機(jī)械設(shè)備診斷的理論技術(shù)與方法分析

馬然

摘要：機(jī)械設(shè)備在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的作用十分關(guān)鍵，如果的工業(yè)生產(chǎn)的過程中，機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障問題，那么就會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)帶來極大的危害，直接損害到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，因此我們?cè)跈C(jī)械設(shè)備運(yùn)行的過程中，應(yīng)該建立起準(zhǔn)確、高效的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，下面本文就對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的闡述，分析機(jī)械設(shè)備診斷的理論技術(shù)與方法，提出機(jī)械設(shè)備日常運(yùn)行維護(hù)的基本內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)備;診斷理論;技術(shù);方法

0 ?引言

目前，正對(duì)機(jī)械設(shè)備診斷方面的技術(shù)與方法正在不斷地更新和改善著，一些相應(yīng)的理論基礎(chǔ)也得到了完善。機(jī)械設(shè)備的診斷技術(shù)主要包括有無損檢測(cè)技術(shù)、溫度檢測(cè)技術(shù)等多種方式，而這些技術(shù)都是依靠信息技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的。但是在實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)過程中，機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行會(huì)受到很多外界因素的干擾，這些因素具有不確定性的特征，對(duì)機(jī)械設(shè)備的影響也是不可忽視的。

1 ?機(jī)械設(shè)備診斷的理論研究

在進(jìn)入到二十一世紀(jì)以來，我國對(duì)于第二產(chǎn)業(yè)的關(guān)注力度大大提升，并對(duì)其進(jìn)行了大力的整頓，對(duì)于一些會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞的生產(chǎn)工廠進(jìn)行了整改通知與關(guān)閉處理，我國的第二產(chǎn)業(yè)也在逐步走向新的發(fā)展階段。第二產(chǎn)業(yè)中的制造業(yè)是推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大重要?jiǎng)恿碓矗虼宋覀冃枰哟髮?duì)該行業(yè)的關(guān)注。[1]除了需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的探索之外，我們還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備的改造與升級(jí)，這是影響制造生產(chǎn)的根本問題，提升制造業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容。機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量得到了提升，就可以有效的控制成本消耗。機(jī)械設(shè)備的診斷理論主要有兩個(gè)方面的內(nèi)容：

首先是機(jī)械設(shè)備故障的診斷技術(shù)，該方面的內(nèi)容涉及的學(xué)科十分多，各學(xué)科之間相互交叉，比如機(jī)器學(xué)與信息科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、人工智能等一些綜合性較強(qiáng)的學(xué)科。它的演講基礎(chǔ)主要有計(jì)算機(jī)、傳感器、信號(hào)分析處理等，主要針對(duì)設(shè)備的狀態(tài)、故障問題等內(nèi)容進(jìn)行定量、定性的參數(shù)分析，對(duì)設(shè)備運(yùn)行的可靠性進(jìn)行預(yù)判，對(duì)設(shè)備可能發(fā)生的故障以及已經(jīng)出現(xiàn)的故障問題進(jìn)行判斷、識(shí)別、報(bào)告，變根據(jù)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)情況給出相應(yīng)的處理建議，供管理人員選擇。

其次是機(jī)械設(shè)備診斷的目的方面內(nèi)容，包括實(shí)際生產(chǎn)中已經(jīng)出現(xiàn)的問題情況，需要及時(shí)診斷和處理的，根據(jù)檢測(cè)的信息看數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷一分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行操作的知道。事實(shí)上，進(jìn)行這些工作的目的就是為了給員工的日常生產(chǎn)將提供一個(gè)比較安全的工作環(huán)境，避免出現(xiàn)不必要的安全事故問題。[2]

2 ?機(jī)械設(shè)備診斷技術(shù)

2.1 無損檢測(cè)技術(shù)

針對(duì)機(jī)械的診斷技術(shù)，在近幾年的發(fā)展過程中也有很大的改進(jìn)與進(jìn)步。無損檢測(cè)技術(shù)就是近幾年新開發(fā)的一項(xiàng)機(jī)械設(shè)備診斷技術(shù)，在近幾年的發(fā)展過程中得到了十分廣泛的應(yīng)用。在應(yīng)用無損檢測(cè)技術(shù)之后，故障診斷的優(yōu)勢(shì)特征也有了明顯的提升，主要包括，可以及時(shí)找出機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障，及時(shí)作出處理，使機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行能夠長期保持正常。[3]無損檢測(cè)技術(shù)主要是針對(duì)機(jī)械設(shè)備在實(shí)際的生產(chǎn)工作中，出現(xiàn)的零件松動(dòng)或者焊接處裂縫等故障的檢測(cè)，確保機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的靈活性與安全性。無損檢測(cè)技術(shù)主要依靠聲、光、電等在不損害機(jī)械設(shè)備的情況下來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的故障診斷與排查。

