張冀星
摘 要:隨著現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)代設(shè)備的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、自動(dòng)化程度越來越高、故障類型會(huì)越來越多、處理難度越來越大。本文就實(shí)施設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷,保證設(shè)備安全可靠進(jìn)行了詳細(xì)論述。
關(guān)鍵詞:狀態(tài);監(jiān)測(cè);故障與診斷
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.191
0 引言
設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)就是人們應(yīng)用某些專用的儀器和方法對(duì)設(shè)備的局部或整體進(jìn)行監(jiān)視測(cè)定,以獲取設(shè)備的技術(shù)性能狀態(tài)參數(shù)。故障診斷技術(shù)是指在設(shè)備運(yùn)行中或基本不拆卸的情況下,根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行技術(shù)狀態(tài)來判斷故障的部位和原因,并預(yù)測(cè)設(shè)備今后的技術(shù)狀態(tài)變化。
設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)是兩項(xiàng)既有區(qū)別又密切聯(lián)系的設(shè)備管理技術(shù),是實(shí)施狀態(tài)維修、預(yù)知維修的重要基礎(chǔ)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)描述反映的是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的好與壞,而故障診斷是狀態(tài)監(jiān)測(cè)后的識(shí)別和判斷階段,能夠確定設(shè)備故障的部位與原因,二者相輔相成。
1 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)發(fā)展歷史
設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)是一門新興技術(shù),它是多學(xué)科交叉發(fā)展的結(jié)果。上世紀(jì)60年代前,人們往往采用事后維修和定期維修,但是所定的時(shí)間間隔難以掌握,過度維修和突發(fā)停機(jī)事故時(shí)有發(fā)生,在20世紀(jì)60年代,美國(guó)軍方改定期維修為預(yù)知維修,也就是定期檢查、視情維修。
20世紀(jì)60年代到80年代是狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)迅速發(fā)展的年代,那時(shí)把診斷技術(shù)分為簡(jiǎn)易診斷和精密診斷兩類,前者相當(dāng)于狀態(tài)監(jiān)測(cè),主要監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài);后者則要求定量掌握設(shè)備的狀態(tài),了解故障的部位和原因,預(yù)測(cè)故障對(duì)設(shè)備未來的影響。
20世紀(jì)80年代中期以后,人工智能理論得到迅猛發(fā)展,人工智能和網(wǎng)絡(luò)化已成為監(jiān)測(cè)和故障診斷的主要發(fā)展方向,陸續(xù)涌現(xiàn)出許多新型的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷方法。出現(xiàn)了振動(dòng)測(cè)量?jī)x、溫度檢測(cè)儀、軸承檢測(cè)儀等各種便攜式的檢測(cè)儀器和分析儀器。
2 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷方法
設(shè)備監(jiān)測(cè)與故障診斷的基本方法可按不同的觀點(diǎn)來分類,目前流行的分類方法有兩種;一是按機(jī)械故障診斷方法的難易程度分為簡(jiǎn)易診斷法和精密診斷法;二是按機(jī)械故障診斷的測(cè)試手段分為直接觀察法、振動(dòng)噪聲測(cè)試法、無損檢測(cè)法、磨損物測(cè)定法、機(jī)器性能參數(shù)測(cè)定法。
(1)簡(jiǎn)易診斷法。它主要采用便攜式的簡(jiǎn)易診斷儀器,如測(cè)振儀、聲級(jí)計(jì)、工業(yè)內(nèi)窺鏡、紅外點(diǎn)溫儀對(duì)設(shè)備進(jìn)行人工巡回監(jiān)測(cè),根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)或人的經(jīng)驗(yàn)分析,了解設(shè)備是否處于正常狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)異常,通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析進(jìn)一步了解其發(fā)展的趨勢(shì),它主要解決的是狀態(tài)監(jiān)測(cè)和一般的趨勢(shì)預(yù)報(bào)問題。
(2)精密診斷法。對(duì)已產(chǎn)生異常狀態(tài)的原因采用精密診斷儀器和各種分析手段進(jìn)行綜合分析,以期了解故障的類型、程度、部位和產(chǎn)生的原因及故障發(fā)展的趨勢(shì)等問題,它主要解決的問題是分析故障部位、程度、原因和較準(zhǔn)確的確定發(fā)展趨勢(shì)。
(3)直接觀察法。傳統(tǒng)的直接觀察法是指“聽、摸、看、聞”,它一直沿用到現(xiàn)在,在一些情況下仍然十分有效,但因其主要依靠人的感覺和經(jīng)驗(yàn),故有較大的局限性,目前出現(xiàn)的便攜式測(cè)振儀、泄漏聽診儀、光纖內(nèi)窺鏡、紅外熱像儀、激光全息攝影等現(xiàn)代手段,大大延長(zhǎng)了人的感觀器官,成為一種有效的診斷方法。
