機械故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

摘 要：伴隨著機械產(chǎn)業(yè)的持續(xù)前進，對辨析事故的水平要求也越來越高，最近這二十年以來，我國以及國際上辨析事故的手段都有很大的進步，文章對機械事故的辨析技術(shù)發(fā)展狀況展開了具體的講述，同時對其前進方向展開了預測。

關(guān)鍵詞：故障診斷；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

引言

從20世紀60-70年代開始，對機械事故的判斷技術(shù)作為一項新流行的學科，開始了快速的發(fā)展，在判斷中運用計算機進行協(xié)助，使對機械事故的判斷技術(shù)發(fā)展到了智能化的水準。當下，在工業(yè)制造企業(yè)中機械事故的判斷技術(shù)發(fā)揮著越來越關(guān)鍵的影響，在制造過程中完全證實了拓展事故判斷和狀況推測手段的探索是必然的。

我國對機械事故判斷的技術(shù)在思想上是很接近于發(fā)達國家的，但是在實際操作中的步驟實施距離發(fā)達國家還是有一定距離的。在國內(nèi)，對事故判斷理論上的探索和實際生產(chǎn)沒有緊密的連接起來，研究的工作者大多只會在理論上進行探索，沒有實際的工作經(jīng)驗，研究出的結(jié)果往往和真實的生產(chǎn)大相徑庭，一般都是在高校與研究院所作為起始點，接著滲入到各個行業(yè)中。國外對機械事故判斷技術(shù)的研究是通過對現(xiàn)場操作中發(fā)生的問題反應到研究所，對癥下藥。

在過去20年的發(fā)展中，中國自行研究的事故判斷體系一部分已經(jīng)很老練，被很多的工業(yè)廠商大范圍投入使用。不過很多新型的理論與實踐的運用，讓事故判斷方法發(fā)展也越來越迅速，慢慢的做到及時、快捷與精準。

1 故障診斷的含義及其現(xiàn)狀

事故判斷方法是有明白與掌控設(shè)施正常運行時的情況，從而了解整個設(shè)施或者部分設(shè)施是否是正常運行，這樣就能夠第一時間找出事故的原因，了解其發(fā)展的情況的手段，這種手段能夠防止事故的出現(xiàn)，盡最大的可能增加機械的運行速度。

1.1 設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究內(nèi)容

故障診斷技術(shù)主要包括以下三個基本環(huán)節(jié)：

（1）特征信號的采集：這一過程屬于準備階段，主要用一些儀器測取被測儀器的有關(guān)特征值，如速度、溫度、噪聲、壓力、流量等。

對于信號的搜集大多使用傳感設(shè)備，對這一步驟的探索主要是研究搜集信號的方法，其宗旨是在任何情況下都能夠取得可信賴、平穩(wěn)的特征信號。我國傳感設(shè)備的種類主要有：電渦流傳感設(shè)備、速度以及加速度傳感設(shè)備、溫度傳感設(shè)備等；新研制出的傳感方法主要有聲發(fā)射、激光、纖維等。

（2）信號的提取與處理：從采集到的信號中提取與設(shè)備故障有關(guān)的特征信息，與正常信息值進行對比，這一步就可稱之為狀態(tài)檢測。目前，小波分析在這方面得到了廣泛的應用，尤其是在旋轉(zhuǎn)機械的軸承故障診斷中。基于相空間重構(gòu)的GMDH數(shù)據(jù)處理方法也剛剛開始研究，此方法對處理一些復雜機械的非線性振動，從而進一步預測故障的發(fā)展趨勢非常有效。

（3）診斷事故類型：將第二步中得到的結(jié)果使用以往的經(jīng)驗和理論，對設(shè)施的情況開展辨別，從而得出整修策略。這一項最主要的是探索體系因數(shù)辨別和判斷中使用的方法，研究傳感設(shè)備改進配置問題，研究在事故判斷中如何使用信息融合方法、模糊判斷、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波改換、專家體系等。

1.2 故障診斷技術(shù)的發(fā)展歷程

故障診斷技術(shù)大致經(jīng)歷了三個階段：

（1）事后維修階段：（2）預防維修階段：（3）預知維修階段。現(xiàn)在基本處于預知維修階段，預知維修的關(guān)鍵在于對設(shè)備運行狀態(tài)進行連續(xù)監(jiān)測或周期檢測，提取特征信號，通過對歷史數(shù)據(jù)的分析來預測設(shè)備的發(fā)展趨勢。

