關于機械設備故障診斷的探討

金勇

摘 要：機械設備故障診斷技術是一門掌握和了解機械設備在使用過程中的一種狀態，提前發現故障及原因，同時預報故障發展趨勢的技術前景，在現代工業中有著至關重要的效能作用。本文針對故障診斷的發展歷史，對故障診斷的方法和優缺點進行研究分析。

關鍵詞：機械設備 故障 檢測技術 診斷

中圖分類號：TH17 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0095-01

故障診斷技術走過了將近40年的發展歷程，在理論上已經初始形成了較完整的學科體系步驟，一點點形成以油樣分析、振動診斷、無損檢測探傷和溫度監測為主，同時很多新的技術和方法也逐漸形成性的發展局面。其中故障診斷（FD）始于對機械設備的故障進行診斷，其全稱則是狀態監測與故障診斷（CMFD）。其主要內容包含了兩個方面：一是在發現特殊的情況下，對各項設備的故障進行診斷與分析；二是對設備的運行進行狀態監測。計算機軟硬件技術的發展非常的促進了信號分析與處理技術的飛躍跨步，推向了機械故障診斷和監測技術朝實用化和科學化路線發展。

1 主要技術方法現狀

1.1 系統故障原因結構圖的形成

通過結構圖對系統故障造成的原因，做出從整體到部分的按樹狀依次的細致劃分。故障樹則表示出系統或者設備上的不理想事件和指定設備之間的邏輯結構圖，同時好包含了它的各個部件和各個子系統之間的邏輯結構圖，該方法稱之為圖形演繹法。故障圖表則是由造成故障的各項因素與系統中的故障這兩者相互繪制而成，而這樣就可以很直觀的反、反映出了系統、元部件、因素、故障以及其他因素之間的相互關系，并且可以定量的計算出故障的程度、故障的原因和故障的概率等。

1.2 模糊數學的故障診斷方法應用

根據模糊的集合論征兆空間和故障狀態空間的某種映射關系，故障診斷用征兆的方法來進行。只因它的集合理論還未發展成形，大部分能借用經驗和大量諸多的試驗來定位。系統本身存在的模糊與不確定的相關信息因素，同時還對每個特征參數與每一個征兆來制定其上、下限以及合格的隸屬度的函數，從而在應用上存在一定的局限控制性。隨著模糊集合論的不斷完善更新，運用這個方法的可觀性能上還是十分被關注重用的。

1.3 診斷故障的人工神經網絡方法應用

在20世紀80年代末90年代初，人工神經網絡方法才真正的開始實用。因為神經網絡中存在很多功能，其中包含了對結構的聯想、推測、記憶、自適應和學習、容錯、處理繁瑣和并行模式等方面，并且在工程的實際工作中還存在許多的突發性能，同時故障很多，過程也很復雜，使它在龐大多樣的機器、突發性故障較多以及系統檢測和診斷中可以發揮出更加廣泛的應用。

2 機械設備故障的診斷技術

2.1 故障診斷技術依次分類介紹

（1）簡易診斷又稱之為初級診斷。一般由現場的職責人員開始進行觸及診斷及其能對設備的狀態做出極速有效的概括和進行討論評價。

（2）精密診斷是在初始診斷的基礎上對于出現特殊狀況的設備進行清晰識別，并進行詳細的診斷策略，檢查出設備出現的異常部位，并對設備不同的種類和故障程度執行研究和判斷實施進行。

（3）運行診斷和功能診斷。對剛剛組裝或剛開始維修的設備檢查其功能和狀況是否出現異常的診斷稱之為功能診斷，同時根據他們對設備或者機組進行檢查，所得到的結果來進行相應的整改。同時對正常工作的設備所產生的故障特征進行檢測運行診斷。

（4）連續監控和定期診斷。每間隔一定時間就對工作的設備進行檢測即是定期診斷。連續監控就是采用儀表和計算機信息處理系統對機器運行狀態進行監視和控制；何時使用連續監控？多在因故障而導致重大生產耗失，事故影響悲劣以及頻頻出現故障和較容易發生故障的設備，由于安全以及勞動保護方面的因素無法點檢的設備都將使用連續監控。

2.2 技術的診斷形式

（1）外觀檢查：借用人體的感官，從味道，聲音，溫度和運行狀態等諸多方面，可直接觀察故障信號的發生，同時通過豐富的檢查經驗和維修經驗及技術來判斷故障將會出現的個別部位和成因，目的就是達到預測的效果。

（2）振動測量：振動是機械設備中比較平常的現象，振動一般在作回轉或往復運動都會產生的，振動信息的產生通過設備運行的狀態特征來判斷。大多數振動的增強都將會發生故障。

（3）噪聲：物體的機械振動通過彈性媒質向遠處傳播的結果，聲源是發生聲音的振動機械振動將是媒質中的傳播過程。如機械振動系統實機械噪聲的聲源。機械設備噪的聲源主要包括電機、液壓泵、齒輪、軸承等，其噪聲頻率與其運動頻率或固有頻率都有關系。不動的零件（如支架、箱體、蓋板等）的噪聲均是受其它聲源或振源的誘發引起共鳴造成的。

（4）泄漏：在機械設備運行的過程中，氣態，液態和粉塵狀的介質從其孔眼和裂縫和空隙中流出或者涌入，形成泄漏，造成能源的大量浪費，工況惡質化，環境受到污染，損壞快速這是機械設備使用中力圖防止的最壞現象。

3 材料缺陷損傷和裂紋的故障檢測

（1）超聲波探傷法：這種方法不僅成本低，測厚度較大，速度較快，尤其對人體無任何傷害，檢測平面型缺陷是主要目的。

（2）射線探傷法：重要使用X射線。此方法關鍵用于展示體積型的缺陷，大多數材料均適用，測量的成本非常之高，對人體具有相當的損害，要小心謹慎的使用。

（3）滲透探傷法：包括熒光滲透和著色滲透兩種方法。這兩種方法的操作不僅容易而且成本極低，廣泛的范圍應用能夠直觀的顯示出來，但是也只僅適用于表面缺陷的損傷種類。

（4）磁粉探傷法：此種方法的使用容易方便，與滲透探傷比較特別敏捷，近表面的缺陷能夠探測出來，鐵磁性材料最為適用。

（5）渦流探傷法：對封閉在材料表面下的缺陷有非常高的檢測靈敏度比較適應，此種方法定位為電學測量方法，方便自動化和計算機的運用處理。

（6）激光全息檢測法：此種方法是20世紀60年代才興盛起來的一種科研技術，此種方法不僅檢測各種高壓容器、蜂窩結構還有疊層結構等。

（7）微波檢測技術：此種方法也是近幾十年挖掘出來的一種新興技術，超聲波方法遠遠不如非金屬的貫穿能力方法，此方法的特征是簡便快速，屬于一種非接觸式的無損檢測技術。

（8）聲發射技術：重點對大型構件結構的完整性進行長期監測和評價，對缺陷的增長可實時監測和實行動態，檢測靈敏度極高，目前，壓力容器，核電站重點設備還有放射性物質的偶爾泄漏，得到廣泛應用的是輸送管道的焊接部位缺陷等方面的檢測。

4 結語

機械設備一定要深化各種理論和技術的相互滲透性；應用范圍必須要廣，使用內容也要更豐富實用。機械故障診斷學不管在技術上或是在理論方法角度學都需要進一步發展研究和健全完善，以適應時代的機械化的新需求。

參考文獻

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