机械设备故障诊断与监测方法研究

刘冲 张宝东 李致明

摘要：机械设备大多是应用于生产企业的技术性设施，同时机械设备的完整性和相关机械设备是否能够正常运行都会直接和生产过程中的生产安全和效率产生联系。所以，对机械设备进行必要的故障诊断与监测是十分有必要的，这样能够保证企业的生产流程稳定性，并保证企业能够在日后获得更好的市场经济效益。

关键词：机械设备;故障诊断;监测技术

1机械设备的常见故障

1.1累积的故障

累积的故障主要因为长时间运转中，由一些小的问题累积而成，最终导致发生机械设备故障。这种故障的诱发原因比较好查明，很多问题都是之前确实存在的，检修人员也能够迅速的找到问题，并及时进行检修处理。之所以会存在这一类型的故障，主要原因还是在于有些设备因为使用年限长，使用环境恶劣，设备零构件陈旧，存在老化、腐蚀、破损等情况所致。此种故障具有一定的预测性，检修人员能够通过防范手段进行规避，如果故障出现检修人员能够及时的解决。

1.2突发的故障

突发的故障为机械设备的常见故障，此种故障都是突然发生的，且设备不能在继续使用，严重影响工作效率。发生这种故障的原因，一般都是由于设备的运行环境突然发生改变，或者是人为因素破坏了设备的正常运行状态，产生了设备在正常运转下不能承受的压力或者外界阻力，最终迫使设备停止运转。设备发生突发故障，一般事前都不会有任何预兆，因此检修人员不能及时找到故障出现的原因，给机械带来的影响也不明确。在出现此种故障以后，需要及时找到检修人员进行故障查看，分析故障出现的原因，检修人员要具备较强的业务能力，能够及时找到故障并优化。

2机械设备故障诊断与监测方法探讨

2.1噪声监测与诊断

机械设备在运行时，除了振动之外，还会产生一定的噪声，通过对噪声的监测，可以为故障诊断提供依据。对于声音而言，声强和声压是较为重要的参数，同时，这两个参数也是噪声测量的主要对象。近年来，随着科学技术水平的不断提升，使得FFT（快速傅里叶变换）分析仪，在机械噪声监测中得到广泛应用。

不仅如此，双话筒互谱技术在声强测量中也得到一定的应用，由此不但提高了检测速度，还确保了检测结果的准确性。在机械设备运行现场，对噪声进行测量时，可以借助声级计，该仪器最为突出的特点是能够直接测得声压级。在对机械设备运行中产生的噪声进行测量后，根据所得的结果，便可对机械故障的部位及其程度进行确定。当机械设备运行时发出噪声，便可通过噪声监测与诊断技术，对机械设备的故障进行诊断，从而为故障维修提供依据。

2.2温度监测及红外诊断

体现设备运行状态的一项重要且明显的指标便是温度。机械正常运转状态的温度是恒定的，只有在出现异常时才会显现出温度的变化，因此温度的非常规变化也是维护人员判断故障的一项重要提示信息。为了促进机器保持良好的运行状态，负责监测与维护的人员通常借助温度感应设备，对机械不同位置进行温度监测，根据具体的数据信息判断机械不同位置的运转情况，判断是否出现磨损及材料方面的问题，从而优化机械工作状态，提高其性能。实践证明，通过对机械运行过程中温度的判断来实施异常情况的排查，这种做法在行业监测工作中的应用率达半数以上，可见其实用性较强。此外，通过红外线对设备表面进行扫描检测的方式也较为常见，扫描后会得出相应的数据信息，技术人员通过分析数据确认故障情况，并对异常情况的后续发展进行预判。该类技术通过信息检测、设备异常情况识别及评估等环节完成检测工作，实现技术程度较高的精准检测。

2.3无损监测与诊断

（1）射线检测故障诊断技术。工作原理是通过对机械设备中的针气孔、裂纹和熔合缺陷等进行的检测，进而对金属设备使用价值，一般应用于金属构件的故障监测工作。此外，该项技术在非金属构件故障检测应用中也有很好的效果。例如起重机，高压锅炉等特种机械设备。

