浅谈设备故障诊断技术

王豫江

（新疆五鑫铜业有限公司 阜康 831500）

随着科技的发展，现代工业正逐步向生产设备大型化、复杂化、高速化和自动化方向发展，在提高生产率、降低成本、节约能源、减少废品率、保证产品质量等方面具有很大的优势。现代化机械设备的应用一方面大大促进了生产的发展;另一方面也潜伏着一个很大的危机,即一旦发生故障所造成的直接和间接的损失将是十分严重的。机械设备故障诊断这门新技术的宗旨就是运用当代一切科技的新成就发现设备的隐患,以期对设备事故防患于未然。机械故障诊断技术对确保机械设备的安全、节约维修费用均起到重要作用。因此,在生产中运用现代设备故障诊断技术,可给企业带来巨大的经济效益。

1 机械设备诊断的含义

在设备运行中或基本不拆卸全部设备的情况下，掌握设备的运行状态，判断产生故障的部位和原因，并预测未来状况的技术。是防止事故的有效措施，也是设备维修的重要依据。

2 应用设备故障诊断技术的目的

采用设备故障诊断技术，至少可以达到以下目的：

（1）保证设备安全，防止突发事故；

（2）保证设备精度，提高产品质量；

（3）实施状态维修，节约维修费用；

（4）避免设备事故造成的环境污染；

（5）提高企业设备的现代化管理水平，给企业带来较大的经济效益和良好的社会效益。

3 设备故障的概念

所谓设备故障，一般是指设备失去或降低其规定功能的事件或现象，表现为设备的某些零件失去原有的精度或性能，使设备不能正常运行、技术性能降低，致使设备中断生产或效率降低而影响生产。

设备在使用过程中，由于磨擦、外力、应力及化学反应的作用，零件总会逐渐磨损和腐蚀、断裂导致因故障而停机。加强设备保养维修，及时掌握零件磨损情况，在零件进入剧烈磨损阶段前，进行修理更换，就可防止故障停机所造成的经济损失。

事故也是一种故障，是侧重安全与费用上的考虑而建立的术语，通常是指设备失去了安全的状态或设备受到非正常损坏等。

4 设备诊断的方法

4.1 按机械故障诊断方法的难易程度分

（1）简易诊断法

这种方法主要指采用便携式的简易仪器,根据设定的标准或人的经验分析,了解设备是否处于正常状态。若发现异常则通过监测数据进一步了解其发展趋势。这种方法的正常使用,得意于世界上许多大公司对便携式设备的研究和生产。例如,便携式测振仪、机器检测器,油膜检测器,小型测振仪、马达检测器,声发射裂纹检测器等。

（2）精密诊断法

这种方法指对已产生异常状态的原因采用精密诊断仪器和各种分析手段,进行综合分析。通过精密诊断,不仅要确定故障是否的确存在,并且,当存在故障时,还需诊断出它的位置,原因及程度及发展趋势。据有关资料统计,利用简易诊断仪器可以解决设备运行中50%的故障。由此可见,简易诊断在设备管理与维修中的重要作用。

4.2 按测试手段分

（1）直接观察法

即传统的“听、摸、看、闻”等方法,在一些情况下十分有效。但因其主要依靠人的感觉和经验。故有较大的局限性。但随着现代技术的发展,新的高科技产品(如红外点温仪、光纤内窥镜等)的问世延长了的感观器官,从而使这种方法又成为一种有效的诊断方法。

（2）振动噪声法

机械设备在动态下(正常状态或异常状态)都会产生振动和噪声。进一步的研究表明：振动的强弱及其包含的主要频率成份和故障类型、部位和原因等有着密切的联系。一台设计得很好的机器,它的固有振级也很低。但当机器磨损、基础下沉、部件变形时,机器的动态性能开始出现各种细微的变化:轴变得不对中,部件开始磨损,转子变得不平衡,间隙增大。所有这些因素都在振动能量的增加上反映出来。因此,振动加剧常常是机器要出毛病的一种标志,而振动是可以从机器的外表面测到的。过去,设备工程师根据经验靠手摸、耳听来判断机器是否正常或其故障是否在发展。但今天机器的转速很高,许多起警告性的振动出现在高频段,因此,只有用仪器才能检测出来。做法是:在机器运行良好的状况下,具有一个典型的振级和频谱特征。而当机器的故障在发展的时候,机器的动态过程以及机器零件上的一些作用力也随着变化,从而影响机器的振动能级和频谱的图形。通过这样的振动的测量和分析,我们可以知道机器的工作状态的变化以及是否需要维修。因振动法不受背景噪声干扰的影响,使信号处理比较容易,故在现代故障诊断技术中应用更加普遍。

（3）无损检验

指在不破坏材料表面及内部结构的情况下检验机械零部件缺陷的一种方法。

（4）磨损残余物测定法

具有润滑系统或液压系统的循环油路中,通常携带着大量的磨损残余物(磨粒),这些磨粒的数量、大小、几何形状及成份等反映了机器的磨损部位、程度和性质,如根据我们观测到的滚动兼滑动疲劳磨粒的铁谱图,可确定齿轮产生疲劳失效。

（5）机器性能参数测定法

这是一种辅助的手段,通过测量机器的性能参数判定机器的运行状态是否离开正常工作范围,从而为故障诊断提供一个佐证。

5 故障诊断技术的应用范围

在以下场合可考虑应用该项技术,但也不是绝对的：

（1）生产中的重大关键设备、价值昂贵的大机组；

（2）不能接近检查、不能解体检查的设备；

（3）维修困难、维修成本高的设备；

（4）对安全性要求高的设备；

（5）从生产的重要性、人身安全、环境保护、社会影响等方面考虑,必须采取诊断技术的场合。

6 结束语

从今后的发展看,故障诊断技术必须跳出仅针对机械运行过程这个环节的局限性,而应该放在产品的整个生命周期中来统筹考虑,对机械系统的整个寿命周期进行有效的分析,从而提高机械系统的可靠性和可维修性,延长系统的寿命,降低寿命周期费用。从诊断的方式上来看,传统的诊断方法和理论对单过程、单故障和渐发性故障的简单系统可以发挥较好的作用,对于多过程、多故障和突发性故障以及复杂庞大、高度自动化的大型设备和系统,就具有较大的局限性。将人工智能的理论和方法应用于机械故障诊断,发展智能化的机械故障诊断技术,是机械故障诊断的一个新的途径,成为机械故障诊断的一个重要研究方向。