浅析机械设备故障检测技术

赵正军

新形势下，工业生产主要的动力在于机械设备，即机械设备的完善性和科学性决定着企业生产的效率及其在市场中的竞争能力。又因为较多的行业中都拥有机械设备，机械设备不同的制造原理、不同的工作原理，以及不同的工业原料，其所呈现出来的故障是不同的。但归根究底，一些常见的机械设备故障具有一定的产生机制，如何处理这类机械设备故障的方法也拥有一定的适用性，本文以振动分析法为例，对其如何发挥作用，对机械设备的故障进行及时科学有效地诊断分析，为行业生产中的机械设备维护管理提供科学的依据[1]。

1 机械设备故障检测技术研究的意义

1.1 提高机械设备故障检测技术保障人身和设备安全

众所周知，机械设备故障所带来的工业事故层出不穷，对行业的可持续发展与及人民群众的生命财产安全带来较大的危险。只有加强对机械设备故障的事先检测维护，才能够最大程度的避免故障带来的行业安全事故。如对水泥机械设备的故障的检测具有先进性，即在出现临时性故障时，能够及时发现故障并且解决故障，在后期的生产中，还需要按照机械设备的操作标准正确展开机械设备操作，就能够最大程度的避免安全事故。而且当机械设备的故障仍属于小故障时，如轴承油不够，带来的机械转动难，振动性大，只需要在轴承中添加机油即可解决，一旦拖延到后期，可能会导致整个轴承磨损严重，需要对机械设备进行拆卸维修，更换轴承等零部件，这将会浪费更多的人力、物力和财力。因此提高机械设备故障检测技术的先进性、科学性至关重要[2]。

1.2 提高机械设备故障检测技术提高设备的生产效率

现代工业生产中利用机械设备的主要目的在于提高生产效率，而一旦机械设备产生各种突发故障，会影响工业生产中的正常目标[3]。如，某水泥厂所共有2台大型罗茨风机，在正常的生产效率下，一天可以达到50t的生产量，而一旦一台罗茨风机故障，其生产量将会按比例下降，这将严重影响企业的生产效率，造成严重的经济损失。但通过提高机械设备故障的检测技术能够有效地杜绝该故障出现，有效地节约维修成本，如铁路系统中出现燃轴事故后采用了红外技术，关于燃轴的事故就不再出现。

2 常见的机械设备故障类型分析

一些大型的机组设备产生的不同故障所需要依靠的检测技术是不同的。如果仅是一些零部件的老旧化所带来的故障，可以通过日常的检测维修，及时更换零部件，使其恢复正常运行。当下可以将机械设备故障分为以下几种[4]。

2.1 机械设备老化故障

机械设备的使用是有一定的年限的，运行期间较长的机械设备必然会出现效率低下、故障频出的现象。这是由于机械设备中的零部件出现严重的磨损和老化问题，从而带动整体机组的正产运行。对于老化的机械设备的故障检测，最重要的就是能够定时定期维护管理，延长机械设备零部件的使用寿命等。

2.2 机械设备突发性故障

机械设备的突发性故障一般是在机械设备运行中，受到外界因素的影响所带来的。以水泥生产中的立磨生产为例，在生产中突然有大块物料卡在锁风阀中，造成减速机出现断齿、断轴等问题，导致水泥机械设备出现停止运行的故障。这类故障的原因可以很快的通过反推得出，并且能够得到有效的处理，如，大块料的卡入，减速机将会出现明显的故障反应，而此时需要停机进行排查，即可以排除出故障在哪里。

2.3 机械设备临时性故障

机械设备的临时性故障是由于其他的生产工序所带来的故障，如机械设备24h高速运行带来的机械内部的温度过高，使部分机械部件出现停机等问题，这类的故障可以通过日常的维护以及按照机械设备的操作条例展开故障的排查和管理。