1.3 故障診斷的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)檢測診斷技術(shù)的研究主要集中在以下幾個方面：

（1）傳感方法探討：傳感方法是對設(shè)備運行情況的儀表方法的研究。我國逐漸開發(fā)了多種不同類型不同功能的傳感器，比如：屯渦流式、速度式、加速度式與溫度式的傳感器等；現(xiàn)在研究出的技術(shù)種類有：聲發(fā)射、光纖與激光等。

（2）關(guān)于信號分析與處理技術(shù)的研究：從傳統(tǒng)的譜分析時序分析和時域分析，開始引入了一些先進的信號分析手段，如快速傅立葉變換，Wigner譜分析和小波變換等。這類新方法的引入彌補了傳統(tǒng)分析方法的不足。

（3）經(jīng)過專家與智能系統(tǒng)的分析：對這一類型的研究目前是事故判斷技術(shù)發(fā)展重要的地方，現(xiàn)在已經(jīng)有日常機械事故判斷體系，不過對這方面的技術(shù)研究并沒有滿足人們的要求。

（4）關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究：比如旋轉(zhuǎn)機械神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類系統(tǒng)等的研究已經(jīng)取得了應用，取得了滿意的效果。

（5）對于判斷體系的開拓和探索：從對簡單設(shè)備的巡視檢查到上下機型的設(shè)備，直到以網(wǎng)絡(luò)為根本的布局式體系的構(gòu)造日益龐雜，速度也是越來越快了。

（6）專門化與便攜式診斷儀器和設(shè)備的研制與開發(fā)。

現(xiàn)在，中國的電力與化工等部分行業(yè)的事故判斷體系較為完善，在工業(yè)中運用廣泛。

2 發(fā)展趨勢

對機械裝置事故的判斷手段要和當下走在最前端的科學技術(shù)所結(jié)合，是其前進發(fā)展趨勢。現(xiàn)代事故判斷方法的前進方向是判斷思想、判斷模式的多樣化，傳感設(shè)備的準確化、多樣性，判斷方法的智能化，主要體現(xiàn)在以下五個方面：

（1）和現(xiàn)代含科技成分最多的技術(shù)特別是激光檢測手段的結(jié)合。最近幾年以來，激光手段的運用開始從醫(yī)療、軍事、設(shè)備制作等方面前進到探測以及裝備事故判斷中，同時在旋轉(zhuǎn)設(shè)備中已經(jīng)有所成果。

（2）與最新信號處理方法相融合。隨著新的信號處理方法在設(shè)各故障診斷領(lǐng)域中的應用，傳統(tǒng)的基于快速弗利葉變換的信號分析技術(shù)有了新的突破性進展。

（3）與非線性原理和方法的融合。機械設(shè)備在發(fā)生故障時，其行為往往表現(xiàn)為非線性特征。如旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)子在不平衡外力的作用下表現(xiàn)出的非線性振動。隨著混沌與分型幾何方法的日趨完善，這類問題必將得到進一步解決。

（4）將多元傳感方式融入其中。智能型生產(chǎn)規(guī)定機器必須有整體，各個角度的檢測與保養(yǎng)，這樣能夠?qū)C器的日常運行情況有個整體的掌握。所以，對機器事故判斷的過程中，能夠使用幾個傳感器同一時間對機器每個部位進行監(jiān)控，接著根據(jù)指定的方式分析得到的數(shù)據(jù)，例如人工式精神網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

（5）將現(xiàn)代化的技術(shù)融入其中。其中就包括了：專家機制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊式邏輯思維以及進化算法等。現(xiàn)代自動化技術(shù)在機器事故判斷系統(tǒng)里有很廣泛的平臺，伴隨現(xiàn)代化技術(shù)的進步。機器狀態(tài)的自動化檢測與事故判斷是事故判斷系統(tǒng)的必然要求。

3 結(jié)束語

中國的事故判斷系統(tǒng)想要達到世界先進水平，就應該注重對現(xiàn)場的觀察，始終堅持用找出問題、分析解決、將理論結(jié)合實踐的方法來解決。