浅谈机电设备故障检测诊断的技术

冯斌

摘要：机电设备故障检测诊断技术是机电设备状态管理的核心技术之一，是维修模式的决定因素。主要是通过获得设备在各种工况下表现出来的振动、噪声、温度以及润滑油、介质油、工作参数、泄漏等所有状态信息的综合分析来识别设备的状态、异常类型及程度，其本质是一个包含信号采集信息提取、信息综合、故障识别和信息利用的过程。在状态管理中，检测诊断技术的作用覆盖从信息获取到识别和利用的所有机电技术过程。

关键词：机电设备;故障检测;诊断技术

一、机电设备故障检测诊断技术的意义

生产设备具有高度自动化、连续化、规模化、精密化、装备先进、结构复杂的特点，设备管理与维修的目的是确保设备功能、精度、可靠性和效率，并通过设备改造，持续满足对产品升级、产能质量提高及绿色生产的要求。随着设备现代化程度的提高，机电设备管理原有的维修方式事后维修和预防维修，已不能满足其需要，与之相适应的维修模式是以状态维修为主多种维修方式并存的管理模式。状态维修的关键是设备状态信息的管理与掌握。

设备检测诊断技术做为设备状态信息管理的核心支撑技术之一，所发挥的作用越来越突出，如果检测诊断技术和手段落后，设备的劣化趋势和故障不能及时准确地诊断，设备的状态不能准确地把握和掌控，就无法进行状态管理与维修。因此，只有重视和普及推广应用设备检测诊断这门前沿技术，并走点、线的结合，区域和中心的结合，设备状态、工艺生产和产品质量等信号的结合的综合检测诊断发展之路，才能适应設备大型化、连续化、电气自动化和网络化带来的信息激增的局面，实现机电设备管理现代化。

二、机电设备故障检测诊断技术的主要作用

1、正确指导维护检修，确保设备稳定可靠经济高效运行

机电设备的不同零部件有不同的寿命周期，盲目地解体或更换将造成人力、物力、备品备件的极大浪费。一般情况下很难仅凭人的感官和经验把故障原因检查出来，而复杂、先进的设备是不能轻易进行拆卸检查的。这就要求运用先进的仪器和科学的方法即运用设备故障检测诊断技术，对状态信息做出准确的判断，供相关部门依据这些状态信息制定维护检修计划，包括维修时间、检查内容和更换部件等等，以提高维修费用的经济性。

2、复杂设备的状态受工艺过程的影响

不合适的参数匹配，可能引起某些故障特征，此时的设备状态信息所反映的现象不能孤立地视为设备问题;工艺或操作性问题也可能引发设备故障。于是需要通过运行参数的调节来改善设备的状态。工艺过程、设备状态和产品质量所提供的信息互相制约，只有通过有机协调，状态才能保持最佳。

3、为设备的设计制造、改造完善、工艺升级

产品质量提高等保证设备所具有的工作能力，包括功能、精度、效率、可靠性、运行参数、环境指标、能量消耗等方面处于最佳状态。

三、设备故障检测诊断的工作内容

设备故障检测诊断工作的主要内容是围绕设备运行状态的相关信息的有效获取，并应用各种分析处理技术和方法手段，得出状态结果，在设备管理各环节中有效应用。设备状态管理的过程，是通过技术手段和管理方式的结合，实现状态管理各项功能和目标的过程。

1、设备基本属性信息获取

设备基本属性信息包括设备的基本参数（代码信息、型号、功率、投产日期等）、设备的设计性能参数（性能曲线、额定功率、额定转速等）、设备各类部件型号规格（轴承、齿轮等通用备件的型号或参数、用油品种等）和设备的产能信息（产品的规格品种、生产能力、产品质量要求等）等。

2、设备运行过程中的物理量值和状态判断过程中间信息的获取

（1） 新设备投入运行时的原始测量值获取。包括安装尺寸等静态量的原始测量值及振动、温度、应力、电流等动态量的原始测量值。这些状态信息不仅可以作为评价设备设备原始状态的有效依据，也是以后设备维修时状态的恢复标准。

