cè)技術(shù)仍然有待發(fā)展與進(jìn)步，應(yīng)該在依托于現(xiàn)有的診斷與監(jiān)測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出新的檢測(cè)技術(shù)與監(jiān)測(cè)工藝，充分借助現(xiàn)代化信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)的科學(xué)化、智能化、自動(dòng)化進(jìn)步與發(fā)展。

一、機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)的方法

1.振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)

這一技術(shù)方法主要參照受監(jiān)測(cè)設(shè)備的振動(dòng)參數(shù)、振動(dòng)特點(diǎn)等來積極預(yù)測(cè)與探究出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及故障類型。

這一方法已經(jīng)成為當(dāng)前人們的首選方法，因?yàn)檎駝?dòng)具有廣泛性、參數(shù)多維性，而且這一方面無需過多的成本，也沒有太大的損耗，能夠?qū)崿F(xiàn)在線診斷與監(jiān)測(cè)等多方面優(yōu)勢(shì)。

機(jī)械設(shè)備在工作時(shí)能夠出現(xiàn)振動(dòng)，機(jī)械運(yùn)行的狀態(tài)就呈現(xiàn)在振動(dòng)過程中，通過對(duì)其振動(dòng)參數(shù)的測(cè)量，例如：速度、加速度、位移等等?？梢詤⒄諜C(jī)械設(shè)備工作運(yùn)行的頻率來優(yōu)選測(cè)量參數(shù)與傳感器，這樣不僅能夠確保檢測(cè)擁有充足的數(shù)據(jù)做參考，同時(shí)也能夠更加真實(shí)、客觀地呈現(xiàn)出機(jī)械工作運(yùn)行的信息，從而更加精準(zhǔn)地把握振動(dòng)測(cè)量點(diǎn)，一般來說，最好選擇一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，這一點(diǎn)可以對(duì)機(jī)械的振動(dòng)情況做出客觀的反映。最佳點(diǎn)有：靠近核心診斷的點(diǎn)、最易于出現(xiàn)劣化問題的點(diǎn)等等，這樣才能確保振動(dòng)測(cè)量更加高效。

對(duì)機(jī)械運(yùn)行狀況信息進(jìn)行放大、過濾處理，再將其輸送到A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬信息變成數(shù)據(jù)信息，再將其輸送到數(shù)據(jù)處理分析診斷設(shè)備中進(jìn)行多角度、多維度的分析，例如：時(shí)域、頻域、時(shí)序模型等方面，經(jīng)過對(duì)這些分析數(shù)據(jù)的科學(xué)處理后，創(chuàng)建一個(gè)振動(dòng)位移與振動(dòng)時(shí)間之間的關(guān)系曲線，同時(shí)，以頻譜的形式輸送出來，將這些曲線與圖譜充當(dāng)故障診斷的參照點(diǎn)，從而判斷出機(jī)械設(shè)備的工作情況、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等，從而采用科學(xué)的解決對(duì)策。

振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)具有易操作、形象、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。

2.紅外測(cè)溫診斷技術(shù)

紅外測(cè)溫診斷技術(shù)顧名思義就是從溫度的角度出發(fā)，通過對(duì)機(jī)械設(shè)備各個(gè)方位的溫度情況以及溫度變化情況等加以測(cè)量、判斷和分析最終得出機(jī)械設(shè)備的工作狀況以及存在的故障問題。

例如：機(jī)械部分零件有無磨損、發(fā)動(dòng)機(jī)排煙管是否有堵塞現(xiàn)象，液壓系統(tǒng)油液性能高低等等。以及個(gè)別部分電器燒毀等等，以上這些故障問題都會(huì)造成機(jī)械設(shè)備對(duì)應(yīng)部位溫度的變化，同時(shí)，材料的機(jī)械性能也同溫度有著緊密聯(lián)系，溫度檢測(cè)占據(jù)整個(gè)機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)的一半以上。

然而，普通的傳感器測(cè)溫?zé)o法得到精準(zhǔn)的溫度數(shù)值，只有引入紅外測(cè)溫儀才能發(fā)揮有效的測(cè)溫診斷功效，同普通的傳感器測(cè)溫儀器相比，紅外測(cè)溫儀具有明顯的測(cè)溫優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離、遙控式測(cè)溫，同時(shí)能夠?qū)λ@得信息進(jìn)行處理、診斷、運(yùn)算等，也能夠?qū)C(jī)械設(shè)備應(yīng)該在什么樣的環(huán)境中工作、具體的工作溫度應(yīng)該是多少等做出準(zhǔn)確的估計(jì)。

