試論機械設備運行可靠性評估的發展與思考

李媛

（深圳中廣核工程設計有限公司，廣東 深圳 518172）

試論機械設備運行可靠性評估的發展與思考

李媛

（深圳中廣核工程設計有限公司，廣東 深圳 518172）

我國的經濟社會不斷發展，機械制造行業也進入了快速發展的階段。在機械制造行業中有大量的機械設備，機械設備運轉產生動力，可以為機械制造提供動力支持。值得注意的是，每臺機械設備都存在一定的局限性，在運行過程中會出現故障問題，阻礙機械生產制造工作的順利開展。具體探討了機械設備運行可靠性評估的發展與思考，希望能為相關單位提供一些參考。

機械設備；可靠性評估；評價模式；計算頻帶

進入新世紀以來，我國的社會主義市場經濟持續繁榮，給機械制造行業帶來了前所未有的發展機遇和挑戰。當前我國的機械制造企業越來越多，市場競爭日趨激烈。如何在激烈的市場競爭中保持有利地位，成為了各個企業關注的重點問題。在機械制造生產體系中，機械設備占據著重要位置。只有保證機械設備的正常運轉，才能提高機械制造的生產效率。在此背景下，對機械設備運行可靠性進行評估勢在必行。

1 機械設備運行可靠性評估的發展

隨著各國工業化進程的不斷加快，科學技術水平不斷提升，機械設備也在朝著高精密、高智能的方向發展。機械設備的種類非常豐富，從某個角度來看，機械設備的質量直接關系著機械制造行業的發展。自20世紀以來，發達國家開始對機械設備運行的可靠性進行評估，并將可靠性評估技術應用在了機械產品的生產制造中。美國將可靠性評估技術作為20世紀的三大技術之一，足以說明可靠性評估的重要性。與國外相比，我國的機械設備運行可靠性評估工作發展比較緩慢。長期以來我國的機械制造行業為勞動力指向型，機械產品的技術轉換率較低。近年來，我國的市場經濟不斷發展，現代化技術被應用在機械生產制造中。值得注意的是，我國機械設備的故障發生率非常高，為了保證機械生產制造系統的正常運轉，必須對機械設備的可靠性進行精準評估。

機械設備的可靠性評價包括以下幾方面的內容：①對機械設備的設計過程進行可靠性評價；②對機械設備的制造過程進行可靠性評價；③對機械設備的運行過程進行可靠性評價；④對機械設備的維修過程進行可靠性評價；⑤對機械設備的管理過程進行可靠性評價。在上述評價內容中，設計考靠性和過程可靠性評估最為關鍵。機械設備很容易受到外部環境的影響，因此，機械設備故障屢見不鮮，嚴重的甚至會引發重大的安全事故。以前幾年的日本核電站泄漏為例，日本核電站的冷卻設備失衡，系統停轉，導致核電站泄漏。為了避免上述問題的發生，機械制造行業必須對機械設備運行可靠性進行評估，保障機械產品生產制造工作的順利開展。

2 機械設備運行可靠性評估的不足之處

2.1 獲取數據不夠精確

在當前機械設備運行的可靠性評估中，存在數據不夠精確的問題。在機械設備運行過程中，會產生大量數據，只有對數據進行儲存管理和精準分析，才能體現數據的實用價值。機械設備的運行數據是可靠性評估的依據，在進行評估過程中，需要應用數據測算事故概率。傳統的數理統計方法經常會出現數據遺失的問題，對可靠性評估結果造成不利影響。

2.2 設備狀態評估片面

在當前機械設備運行的可靠性評估中，存在設備狀態評估片面的問題。在可靠性評價時，需要對機械設備的運行狀態進行假設，使機械設備趨于有限狀態。一般而言，機械制造企業會考察機械設備的失效狀態和正常狀態，但是除了這2種狀態外，機械設備還存在其他的運行狀態。由于設備狀態評估片面，可靠性評估的結果勢必會與實際值存在差距。

2.3 機械設備結構復雜

在當前機械設備運行的可靠性評估中，存在機械設備結構復雜的問題。很多機械設備的規模較大、內部結構較為復雜，在運作過程中，不同零件會產生不同的作用力。傳統評估方法并不能判斷機械設備內部結構零件與零件的關系，一旦零件出現損壞，就會導致機械設備失效，阻礙機械產品制造工作的推進。