2.2 溫度檢測(cè)技術(shù)

溫度檢測(cè)技術(shù)的開發(fā)思路來源于對(duì)人體溫度計(jì)的原理探究，機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的過程中，各個(gè)零件之間會(huì)產(chǎn)生一定的摩擦，從而使機(jī)械的整體溫度上升，而運(yùn)用溫度檢測(cè)技術(shù)之后，我們就可以對(duì)機(jī)械的故障進(jìn)行及時(shí)的排查與判斷，運(yùn)用紅外溫感原理對(duì)機(jī)械設(shè)備各部件的溫度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)機(jī)械的故障問題進(jìn)行判斷，然后采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。

2.3 振動(dòng)診斷技術(shù)

振動(dòng)診斷技術(shù)也是機(jī)械設(shè)備經(jīng)常會(huì)使用到的一種技術(shù)，該技術(shù)主要在大機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用比較多。機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行時(shí)都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，而振動(dòng)診斷技術(shù)就是對(duì)設(shè)備所發(fā)出來的振動(dòng)信號(hào)加以收集和處理，并以數(shù)據(jù)的形式加以分析，最終根據(jù)振動(dòng)頻率和幅度等相關(guān)信息對(duì)故障加以確定。比如，在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，當(dāng)振動(dòng)頻率比較高時(shí)，就可能出現(xiàn)了振動(dòng)故障。通常情況下，在機(jī)械設(shè)備工作狀態(tài)下所產(chǎn)生的信息就涵蓋了振動(dòng)信號(hào)，其中，還包含了轉(zhuǎn)子、軸承聯(lián)軸器等零部的狀態(tài)信息，還有著轉(zhuǎn)動(dòng)速度、流量進(jìn)出口壓力以及溫度信號(hào)等。[4]振動(dòng)診斷技術(shù)可以在不受設(shè)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的影響下進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷，再加上信號(hào)的提取相對(duì)來說更容易一些，在大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備故障診斷中使用相對(duì)廣泛。

3 ?機(jī)械設(shè)備診斷方法

3.1 故障樹診斷法

故障樹診斷方式是從對(duì)機(jī)械系統(tǒng)最不理想的運(yùn)行狀態(tài)的角度出發(fā)，在這個(gè)思路之上，從總體局部的思路對(duì)機(jī)械設(shè)備的故障進(jìn)行分析，對(duì)故障問題出現(xiàn)的原因進(jìn)行進(jìn)一步的探究，結(jié)合數(shù)學(xué)樹狀圖方式對(duì)故障問題出現(xiàn)的概率進(jìn)行判斷以及相應(yīng)的計(jì)算分析，提升判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。故障樹診斷法也可以看成是圖形演變法，該方法可以系統(tǒng)地將機(jī)械設(shè)備故障繪制成圖表的形式，從而更直接地將故障位置及原因展現(xiàn)在工作人員面前，工作人員可以根據(jù)故障數(shù)給出的診斷結(jié)果來制定有針對(duì)性的故障解決方案，從而讓整個(gè)機(jī)械設(shè)備故障解決過程更加快速、有效。[5]從客觀角度上來看，故障樹診斷方法有著速度快、知識(shí)庫易修改等優(yōu)點(diǎn)，但也存在一定缺點(diǎn)，該方法很容易受到主觀因素的影響，主觀因素甚至?xí)苯酉魅踉\斷的結(jié)果準(zhǔn)確性，同時(shí)，故障樹診斷法也不能對(duì)一些未知故障進(jìn)行診斷。

3.2 油液分析法

油液分析方法是指的在對(duì)潤滑油當(dāng)中的微小顆粒進(jìn)行分析的同時(shí)，對(duì)故障進(jìn)行診斷的一種方法。該方法能夠通過對(duì)潤滑油中存在的酸值、抗氧化性、閃點(diǎn)或水分含量等指標(biāo)進(jìn)行觀察和分析，從而準(zhǔn)確的得出潤滑油性能信息，然后再從這些信息中了解機(jī)械設(shè)備的軸承密封情況。在使用這種方法診斷機(jī)械設(shè)備的過程中，主要會(huì)使用到鐵譜分析和光譜分析這兩種基礎(chǔ)方法，工作人員還需借助顯微鏡的幫助，對(duì)微小顆粒的形狀、尺寸以及分布情況等加以觀察和記錄，最終了解到機(jī)械設(shè)備的磨損程度。