例如：眾所周知農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備需要常年在露天作業(yè)，同其他室內(nèi)機(jī)械設(shè)備相比，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備更容易受到自然界因素的影響，例如：風(fēng)雨、雷電、雨雪等等，這些外界因素也容易對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)帶來不良影響，紅外測(cè)溫診斷技術(shù)能夠?qū)y(cè)量數(shù)據(jù)加以修正、補(bǔ)償，能夠有效控制溫度誤差，確保測(cè)量的精準(zhǔn)，而且這一技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)同計(jì)算機(jī)之間的信息鏈接，方便更加安全監(jiān)控。

二、機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)的未來發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代科技的發(fā)展推動(dòng)了機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，特別是信息技術(shù)、傳感器技術(shù)等的發(fā)展都為機(jī)械設(shè)備故障診斷創(chuàng)造了更多的信息分析方法，未來的故障診斷與監(jiān)測(cè)勢(shì)必朝著智能化、自動(dòng)化等方向發(fā)展。

1.研發(fā)精度更高的傳感器、監(jiān)測(cè)儀

當(dāng)前的機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)傳感器與監(jiān)測(cè)儀無論從監(jiān)測(cè)精度、安全度與穩(wěn)定性等方面都都有待于更新和改進(jìn)，需要研發(fā)出具有高精度、高真實(shí)度的傳感器，不斷提升監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展水平，要確保監(jiān)測(cè)儀器使用有效參量，以此來確保故障診斷與監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)、有效，未來的傳感器與監(jiān)測(cè)儀需要具有高效工作，發(fā)揮多功能作用等優(yōu)勢(shì)，能夠在最短時(shí)間內(nèi)開展監(jiān)測(cè)，并識(shí)別出故障問題。

2.以小波分析為基礎(chǔ)來科學(xué)診斷故障

小波分析屬于時(shí)-頻信號(hào)分析法，是建立在數(shù)學(xué)顯微鏡基礎(chǔ)上的方法，小波分析的基函數(shù)是很多尺度可變的簡(jiǎn)諧函數(shù)，體現(xiàn)出科學(xué)的時(shí)-頻定性特征，也能夠針對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，不斷提升適應(yīng)能力。

機(jī)械設(shè)備故障問題等的診斷分析過程中，因?yàn)樵O(shè)備零件具有不同的功能構(gòu)造，所出現(xiàn)的信號(hào)多數(shù)有很多不穩(wěn)定成分，通過小波分析法能夠確保各種頻率的信號(hào)信息被均衡分配到對(duì)應(yīng)的頻道序列中，以此為發(fā)現(xiàn)故障問題來供應(yīng)科學(xué)理論，因?yàn)樾〔ǚ治鲶w現(xiàn)出良好的時(shí)域分析能力、頻域分析能力等等，這樣就能夠確保其在瞬間變化信號(hào)分析中更加精準(zhǔn)、更為真實(shí)有效。

3.朝著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能化診斷方向發(fā)展

人工智能技術(shù)是一種新型現(xiàn)代科技，他集中了新型技術(shù)、生物技術(shù)等等。未來的機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)勢(shì)必朝著人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方向發(fā)展，這一網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)系統(tǒng)是對(duì)人體大腦構(gòu)造、功能與特征的模擬，具有調(diào)節(jié)性、自適性、容錯(cuò)性等特性功能。

最主要的是人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的非線性映射能力等能夠發(fā)揮多重功效，而且具有運(yùn)算簡(jiǎn)單、便捷等特點(diǎn)，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備局部零件的損傷、破壞等進(jìn)行科學(xué)、智能化的記錄和分析，發(fā)揮人腦診斷的初步功效，這樣就能夠有效提升診斷效率，確保故障診斷的精準(zhǔn)、高效。

總結(jié)：

機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)已經(jīng)有了多種方法做支撐，然而，當(dāng)前的診斷與監(jiān)測(cè)方法仍然有一定的弱點(diǎn)和缺陷，必須對(duì)當(dāng)前的監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行改進(jìn)與提高，確保其朝著優(yōu)化的方向發(fā)展，未來的機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)勢(shì)必朝著智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化方向發(fā)展，從而提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)行效率，保證機(jī)械設(shè)備各項(xiàng)功能的積極、高效發(fā)揮。

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