(4)振動(dòng)噪聲測(cè)定法。機(jī)械設(shè)備在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,通過進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn):振動(dòng)和噪聲的強(qiáng)弱及其包含的主要頻率成分和故障的類型、程度、部位和原因等有著密切聯(lián)系。大多數(shù)機(jī)械設(shè)備是定速運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備,各零部件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律決定了它的振動(dòng)頻率。由于是定速運(yùn)轉(zhuǎn),其振動(dòng)頻率即為該零件的特征頻率,觀測(cè)特征頻率的振動(dòng)幅值變化,可以了解該零部件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和劣化程度。因此利用這種信息進(jìn)行故障診斷是比較有效的方法,也是目前發(fā)展比較成熟的方法,特別是振動(dòng)法,由于不受背景噪聲干擾的影響,使信號(hào)處理比較容易,故應(yīng)用更普遍。
(5)無損檢驗(yàn)。無損檢驗(yàn)是一種從材料和產(chǎn)品的無損檢驗(yàn)技術(shù)中發(fā)展起來的方法,是在不破壞材料表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下檢驗(yàn)機(jī)械零部件缺陷的方法。它使用的手段包括超聲、紅外、x射線、γ射線、聲發(fā)射、摻透染色等。此方法目前已發(fā)展成一個(gè)獨(dú)立的分支,用于檢驗(yàn)由裂紋、砂眼、縮孔等缺陷造成的設(shè)備故障。此方法也具有局限性,主要為某些方法如超聲、射線檢測(cè)等不便于在動(dòng)態(tài)下進(jìn)行。
(6)磨損殘余物測(cè)定法。機(jī)器的潤(rùn)滑系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)的循環(huán)油路中攜帶著大量的磨損殘余物(磨粒),其數(shù)量、大小、幾何形狀及成分反映了機(jī)器的磨損部位、程度和性質(zhì),根據(jù)這些信息可有效地診斷設(shè)備的磨損狀態(tài),目前磨損殘余物測(cè)定方法在工程機(jī)械及汽車、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)監(jiān)測(cè)方面已取得了良好效果。
(7)機(jī)器性能參數(shù)測(cè)定法。機(jī)器的性能參數(shù)主要包括顯示機(jī)器主要功能的一些數(shù)據(jù),如泵的揚(yáng)程、機(jī)床的精度、壓縮機(jī)的壓力、流量等,這些數(shù)據(jù)可以直接從機(jī)器的儀表上讀出,由此可以判定機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)是否離開正常范圍,該方法主要用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)或作為故障診斷的輔助手段。
3 狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的基本環(huán)節(jié)
在日常生產(chǎn)中,狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷工作有三個(gè)基本環(huán)節(jié),分別為信號(hào)采集環(huán)節(jié)、信號(hào)處理環(huán)節(jié)、故障識(shí)別和排除環(huán)節(jié)。
信號(hào)采集:設(shè)備劣化或發(fā)生故障后,會(huì)伴隨各種狀態(tài)信號(hào)出現(xiàn),它們是故障信息的載體,采集包含異?;蚬收闲畔⒌臓顟B(tài)信號(hào)是設(shè)備診斷技術(shù)的首要環(huán)節(jié),因此采用合適的傳感器和測(cè)量方法來采集信號(hào)十分重要。
信息處理:在采集設(shè)備有用信息的時(shí)候,很多干擾信號(hào)也會(huì)被采集,會(huì)使那些有用信號(hào)變的不明顯或雜亂無章,如何去除干擾,使有用信號(hào)突出表現(xiàn)出來,這就是信息處理的任務(wù)。
故障識(shí)別和排除:得到有用設(shè)備信息后,需要經(jīng)過與標(biāo)準(zhǔn)或樣板模式進(jìn)行對(duì)比,才能確定或判斷設(shè)備處于何種狀態(tài),這一過程需要以識(shí)別技術(shù)作為理論基礎(chǔ)。在簡(jiǎn)易診斷中可以參照某些標(biāo)準(zhǔn),加上運(yùn)用已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),即可做出判斷,在精密診斷中必須通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種分析技術(shù),提取故障特征信號(hào)來對(duì)設(shè)備狀態(tài)做出判斷,判斷出故障類型后,根據(jù)設(shè)備及生產(chǎn)實(shí)際情況排除故障。
4 結(jié)束語
隨著設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的廣泛應(yīng)用,維修方式正在發(fā)生著深刻的變化,現(xiàn)代的預(yù)知性視情維修已成為今后企業(yè)設(shè)備維修的發(fā)展方向,這使得設(shè)備故障在未發(fā)生前得到恰當(dāng)?shù)奶幚?,大大?jié)省了維修時(shí)間和維修成本,可以預(yù)知,設(shè)備監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)在未來我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中會(huì)發(fā)揮越來越大的作用。