2.4 机械设备永久性故障

机械设备永久性故障的产生机制是复杂的，也是机械设备故障检测技术的重点排查对象。第一是机械设备自身的技术短板多带来的故障，与打印机用久后会出现卡纸等现象相同，这些故障将会影响生产生活的有序性，但是也无法很快找到故障在哪里，因此必须提高检测技术，及时排查出故障在哪里。第二是机械设备前期小故障未能检测出来所带来的后期大故障，这类故障是长期运行积累下来的故障，可能涉及到多个零部件的故障问题，因此要求能够提高机械设备的故障检测技术，实现全部故障的排查[5]。

3 机械设备故障检测技术的应用分析

通过上文的分析可知，机械设备的故障检测对于机械设备正常运行具有重要的意义，同时，展开机械设备故障检测最终的目的在于能够在发现问题之后解决问题，保障机械设备在生产中能够较长时间的保持良好的运行状态。机械设备故障检测技术主要有4大任务：对已经产生的故障进行分析；对故障的问题进行研究，对存在的长期故障问题进行分析；对机械设备的自身运行状态进行评估，发现隐藏的故障；对机械设备进行综合评价，为设备的故障检测提供资料数据。基于该任务本文主要展开机械设备故障检测技术中的振动分析法进行阐述。

3.1 机械设备故障振动分析法概述

振动分析法是根据机械设备在运行中会产生不同强度的振动，而出现故障的机械设备同正常设备的振动的强度、声音等都不同。经验丰富的维修人员，可以根据触摸和倾听振动强度、声音、频次等来检测故障。在采用振动分析法时必须能够对机械设备进行前期的综合评价，才能够得出对比数据。但是该方式无法检测出机械设备早期或是特征不突出的故障。采用振动分析法展开机械设备故障的检测主要的原理是机械振动分析是衡量机械设备情况的重要标准之一，如当机械设备内部的小螺丝出现脱落或是开裂，其所连接的两个机械部件的固定性将会大大不如之前，会产生共振响应，带来更大幅度的振动，也会影响其他设备的损坏。研究机械的振动能够在不拆卸的基础上进行故障的检测诊断。

3.2 机械设备故障振动分析法的检测

（1）机械设备的振动信号的增幅分析。根据机械设备在不同故障情况下所呈现出来的振幅的变化情况，要求对振幅的最大值、最小值、均值、均方根和绝对平均值等进行计算，提高对不同故障的敏感性数据的计算，由此才能够对不敏感的故障进行有效的区分。另外为了提高振动的变化的精确性，当前有无量纲的幅域参数，如脉冲指标、波形指标等，这些参数所需数据的收集以及计算分析，而做好这些惨呼的频域的分析，主要是根据频谱分析方式，即通过对动态信号的相位、幅值和频率之间的转换情况的分析。采用频谱分析方式还涉及到对倒频谱分析、功率谱密度函数分析等，这些信号处理方式主要是基于一定的设备和数学模型所展开的，能够通过系统数据的输入和输出之间的相互关系，来实现对机械系统的特性和故障的来源信息的改变情况的掌握。

（2）振动信号的相关分析，主要是通过相关系数和相关函数对于两个信号之间的相关性的分析，不同的信号之间的相位信息，能够有效的展开机械振动信息的特性的界定。如机械的基本运用变量是对于机械设备的部件的振动量值的大小的特征性描述，而出现故障的机械设备其自变量会产生变化，振动信息也因此变动。在基于功率谱分析、坎贝尔图谱分析、时间谱阵分析的前提下，将机械设备振动信息中所呈现出来的各种信息筛选出来，对比分析其变化特征，以此来确定机械设备的正常与否。

4 结语

综上所述，机械设备故障是所有工业生产中不可避免的现状，但是故障也有分类，如临时性故障、突发行故障以及永久性故障，这些故障对于机械设备正常运行带来的影响是不一致的。机械振动分析可以成为衡量机械设备情况的重要方式，机械设备在发生不同的故障以及不同的严重性，会直接反应到振动的性状中，如机械设备的零部件发生振动，带来其他设备和部件的共振响应，从而带来更大的故障损坏。因此，专业的故障检测人员，能够通过机械的振动情形正确判断故障的发生，并且能够进行及时处理，减少对机械设备的拆卸次数，确保机械设备的生产效率和使用寿命，提高其经济效益和社会效益。