2.4 失效分布評估較難

在當前機械設備運行的可靠性評估中，存在失效分布評估較難的問題。在進行可靠性分析時，需要判斷機械設備失效的概率。機械設備失效本身為假設條件，提高了評估結果的模糊性。很多機械設備的使用年限較短，內部元件較多，維修的難度大大增加。一些機械制造企業應用傳統可靠性評估方法進行分析，導致評估結果出現偏差。

3 機械設備運行可靠性評估的科學方法

3.1 降低對概率分布的依賴性

為了對機械設備運行進行可靠性評估，應該降低對概率分布的依賴性。在應用傳統評估方式對機械設備運行進行可靠性評價時，需要依托概率分布的方法。概率分布方法存在較大的誤差，為了降低對概率分布的依賴，應探索新的模型評估方法。當機械設備的應用過程中呈失效狀態，參數運行具有一定的規律性。此時，應對數據之間的相互關系進行判斷，最大化地提高模型的精確度。在不同的運作階段，機械設備的可靠性水平不同，國外學者提出了動態貝葉斯估計方法，為機械設備運行可靠性評估指引了新的方向。在構建評估模型之后，應脫離數理概念，對不同類型的機械設備進行可靠性分析，同時，對機械設備的使用壽命進行測算。

3.2 假設機械設備已經失效

為了對機械設備運行進行可靠性評估，應該假設機械設備已經失效。在傳統的評價模式中，機械設備運行狀態主要分為2種。即正常狀態、失效狀態。事實上，機械設備的運行時間越長，其退化速度越快，退化狀態處在正常狀態與失效狀態之間，也應該納入考慮范圍之內。在20世紀初，國外學者構建了機械設備加速退化模型，對機械設備的退化狀態進行仿真模擬。在此基礎上，其他學者對失效數據進行了排列，使模型可以描述機械設備的物理特性。機械設備的運行軌跡不同，其退化程度也不盡相同。因此，在對機械設備進行可靠性評估時，應該將其運行劃分為不同的階段，獲取其中的故障參數，判斷時間與機械設備運行系統的關系。

3.3 保障評估結果的實時性

為了對機械設備運行進行可靠性評估，應該保障評估結果的實時性。機械設備所處的工作環境一直在發生變化，與之相對應的，機械設備運行參數也在發生變化。機械設備在運行過程中會產生大量的實時數據。只有對即時數據進行分析，才能獲得最精準的可靠性評估結果。歷史試驗數據雖然能反應機械設備的運行狀態，但并不能將其作為構建可靠性評估模型的依據。為了確保評估結果的實時性，應該依靠貝葉斯方法形成仿真系統，對機械設備失效概率進行評定。同時，需要依靠網絡信息技術形成動態監測系統，對機械設備的退化數據進行分析。

3.4 發揮動態信號信息價值

為了對機械設備運行進行可靠性評估，應該發揮動態信號信息的價值。動態信號可以反映機械設備的實際運轉情況，因此，在對機械設備進行可靠性評估時，可以對動態信號進行分析，判斷機械設備的磨損程度和故障發生率。一方面，動態信號需要依靠物質載體，比如信號接收轉換器等；另一方面，機械設備的運作狀態不一，需要建立不同監測點，獲取實時信息。在了解設備運行狀態之后，應將個體運行整合為群體運行，反映設備整體運行的特征。同時，應把當前信息與歷史信息相結合，形成可靠性評估的科學方案。

3.5 采用多元化的評估方法

為了對機械設備運行進行可靠性評估，應采用多元化的評估方法。一方面，可以計算機械設備的振動頻率，并將機械設備的振動劃分為不同層級，以此為依據評定機械設備的老化程度，測試軸心的工作性能；另一方面，可以觀察機械設備的外觀，查看機械設備是否出現了外部結構損傷，評估機械設備的不確定狀態，分解計算頻帶。

4 結論

綜上所述，隨著我國的經濟社會不斷發展，機械制造行業也進入了快速發展階段。在機械制造生產體系中，機械設備占據著重要位置。只有保證機械設備的性能良好，才能推動機械產品生產制造工作的順利開展。在此背景下，對機械設備運行可靠性進行評估勢在必行。

［1］何正嘉，曹宏瑞，訾艷陽，等.機械設備運行可靠性評估的發展與思考［J］.機械工程學報，2014（02）.

［2］季云，王恒，朱龍彪，等.基于HMM的機械設備運行狀態評估與故障預測研究綜述［J］.機械強度，2017（03）.

〔編輯：張思楠〕

TH17

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.17.160

2095－6835（2017）17－0160－02