（2）设备运行中各类动态物理量获取。对不同的设备类别而言，表征状态的动态物理量也有较多的选择。如机械设备有振动、噪声、转速、温度、应力、磨损、变形等;电气设备有电压、电流、介损、耐压等;液压设备有清洁度、压力、流量、动态响应等。这些状态信息由各类设备维护、生产运行、专业检测人员等通过检查或测量获得。

（3）经分析处理后能表征状态的中间数据获取。包括与故障判断相关的各类统计值、特征值、图谱等，主要由各类计算方法、数据处理仪器装备对直接测量信息进行处理后获得，如运用振动诊断领域内的时域分析、频域分析、概率密度统计等产生的数值、谱图、曲线等，磨损分析的磨粒形貌，红外成像的温度场分布等。这些中间数据是故障判断的主要依据。

3、从设备检修、维护及其他渠道获取的状态信息

从设备管理的相关部门或系统获取涉及设备检修、维护的项目、周期等信息，了解故障发生的各类数据统计，包括发生的实绩及原因统计，以及设备备件的库存情况、制造周期、费用情况等信息。此外，在跟踪检修结果反馈方面，主要了解检修后运行的情况，了解检修内容及更换备件的情况，了解过程中更换部件异常的程度及其他相关情况。

四、开展机电设备故障检测诊断工作的前提条件

1、掌握提升基本技能

要做好设备检测诊断工作，前提条件之一是提升专业人员自身的基本技能，包括对设备本身及工艺有一定了解，如设备的基本结构、工作原理、生产运行的工艺过程，输入输出等。基本掌握故障的机理，搞清故障原因及其状态效应，出现故障之后对应的物理特征。能够进行故障概率的统计分析，归纳常见故障的模式和特征，选择最合适的手段和方法，对症提取故障敏感参数及特征，制定相应的处理方案和措施。

2、重视推广应用机电设备检测诊断技术

设备故障检测诊断技术是状态管理的核心技术之一，是维修模式的决定因素，其主要作用是获得设备的结果状态信息，即根据设备在各种工况下表现出来的振动、噪声、温度以及润滑油、介质油、工作参数、泄漏等所有状态信息的综合分析来识别设备的状态、异常类型及程度，其本质是一个包含信号采集信息提取、信息综合、故障识别和信息利用的过程。在状态管理中，诊断技术的作用覆盖从信息获取到识别和利用的所有技术过程。因此，现代大型流程企业，只有重视和普及推广应用设备检测诊断这门前沿技术，并走点、线的结合，区域和中心的结合，设备状态、工艺生产和产品质量等信号的结合的综合检测诊断发展之路，才能适应设备大型化、连续化、自动化和网络化带来的信息激增的局面，实现设备管理现代化。

3、充分利用网络和信息技术

随着规模扩大，特别是一业多地的局面已经形成，单一的、各自独立的检测诊断系统已不能适应形势发展的要求，网络技术与设备诊断技术相结合的分布综合检测诊断系统应运而生，这种系统以计算机网络为基础，把分布在各处的传感器与各种服务器和管理站点联系起来，并综合利用设备状态、工艺生产和产品质量等信号，资源能够共享，尤其是远程诊断网络，实现了测试数据、分析软件和诊断知识和经验的共享，诊断专家在异地可以实时地对设备故障进行会诊，提高诊断的准确性。利用网络还能够对相关人员进行培训，提升设备人员的技术素质。

结论：

通过以上的分析可以发现，机电设备监测诊断技术就是以机电设备管理、状态监测和故障诊断为内容，以建立现代维修制度—预知维修，降低维修费用为目标。对设备进行状态监测与故障诊断是设备实行点检，进而实行预知维修的前提和技术基础，而预知维修则是依据监测诊断的结果采取的一种适时维修。

参考文献：

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[2]王欢. 浅析机电设备故障诊断技术[J]. 大科技， 2017（17）.

[3]阮威. 浅谈机电设备故障诊断及维修技术[J]. 企业技术开发：下旬刊， 2013.

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