（2）超声检测故障诊断技术。一般来说，该技术在实际应用中多以设备整体对故障进行判断分析，通过对声波在设备中反射、透射和散射波进行深分析。该技术在实际运用中的原理是通过分析超声波与设备构件间的互相影响与作用达到检测的目的。除此以外，因为超声检测具有局限性，只能对设备中某些特定性能进行检测分析。

（3）磁粉探伤故障诊断技术。主要是通过将钢铁表面和近表面之间的缺陷磁导率与正常情况下的钢铁进行对比，以此来分析判断设备故障。因为在设备发生故障后，故障部位会出现磁化，导致未连续位置的磁场产生变化，导致一定部位磁通泄漏，引发设备表面出现漏磁场，漏磁部位吸引铁粉。实际工作中，只要有合适的光源就能帮助操作人员找到故障部位，然后针对故障进行维修。

2.3振动监测与诊断

机械设备在运行时由于在动力的作用下会产生一些机械振动，对于正常的机械振动对设备的影响很小，而出现振动异常则说明机械设备出现了故障。机械设备通过齿轮、轴承等构件来进行工作，一旦振动超过了这些构件承受的极限时，则很容易引发严重的机械安全事故。

在一般情况下，这些构件多处于一些内部，很难凭肉眼观测其运动状态的异常。为了判断这些关键构件的运行情况，可以在这些构件上安装一些振动传感器，通过传感器测得的构件的振幅来检测设备的运行状态。根据设备的振动状态的变化，制定合适的设备维护以及检修的时间，有助于预防机械故障的发生，从而保证生产的安全性。这项技术从根本上对故障的发生进行了监测，使得故障发现的更早，减轻了故障带来的后果，有着广泛的应用前景。

2.4润滑油磨粒监测与诊断

机械设备在运行的过程中，部分零部件可能会因为磨损程度过于严重而导致失效。机械零件出现磨损时，会产生磨粒，其中隐含着大量与设备运行状态有关的信息，通过对机械设备润滑油中的磨损颗粒进行监测，并对其成分、形貌、尺寸等指标进行分析，可以判断出机械设备的磨损程度，从而为故障诊断提供依据。由于机械设备的磨损状态具有复杂性的特点，致使磨损颗粒的分析结果会受到一些因素的影响，如工况、运行环境等等，因此，需要对磨损颗粒进行在线监测，借助传感器和通信网络，将现场采集到的信息传给计算机系统，确保分析结果的准确性。

2.5智能监测与诊断

近年来，在AI（人工智能）技术快速发展的推动下，一些智能化的监测与诊断系统随之出现，这给机械设备故障诊断与监测提供了强有力的技术支撑，不仅提高了监测效率，而且还使诊断结果更加准确。因此，在机械设备故障诊断中，推广应用智能监测系统尤为必要。

从目前的总体情况来看，智能监测是机械设备故障诊断最为先进的技术之一，可将该技术用于旋转机械的故障诊断当中，借助设置在现场的数据采集装置，能够对机械设备的运行参数进行实时采集，经通信网络传给智能监测系统，系统则会根据这些参数对机械设备当前的运行状态进行分析。在旋转机械设备中，泵和齿轮传动系统是较为重要的组成部分之一，这两个部分在机械运行中，会出现不同程度的磨损，并且有时还会出现螺栓松动、轴对中偏移等现象，如果上述问题得不到及时有效地处理，將会逐步演变为故障。通过智能监测系统的运用，可以在机械运行状态异常时，发出报警提示，并对相关数据进行分析，判断出故障的成因，从而为故障快速处理提供详实、可靠的依据，避免了故障问题扩大造成的损失。

3结语

综上所述，机械设备生产环境复杂以及设备处于高负荷状态运行，很容易发生各种故障，这会严重制约正常生产。企业要对机械设备故障给予高度重视，积极利用故障诊断及监测技术及时发现故障问题，以便进行快速维修。

参考文献

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