3.3 軸位移檢測(cè)法

當(dāng)在對(duì)一些特殊工況下的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行診斷時(shí)就要使用到軸位移檢測(cè)方法。由于一些機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過程中受到了很大的壓力，導(dǎo)致產(chǎn)生了軸位移情況，當(dāng)這種情況存在比較嚴(yán)重時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致推力軸承遭到磨損。[6]就比如，在汽車車輪的啟動(dòng)和停車操作上，如果轉(zhuǎn)子和缸體所受到的熱力和冷力不均勻，就會(huì)引發(fā)差脹情況，從而導(dǎo)致四周向動(dòng)靜摩擦。雖然這種情況所發(fā)生的軸位移情況頻率并不高，但也時(shí)常會(huì)發(fā)生，當(dāng)發(fā)生時(shí)就會(huì)對(duì)汽車車輪造成很大的影響，因此就必須對(duì)運(yùn)行情況下的車輪進(jìn)行軸位移檢測(cè)來對(duì)故障進(jìn)行診斷。

3.4 綜合分析法

由于機(jī)械設(shè)備的種類有很多，當(dāng)設(shè)備的種類不一樣時(shí)，所產(chǎn)生的故障位置和原因也自然不同，在實(shí)際操作過程當(dāng)中，通常會(huì)把幾種方法進(jìn)行綜合使用，以此來完成設(shè)備診斷工作。在使用綜合分析法的過程中，也意味著是將多種數(shù)據(jù)集中在一起進(jìn)行分析，從而來達(dá)到最好的效果。伴隨著如今科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，綜合分析法也有所完善，而在實(shí)際使用中，工作人員需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備實(shí)際情況綜合方法，才能發(fā)揮出最佳診斷效果。

3.5 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷法

人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種生物神經(jīng)學(xué)中研究中所提出的概念，其對(duì)人類大腦的組織進(jìn)行模擬。在將其運(yùn)用到機(jī)械設(shè)備檢診斷中后，就相當(dāng)于是將不一的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行收集，并對(duì)其特征進(jìn)行比較和選擇，最終找到一種最能反映出故障的信號(hào)作為神經(jīng)輸入向量，這種方法所獲得的機(jī)械設(shè)備診斷效率極高。[7]

3.6 基于模糊數(shù)學(xué)的診斷法

基于模糊數(shù)學(xué)的機(jī)械設(shè)備診斷方法實(shí)際上是按照模糊集合理論征兆空間和故障狀態(tài)空間映射關(guān)系來進(jìn)行診斷的。但是，因?yàn)橄到y(tǒng)本身并沒有確定的模糊信息，就使得診斷過程存在一定的局限性，但是，隨著如今模糊集合理論的不斷健全，該方法也有著一定的發(fā)展前景。

4 ?機(jī)械設(shè)備診斷的基本方式

4.1 周期性診斷

周期性診斷主要有三種形式，分別是大、中、小三個(gè)診斷方式，診斷的工作不僅需要考慮到企業(yè)的生產(chǎn)需求，不能對(duì)企業(yè)造成損失、浪費(fèi)企業(yè)的資源。與此同時(shí)，因?yàn)橹芷谛栽\斷是一項(xiàng)有計(jì)劃性的、被動(dòng)的診斷工作，該方式只適合應(yīng)用于一些已經(jīng)掌握故障問題的設(shè)備中。

4.2 事后診斷

事后診斷是指在設(shè)備發(fā)生實(shí)質(zhì)性的故障時(shí)，或者設(shè)備出現(xiàn)精度不準(zhǔn)、性能下降等問題時(shí)，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行的水平提升手段，在這時(shí)進(jìn)行的機(jī)械設(shè)備診斷可以使機(jī)械設(shè)備的停機(jī)時(shí)間大大減少。[8]

4.3 狀態(tài)診斷

狀態(tài)診斷比較主動(dòng)，比事后診斷更具合理性一些，對(duì)一些利用率較多，但又時(shí)常發(fā)生故障的機(jī)械設(shè)備比較適用，同時(shí)也在大型設(shè)備和體積較大的關(guān)鍵設(shè)備診斷中應(yīng)用較為廣泛。

5 ?結(jié)束語

企業(yè)的機(jī)械設(shè)備是企業(yè)固定資產(chǎn)的主要占據(jù)部分，設(shè)備維修成本的消耗與企業(yè)的管理、生產(chǎn)成本以及經(jīng)濟(jì)效益等之間的關(guān)系十分緊密，機(jī)械設(shè)備管理水平的提升對(duì)于企業(yè)發(fā)展來說有著十分重大的意義，可以有效控制企業(yè)的成本消耗，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)際分析中，使用比較多的機(jī)械設(shè)備技術(shù)有無損檢測(cè)技術(shù)、溫度檢測(cè)技術(shù)、振動(dòng)診斷技術(shù);使用比較多的方法包括了故障樹診斷法、油液分析法、軸位移檢測(cè)法、綜合分析法、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷法以及基于模糊數(shù)學(xué)的診斷法等;而機(jī)械設(shè)備診斷的基本方式還可以分為周期性診斷、事后診斷和狀態(tài)診斷三種，為機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有利條件。

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